第二章異種鋼的焊接(1)--文獻(xiàn)

1、 耐熱鋼的分類及特點耐熱鋼的分類及特點 2.1 不銹鋼的焊接不銹鋼的焊接2.4本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 不銹鋼的分類及特點不銹鋼的分類及特點 2.3 耐熱鋼的焊接耐熱鋼的焊接2.2v何謂異種金屬焊接何謂異種金屬焊接? 指各種母材的物理性能和金屬組織各不指各種母材的物理性能和金屬組織各不相同的金屬之間的焊接。相同的金屬之間的焊接。 主要包括三種情況主要包括三種情況: :異種鋼焊接、異種有異種鋼焊接、異種有色金屬焊接、鋼和有色金屬。色金屬焊接、鋼和有色金屬。u 異種金屬材料焊接接頭特點異種金屬材料焊接接頭特點 1.1.化學(xué)成分的不均勻性化學(xué)成分的不均勻性 異種金屬焊接接頭各區(qū)域化學(xué)成分的不均勻異種

2、金屬焊接接頭各區(qū)域化學(xué)成分的不均勻程度，不僅取決于母材和填充材料各自的原始成程度，不僅取決于母材和填充材料各自的原始成分，同時也隨焊接工藝而改變。分，同時也隨焊接工藝而改變。 2. 2.組織的不均勻性組織的不均勻性 組織不均勻性取決于母材和填充材料的化學(xué)組織不均勻性取決于母材和填充材料的化學(xué)成分，同時與焊接方法、焊道層次、焊接工藝以成分，同時與焊接方法、焊道層次、焊接工藝以及焊后熱處理過程有關(guān)。及焊后熱處理過程有關(guān)。 稀釋率（熔合比）：稀釋率（熔合比）：=M/(M+T)=(M1+M2)/=M/(M+T)=(M1+M2)/（M1+M2+TM1+M2+T）v影響稀釋率的因素：影響稀釋率的因素：1.

3、1.預(yù)熱（預(yù)熱溫度高，稀釋率大）預(yù)熱（預(yù)熱溫度高，稀釋率大）2.2.焊接參數(shù)（線能量越大，稀釋率越大）焊接參數(shù)（線能量越大，稀釋率越大）3.3.焊接方法（焊條焊接比埋弧焊稀釋率?。┖附臃椒ǎê笚l焊接比埋弧焊稀釋率?。?.4.接頭形式、坡口形式、焊接層次接頭形式、坡口形式、焊接層次( (坡口角度增大，坡口角度增大，稀釋率減小；窄坡口對接稀釋率也很?。┫♂屄蕼p小；窄坡口對接稀釋率也很?。?3.3.性能的不均勻性性能的不均勻性 各區(qū)域化學(xué)成分的差異造成了接頭性能的不各區(qū)域化學(xué)成分的差異造成了接頭性能的不均勻，接頭各區(qū)域的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等均勻，接頭各區(qū)域的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等力學(xué)性能以及物

4、理化學(xué)性能都有很大的差別。力學(xué)性能以及物理化學(xué)性能都有很大的差別。 4. 4.應(yīng)力場分布不均勻應(yīng)力場分布不均勻 異種金屬焊接接頭中焊接殘余應(yīng)力分布不均異種金屬焊接接頭中焊接殘余應(yīng)力分布不均勻，這是由于接頭各部位塑性和材料熱導(dǎo)性差異勻，這是由于接頭各部位塑性和材料熱導(dǎo)性差異所致。所致。u 異種金屬焊接接頭熔合區(qū)特點異種金屬焊接接頭熔合區(qū)特點v 異種金屬焊接時，在母材和焊縫之間有一異種金屬焊接時，在母材和焊縫之間有一個成分和母材或焊縫都不相同且往往介于兩者個成分和母材或焊縫都不相同且往往介于兩者之間，實際上形成化學(xué)成分的過渡層。之間，實際上形成化學(xué)成分的過渡層。v 熔合區(qū)實際分為熔合區(qū)實際分為未混

5、合區(qū)未混合區(qū)和和半熔化區(qū)半熔化區(qū)，焊，焊縫和母材成分差別越大，越并不容易混合，則縫和母材成分差別越大，越并不容易混合，則熔合區(qū)越明顯，液體金屬存在時間越長，或流熔合區(qū)越明顯，液體金屬存在時間越長，或流動性越好，則成分越均勻，熔合區(qū)越小。動性越好，則成分越均勻，熔合區(qū)越小。u 異種鋼焊接方法選擇原則異種鋼焊接方法選擇原則既要滿足異種鋼焊接質(zhì)量（盡可能減小熔合既要滿足異種鋼焊接質(zhì)量（盡可能減小熔合比防止裂紋產(chǎn)生），又要盡可能考慮效率和經(jīng)濟(jì)。比防止裂紋產(chǎn)生），又要盡可能考慮效率和經(jīng)濟(jì)。 優(yōu)先選擇焊條電弧焊（焊條種類多，適應(yīng)性優(yōu)先選擇焊條電弧焊（焊條種類多，適應(yīng)性強(qiáng)。珠光體鋼與高鉻馬氏體鋼焊接可采用二

6、氧化強(qiáng)。珠光體鋼與高鉻馬氏體鋼焊接可采用二氧化碳焊；高合金異種鋼焊接一般氬弧焊碳焊；高合金異種鋼焊接一般氬弧焊; ;簡單異種簡單異種鋼構(gòu)件可采用擴(kuò)散焊、釬焊等鋼構(gòu)件可采用擴(kuò)散焊、釬焊等u異種鋼焊接材料選擇原則異種鋼焊接材料選擇原則 要求焊縫金屬力學(xué)性能及其他性能不低于母材中要求焊縫金屬力學(xué)性能及其他性能不低于母材中的較低的一側(cè)的指標(biāo)。的較低的一側(cè)的指標(biāo)。原則原則: :v1.1.在焊接接頭不產(chǎn)生裂紋的前提，如果不能兼顧在焊接接頭不產(chǎn)生裂紋的前提，如果不能兼顧焊縫金屬的強(qiáng)度和塑性，則應(yīng)該選用塑性較好的焊縫金屬的強(qiáng)度和塑性，則應(yīng)該選用塑性較好的焊接材料。焊接材料。v2.2.在許多情況下焊縫金屬性能只

7、需要符合兩種母在許多情況下焊縫金屬性能只需要符合兩種母材的一種，即認(rèn)為技術(shù)要求。材的一種，即認(rèn)為技術(shù)要求。v3.3.焊接材料應(yīng)具有良好的工藝性能，焊縫成型美焊接材料應(yīng)具有良好的工藝性能，焊縫成型美觀。觀。v4.4.焊接材料應(yīng)經(jīng)濟(jì)、易得。焊接材料應(yīng)經(jīng)濟(jì)、易得。u 異種鋼焊接工藝要點異種鋼焊接工藝要點 （主要解決熔合線附近的金屬韌性下降的問題）（主要解決熔合線附近的金屬韌性下降的問題）1.1.異種鋼焊接接頭的設(shè)計，應(yīng)有助于焊縫稀釋率異種鋼焊接接頭的設(shè)計，應(yīng)有助于焊縫稀釋率的減小，應(yīng)避免在某些焊縫中產(chǎn)生應(yīng)力集中。的減小，應(yīng)避免在某些焊縫中產(chǎn)生應(yīng)力集中。較厚對接時宜用較厚對接時宜用X X形坡口或形坡口

8、或U U形坡口。形坡口。2.2.焊接電流、焊條直徑、焊接速度、焊條擺動方焊接電流、焊條直徑、焊接速度、焊條擺動方式及焊接層數(shù)的選擇，應(yīng)以減少母材金屬的熔式及焊接層數(shù)的選擇，應(yīng)以減少母材金屬的熔化和提高焊縫的堆積量為主要原則?；吞岣吆缚p的堆積量為主要原則。3.3.當(dāng)被焊的兩種鋼之一是淬硬鋼時必須預(yù)熱，預(yù)當(dāng)被焊的兩種鋼之一是淬硬鋼時必須預(yù)熱，預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)焊接性差的一方選擇。熱溫度應(yīng)根據(jù)焊接性差的一方選擇。4.4.復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)先分件組裝焊接，然后再整體拼裝復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)先分件組裝焊接，然后再整體拼裝焊接比整體組裝焊接好焊接比整體組裝焊接好第一節(jié)第一節(jié) 耐熱鋼的分類及特點耐熱鋼的分類及特點 高溫條件下具

9、有抗氧化性和足夠的高溫強(qiáng)度以及良好高溫條件下具有抗氧化性和足夠的高溫強(qiáng)度以及良好的耐熱性能的鋼稱作的耐熱性能的鋼稱作耐熱鋼耐熱鋼(heat-resisting steels)(heat-resisting steels)。 耐熱鋼和不銹耐酸鋼在使用范圍上互有交叉，常用于制耐熱鋼和不銹耐酸鋼在使用范圍上互有交叉，常用于制造鍋爐、汽輪機(jī)、動力機(jī)械、工業(yè)爐和航空、石油化工等工造鍋爐、汽輪機(jī)、動力機(jī)械、工業(yè)爐和航空、石油化工等工業(yè)部門中在高溫下工作的零部件。這些部件除要求業(yè)部門中在高溫下工作的零部件。這些部件除要求高溫強(qiáng)度高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化腐蝕和抗高溫氧化腐蝕外，根據(jù)用途不同還要求有外，根據(jù)用途不同

10、還要求有足夠的韌性、足夠的韌性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的組織穩(wěn)定性。良好的可加工性和焊接性，以及一定的組織穩(wěn)定性。一、按照高溫性能分類一、按照高溫性能分類耐熱鋼分類耐熱鋼分類抗氧化鋼抗氧化鋼( (或稱高溫不起皮鋼或稱高溫不起皮鋼) ) 熱強(qiáng)鋼熱強(qiáng)鋼一般要求較一般要求較好的化學(xué)穩(wěn)好的化學(xué)穩(wěn)定性，承受定性，承受的載荷較低的載荷較低 要求較高的要求較高的高溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度和相應(yīng)的抗氧相應(yīng)的抗氧化性化性 v抗氧化鋼抗氧化鋼( (高溫不起皮鋼高溫不起皮鋼) ) 一般鋼鐵在高溫下生成松脆多孔一般鋼鐵在高溫下生成松脆多孔的的FeOFeO，它與基體結(jié)合能力薄弱而易剝落。氧原子容易通過，它與基體結(jié)合能

11、力薄弱而易剝落。氧原子容易通過FeOFeO進(jìn)進(jìn)行擴(kuò)散，使鋼的內(nèi)部繼續(xù)進(jìn)行氧化，最終導(dǎo)致零件破壞。行擴(kuò)散，使鋼的內(nèi)部繼續(xù)進(jìn)行氧化，最終導(dǎo)致零件破壞?？寡趸寡趸撝屑尤牒辖鹪劂t、硅、鋁等，形成一層致密的、高熔點的并鋼中加入合金元素鉻、硅、鋁等，形成一層致密的、高熔點的并牢固覆蓋于鋼表面的氧化膜牢固覆蓋于鋼表面的氧化膜(Cr(Cr2 2O O3 3、SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3) )，可將金屬與外，可將金屬與外界高溫氧化性氣體隔絕，從而避免進(jìn)一步氧化。界高溫氧化性氣體隔絕，從而避免進(jìn)一步氧化。實際應(yīng)用的抗氧化鋼，大多數(shù)是在鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻錳氮鋼基礎(chǔ)上實際應(yīng)用的抗氧化鋼，大多數(shù)是

12、在鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻錳氮鋼基礎(chǔ)上添加硅、鋁制成的。添加硅、鋁制成的。v熱強(qiáng)鋼熱強(qiáng)鋼 金屬在高溫下的強(qiáng)度有兩個特點：一是溫度升高，金屬原金屬在高溫下的強(qiáng)度有兩個特點：一是溫度升高，金屬原子間結(jié)合力減弱和強(qiáng)度下降；二是在再結(jié)晶溫度上即使金屬受的應(yīng)子間結(jié)合力減弱和強(qiáng)度下降；二是在再結(jié)晶溫度上即使金屬受的應(yīng)力不超過該溫度下的彈性極限，它也會緩慢地發(fā)生塑性變形，且變力不超過該溫度下的彈性極限，它也會緩慢地發(fā)生塑性變形，且變形量隨時間的增長而增大，最后導(dǎo)致金屬產(chǎn)生蠕變破壞。形量隨時間的增長而增大，最后導(dǎo)致金屬產(chǎn)生蠕變破壞。常用抗氧化鋼及熱強(qiáng)鋼的成分及性能見表常用抗氧化鋼及熱強(qiáng)鋼的成分及性能見表3-1。 鋼鋼

13、 號號化學(xué)成分（）化學(xué)成分（）用用 途途CSiMnMoWCrV其它其它200.170.220.170.370.350.65溫度溫度450、聯(lián)、聯(lián)箱箱;壁溫壁溫500受受熱面管熱面管15CrMo0.120.170.400.400.80壁溫壁溫510導(dǎo)汽導(dǎo)汽管、聯(lián)箱管、聯(lián)箱;壁溫壁溫, 550受熱面管受熱面管12MnMoV0.080.150.50.800.801.200.400.6515CrMo的代用的代用鋼鋼10CrMo9100.150.150.400.902.00介質(zhì)溫度介質(zhì)溫度540過熱器聯(lián)箱、蒸過熱器聯(lián)箱、蒸氣管道氣管道12Cr1MoV0.080.150.170.370.400.700.2

14、50.350.91.200.150.30壁溫壁溫540導(dǎo)汽導(dǎo)汽管、聯(lián)箱管、聯(lián)箱;壁溫壁溫580過熱過熱器、再熱器器、再熱器12CrMoWVBSiRe0.080.600.400.450.150.300.0030.007B,0.15Re壁溫壁溫580過熱過熱器、再熱器器、再熱器12Cr2MoWVB0.080.450.450.500.301.600.280.008R壁溫壁溫600620過熱器過熱器12Cr3MoVSiTiB0.080.600.501.002.500.250.220.38Ti壁溫壁溫600620熱器、導(dǎo)熱管熱器、導(dǎo)熱管壁溫壁溫600620再熱器再熱器10CrSiMoV70.120.91

15、.200.350.750.250.351.602.000.250.35壁溫壁溫600過熱過熱器器X20CrMoWV1210.170.150.400.800.4011.00.250.30壁溫壁溫650過熱過熱器、器、600主汽主汽管管X20CrMoV1210.170.150.400.8011.00.250.30同上同上2-1 2-1 抗氧化鋼及熱強(qiáng)鋼的成分及性能抗氧化鋼及熱強(qiáng)鋼的成分及性能 根據(jù)正火狀態(tài)組織不同，常用耐熱鋼分為根據(jù)正火狀態(tài)組織不同，常用耐熱鋼分為珠光體耐熱珠光體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼、鐵素體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼鋼、馬氏體耐熱鋼、鐵素體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼。二、按照組織狀態(tài)分類二、按

16、照組織狀態(tài)分類 按照國際慣例，耐熱鋼分為奧氏體耐熱鋼和鐵素體耐按照國際慣例，耐熱鋼分為奧氏體耐熱鋼和鐵素體耐熱鋼兩類，其中鐵素體耐熱鋼包括統(tǒng)稱的珠光體耐熱鋼和熱鋼兩類，其中鐵素體耐熱鋼包括統(tǒng)稱的珠光體耐熱鋼和馬氏體耐熱鋼。馬氏體耐熱鋼。珠光體耐熱鋼珠光體耐熱鋼 含碳量含碳量0.10.10.4%0.4%，加入，加入CrCr、MoMo、W W、V V 等主要是強(qiáng)化鐵素體，防止高溫下片狀等主要是強(qiáng)化鐵素體，防止高溫下片狀FeFe3 3C C的球的球化和石墨化，提高鋼的高溫強(qiáng)度。化和石墨化，提高鋼的高溫強(qiáng)度。典型牌號典型牌號：12CrMo12CrMo、15CrMoV15CrMoV、25Cr2MoVA

17、25Cr2MoVA 等。等。這類鋼在正火狀態(tài)下的顯微組織是這類鋼在正火狀態(tài)下的顯微組織是P+FP+F。由于含碳量。由于含碳量較低，合金元素含量少較低，合金元素含量少( (不超過不超過3 35%)5%)，因而熱膨脹，因而熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好，并有良好的冷、熱加工性能。系數(shù)小，導(dǎo)熱性好，并有良好的冷、熱加工性能。廣泛用于制造工作溫度廣泛用于制造工作溫度350350600600的鍋爐及管道、的鍋爐及管道、壓力容器、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等。壓力容器、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等。馬氏體耐熱鋼馬氏體耐熱鋼 這類鋼淬透性好，空冷就能得到馬氏體，這類鋼淬透性好，空冷就能得到馬氏體，在小于在小于620620范圍內(nèi)使用。范圍內(nèi)使用。

18、常用的鋼號常用的鋼號 1Cr13 1Cr13、2Cr132Cr13及在其基礎(chǔ)上發(fā)展的及在其基礎(chǔ)上發(fā)展的1Cr11Mo1Cr11Mo、 1Cr12WmoV ( 1Cr12WmoV (在在500500以下具有良好的蠕變抗以下具有良好的蠕變抗力和優(yōu)良的消震性，最宜于制造汽輪機(jī)葉片，故又稱葉力和優(yōu)良的消震性，最宜于制造汽輪機(jī)葉片，故又稱葉片鋼。）片鋼。）4Cr9Si24Cr9Si2及及4Cr10Si2Mo4Cr10Si2Mo等鉻硅鋼是另一類馬氏體熱強(qiáng)鋼，等鉻硅鋼是另一類馬氏體熱強(qiáng)鋼，他們含碳量為中碳，主要為提高耐磨性，長用作制造內(nèi)他們含碳量為中碳，主要為提高耐磨性，長用作制造內(nèi)燃機(jī)的氣閥，故又稱為燃機(jī)

19、的氣閥，故又稱為氣閥鋼氣閥鋼。鐵素體耐熱鋼鐵素體耐熱鋼 這類鋼抗氧化強(qiáng)，但高溫強(qiáng)度低、脆這類鋼抗氧化強(qiáng)，但高溫強(qiáng)度低、脆性大和焊接性差，多用于受力不大的加熱爐部件。性大和焊接性差，多用于受力不大的加熱爐部件。成分及性能特點成分及性能特點 在鐵素體耐熱鋼的基礎(chǔ)上加入在鐵素體耐熱鋼的基礎(chǔ)上加入SiSi、AlAl等合金元素，提高其抗氧化性能。等合金元素，提高其抗氧化性能。典型牌號典型牌號 1Cr13Si3 1Cr13Si3、1Cr13SiAl1Cr13SiAl、1Cr18Si21Cr18Si2等等。奧氏體耐熱鋼奧氏體耐熱鋼 是在奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上加入是在奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上加入W W、MoMo、V

20、 V、TiTi、NbNb、AlAl等元素以強(qiáng)化奧氏體，形成穩(wěn)定碳化合物和金等元素以強(qiáng)化奧氏體，形成穩(wěn)定碳化合物和金屬間化合物，提高鋼的高溫強(qiáng)度。不僅有高的抗氧化性屬間化合物，提高鋼的高溫強(qiáng)度。不僅有高的抗氧化性(700(700900)900)，且在，且在600600還有足夠的強(qiáng)度。這類鋼一般還有足夠的強(qiáng)度。這類鋼一般在在600600700700范圍內(nèi)使用。范圍內(nèi)使用。常用的鋼號常用的鋼號 1Cr18Ni9Ti(18-8 1Cr18Ni9Ti(18-8型鋼型鋼) )、 4Cr14Ni14W2Mo 4Cr14Ni14W2Mo鋼鋼(14-14-2(14-14-2型鋼型鋼) )等。等。 前者常用于高壓

21、鍋爐的過熱器、化前者常用于高壓鍋爐的過熱器、化工高壓反應(yīng)器、噴氣發(fā)動機(jī)尾噴管登。后者是應(yīng)用最多的工高壓反應(yīng)器、噴氣發(fā)動機(jī)尾噴管登。后者是應(yīng)用最多的奧氏體熱強(qiáng)鋼，它的熱強(qiáng)性、組織穩(wěn)定性及抗氧化性均高奧氏體熱強(qiáng)鋼，它的熱強(qiáng)性、組織穩(wěn)定性及抗氧化性均高于馬氏體氣閥鋼，故常用于制造工作溫度于馬氏體氣閥鋼，故常用于制造工作溫度650650的內(nèi)燃的內(nèi)燃機(jī)排氣閥。機(jī)排氣閥。 鐵素體耐熱鋼的最高工作溫度為鐵素體耐熱鋼的最高工作溫度為580580590 590 ，這，這種鋼的熱膨脹性較高，對應(yīng)力腐蝕敏感，異種鋼接頭壽種鋼的熱膨脹性較高，對應(yīng)力腐蝕敏感，異種鋼接頭壽命短，不適合用于高溫、高壓汽水鍋爐及管道。命短，

22、不適合用于高溫、高壓汽水鍋爐及管道。 三、新一代耐熱鋼簡介三、新一代耐熱鋼簡介 主要介紹兩種新型耐熱鋼：主要介紹兩種新型耐熱鋼： 新型鐵素體耐熱鋼新型鐵素體耐熱鋼 新型細(xì)晶奧氏體耐熱鋼新型細(xì)晶奧氏體耐熱鋼 T91P91鋼鋼 新型鐵素體耐熱鋼新型鐵素體耐熱鋼T91P91鋼是在鋼是在9Cr1Mo鋼的基礎(chǔ)鋼的基礎(chǔ)上，采用純凈化、細(xì)晶化冶金技術(shù)，以及微合金化和控軋、控冷等工上，采用純凈化、細(xì)晶化冶金技術(shù)，以及微合金化和控軋、控冷等工藝，開發(fā)出的新一代中合金耐熱鋼。藝，開發(fā)出的新一代中合金耐熱鋼。 T122/P122鋼鋼 鐵素體耐熱鋼鐵素體耐熱鋼T122/P122(HCM12A)是改進(jìn)的是改進(jìn)的12Cr

23、鋼，鋼，添加添加2Nb和和1Cu，固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化的效果都有很大增加，固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化的效果都有很大增加，600和和650的許用應(yīng)力分別比的許用應(yīng)力分別比X20CrMoV121提高提高113和和168，具有更，具有更高的熱強(qiáng)性和耐蝕性。高的熱強(qiáng)性和耐蝕性。 T23(HCM2S)、T24鋼鋼 在在T22(2.25Cr-1Mo)鋼的基礎(chǔ)上吸收了鋼鋼的基礎(chǔ)上吸收了鋼102的優(yōu)點而改進(jìn)的。它在的優(yōu)點而改進(jìn)的。它在600時的強(qiáng)度比時的強(qiáng)度比T22高高93，與鋼，與鋼102相當(dāng)。相當(dāng)。但由于但由于C含量降低，加工性能和焊接性能優(yōu)于鋼含量降低，加工性能和焊接性能優(yōu)于鋼102，在一些情況下，在一些情況下可

24、以焊前不預(yù)熱可以焊前不預(yù)熱;當(dāng)壁厚小于等于當(dāng)壁厚小于等于8mm時，焊后可不熱處理。時，焊后可不熱處理。1、新型鐵素體耐熱鋼新型鐵素體耐熱鋼奧氏體耐熱鋼奧氏體耐熱鋼Super304H 是是TP304H的改進(jìn)型，添加了的改進(jìn)型，添加了3Cu和和0.4Nb，從而獲得了極高的蠕變斷裂強(qiáng)度，在，從而獲得了極高的蠕變斷裂強(qiáng)度，在600650下的許用應(yīng)力比下的許用應(yīng)力比TP304H高高30，這一高強(qiáng)度是奧氏體基體中同時產(chǎn)生，這一高強(qiáng)度是奧氏體基體中同時產(chǎn)生NbCrN、Nb、(N、C)、M23C6和細(xì)的富銅相沉淀強(qiáng)化的結(jié)果。該鋼的組織和力學(xué)性和細(xì)的富銅相沉淀強(qiáng)化的結(jié)果。該鋼的組織和力學(xué)性能穩(wěn)定，而且價格便宜，

25、是超超臨界鍋爐過熱器、再熱器的首選材料。能穩(wěn)定，而且價格便宜，是超超臨界鍋爐過熱器、再熱器的首選材料。此外，近年來還通過特定的熱加工和熱處理工藝開發(fā)了此外，近年來還通過特定的熱加工和熱處理工藝開發(fā)了TP347HFG鋼鋼和和HR3C(TP310NbN)鋼等新型細(xì)晶奧氏體耐熱鋼。具有極好的抗蒸汽鋼等新型細(xì)晶奧氏體耐熱鋼。具有極好的抗蒸汽氧化性能和較高的許用應(yīng)力。氧化性能和較高的許用應(yīng)力。HR3C通過添加元素鈮通過添加元素鈮(Nb)和氮和氮(N)，使，使得它的蠕變斷裂強(qiáng)度提高到了得它的蠕變斷裂強(qiáng)度提高到了181MPa。2、新型細(xì)晶奧氏體耐熱鋼新型細(xì)晶奧氏體耐熱鋼 耐熱鋼在高溫、高壓、高速和腐蝕介質(zhì)中

26、長期工作耐熱鋼在高溫、高壓、高速和腐蝕介質(zhì)中長期工作的條件下，將會發(fā)生組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的變化，以及的條件下，將會發(fā)生組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的變化，以及表面磨損和腐蝕，導(dǎo)致零件失效和造成事故。因此，必表面磨損和腐蝕，導(dǎo)致零件失效和造成事故。因此，必須了解高溫高壓設(shè)備用鋼的高溫力學(xué)性能和抗蝕性能。須了解高溫高壓設(shè)備用鋼的高溫力學(xué)性能和抗蝕性能。四、四、耐熱鋼的高溫力學(xué)性能耐熱鋼的高溫力學(xué)性能 高溫蠕變極限高溫蠕變極限和和持久強(qiáng)度持久強(qiáng)度是衡量耐熱鋼的高溫力學(xué)性能的重要指標(biāo)。是衡量耐熱鋼的高溫力學(xué)性能的重要指標(biāo)。金屬在一定的溫度和規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)，產(chǎn)生一定蠕變變形量或金屬在一定的溫度和規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)

27、，產(chǎn)生一定蠕變變形量或引起規(guī)定變形速度時的最大應(yīng)力稱為引起規(guī)定變形速度時的最大應(yīng)力稱為高溫蠕變極限高溫蠕變極限。金屬產(chǎn)生蠕變的原因是在高溫下金屬原子擴(kuò)散能力增大，使那些金屬產(chǎn)生蠕變的原因是在高溫下金屬原子擴(kuò)散能力增大，使那些在低溫下起強(qiáng)化作用的因素逐漸減弱或消失。例如，可促使回復(fù)在低溫下起強(qiáng)化作用的因素逐漸減弱或消失。例如，可促使回復(fù)與再結(jié)晶，使加工硬化效果減弱或消失；促使過飽和固溶體與再結(jié)晶，使加工硬化效果減弱或消失；促使過飽和固溶體(如馬如馬氏體氏體)發(fā)生分解及彌散的硬化質(zhì)點聚集，使淬火硬化效果減弱或消發(fā)生分解及彌散的硬化質(zhì)點聚集，使淬火硬化效果減弱或消失等。所有這些過程都導(dǎo)致金屬逐漸軟化

28、而產(chǎn)生蠕變。失等。所有這些過程都導(dǎo)致金屬逐漸軟化而產(chǎn)生蠕變。蠕變現(xiàn)象對中、高壓鍋爐和汽輪機(jī)設(shè)備有十分重要的意義。蠕變現(xiàn)象對中、高壓鍋爐和汽輪機(jī)設(shè)備有十分重要的意義。1、高溫蠕變極限高溫蠕變極限 蠕變過程中，應(yīng)力和變形的變化關(guān)系是：蠕變過程中，應(yīng)力和變形的變化關(guān)系是： 應(yīng)力應(yīng)力常數(shù)，變形量常數(shù)，變形量(彈彈+塑塑)常數(shù)，常數(shù)， 即在過程中總變形不斷增加。典型的蠕變曲線如圖即在過程中總變形不斷增加。典型的蠕變曲線如圖2-1所示，常用耐所示，常用耐熱鋼的高溫力學(xué)性能列于表熱鋼的高溫力學(xué)性能列于表2-2。III III0 ab c dTimeCrack圖圖2-1 典型的蠕變曲線典型的蠕變曲線a-b:

29、蠕變不穩(wěn)定階段或蠕蠕變不穩(wěn)定階段或蠕變減速階段；變減速階段；b-c:為蠕變穩(wěn)定階段；為蠕變穩(wěn)定階段；c-d: 蠕變加速階段蠕變加速階段2、高溫持久強(qiáng)度高溫持久強(qiáng)度表示應(yīng)力表示應(yīng)力( )，2/mMN例如例如 表示在表示在500時，持續(xù)時間為時，持續(xù)時間為 105 h 的持久強(qiáng)度，它表示的持久強(qiáng)度，它表示材料在高溫和應(yīng)力長時期作用下抵抗斷裂的能力。材料在高溫和應(yīng)力長時期作用下抵抗斷裂的能力。500105t表示試驗溫度表示試驗溫度()，表示試驗持續(xù)時間表示試驗持續(xù)時間(h)。持久強(qiáng)度是指材料在高溫和規(guī)定的時間內(nèi)，發(fā)生斷裂的最大應(yīng)持久強(qiáng)度是指材料在高溫和規(guī)定的時間內(nèi)，發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力值。用符號力值。

30、用符號 表示。其中，表示。其中，t表表2-2 常用耐熱鋼的高溫力學(xué)性能（常用耐熱鋼的高溫力學(xué)性能（YB529-70）鋼鋼 號號熱處理狀態(tài)熱處理狀態(tài)取樣取樣位置位置s(MN/m2)b(MN/m2)5(%)E(s/cm2)持持 久久 強(qiáng)強(qiáng) 度度（MN/m2）蠕蠕 變變 強(qiáng)強(qiáng) 度度（MN/m2）不不 小小 于于20正火正火900930 縱向縱向橫向橫向25022041041024225040 15CrMo正火正火930960+回火回火680730縱向縱向橫向橫向2402304504502120605012MnMoV4005401710CrMo910正火正火+高溫回火高溫回火27045060020HB

31、17012Cr1MoV正火正火9801020+回火回火720760縱向縱向橫向橫向2602604804502119605012MoVWBSiRe正火正火9701010+回火回火72078032055018653345010500105545214501015001015514011070505001055010558045550101550101551435501059254010563540101580580105605801015147130120580105001055955801015鋼鋼 號號熱處理狀態(tài)熱處理狀態(tài)取樣取樣位置位置s(MN/m2)b(MN/m2)5(%)E(s/cm2)

32、持持 久久 強(qiáng)強(qiáng) 度度（MN/m2）蠕蠕 變變 強(qiáng)強(qiáng) 度度（MN/m2）不不 小小 于于12Cr2Cr2MoWVb正火正火10001035+回火回火7607803505501812Cr3MoVSiTiB正火正火10401090+回火回火7207704506401810CrSiMoV730050065020X20CrMoWV121調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)1020 107030分鐘空冷分鐘空冷 或油或油冷冷縱向縱向橫向橫向50070080017156040X20CrMoV121回火回火7407802小時小時縱向縱向橫向橫向5007008001715528012095655801062010551401205036

33、5801016201015511811010094856558010600106201055582786460444158010160010162010155545580105150540105114540101560114600105601055458860010158010155第二節(jié)第二節(jié) 耐熱鋼的焊接耐熱鋼的焊接一、一、焊接性分析焊接性分析 淬硬性淬硬性 珠光體耐熱鋼中的主要合金元素鉻和鉬可顯著提高鋼的淬硬性，珠光體耐熱鋼中的主要合金元素鉻和鉬可顯著提高鋼的淬硬性，鉬的作用比鉻約大鉬的作用比鉻約大50倍。這些合金元素提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性。在焊倍。這些合金元素提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性

34、。在焊接冷卻過程中，焊縫和熱影響區(qū)很容易產(chǎn)生貝氏體或馬氏體組織。接冷卻過程中，焊縫和熱影響區(qū)很容易產(chǎn)生貝氏體或馬氏體組織。 從改善鋼的焊接性角度出發(fā)從改善鋼的焊接性角度出發(fā)，降低含碳量，鋼的淬硬性降低，焊接冷，降低含碳量，鋼的淬硬性降低，焊接冷裂敏感性明顯減小。但降低含碳量將引起鋼的蠕變強(qiáng)度急劇降低，這對于裂敏感性明顯減小。但降低含碳量將引起鋼的蠕變強(qiáng)度急劇降低，這對于使用溫度范圍較高的中合金鉻使用溫度范圍較高的中合金鉻-鉬耐熱鋼尤為不利。通常，為了兼顧焊接鉬耐熱鋼尤為不利。通常，為了兼顧焊接性和高溫力學(xué)性能，中合金鉻性和高溫力學(xué)性能，中合金鉻-鉬鋼的含碳量一般控制在鉬鋼的含碳量一般控制在0.

35、10%0.20%范范圍內(nèi)。而低合金鉻圍內(nèi)。而低合金鉻-鋁鋼的含碳量可以更低些。鋁鋼的含碳量可以更低些。 防止鉻防止鉻-鉬鋼鉬鋼焊接冷裂紋焊接冷裂紋的主要工藝措施的主要工藝措施 選擇低氫型焊條、焊前預(yù)熱和選擇低氫型焊條、焊前預(yù)熱和焊后熱處理等。焊后熱處理等。 再熱裂紋再熱裂紋 為防止珠光體耐熱鋼焊接接頭氫致延遲裂紋和改善接頭為防止珠光體耐熱鋼焊接接頭氫致延遲裂紋和改善接頭性能，這類鋼焊后往往需要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理性能，這類鋼焊后往往需要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理(post-weld heat treating)。在消除應(yīng)力處理過程中會產(chǎn)生再熱裂紋。在消除應(yīng)力處理過程中會產(chǎn)生再熱裂紋。 再熱裂紋的傾向主要

36、取決于鋼中碳化物形成元素的種類及含量再熱裂紋的傾向主要取決于鋼中碳化物形成元素的種類及含量，由，由于耐熱鋼中含有于耐熱鋼中含有Cr、Mo、Nb、V、Ti等碳化物形成元素，總是在焊接等碳化物形成元素，總是在焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)產(chǎn)生再熱裂紋熱影響區(qū)的粗晶區(qū)產(chǎn)生再熱裂紋,一般在一般在500-700范圍內(nèi)形成，與焊接范圍內(nèi)形成，與焊接規(guī)范及由此產(chǎn)生的焊接應(yīng)力有關(guān)。規(guī)范及由此產(chǎn)生的焊接應(yīng)力有關(guān)。 再熱裂紋再熱裂紋 再熱裂紋的產(chǎn)生與焊接殘余應(yīng)力、應(yīng)力集中、缺口的存再熱裂紋的產(chǎn)生與焊接殘余應(yīng)力、應(yīng)力集中、缺口的存在、消除應(yīng)力的條件，特別是鋼的成分和組織有密切的關(guān)系。在、消除應(yīng)力的條件，特別是鋼的成分和組織有

37、密切的關(guān)系。圖圖2-2示示出了鉻含量對鉻出了鉻含量對鉻-鉬鋼再熱裂紋的影響。鉬鋼再熱裂紋的影響。 防止再熱裂紋的措施防止再熱裂紋的措施 選擇塑性好的焊材，嚴(yán)格控制母材和焊材中選擇塑性好的焊材，嚴(yán)格控制母材和焊材中釩、鈮、鈦含量，將預(yù)熱溫度提高至釩、鈮、鈦含量，將預(yù)熱溫度提高至250以上，采用低線能量和熱源以上，采用低線能量和熱源集中的焊接方法，以及避免在敏感溫度區(qū)間長時間停留等。集中的焊接方法，以及避免在敏感溫度區(qū)間長時間停留等。 圖圖2-2 鉻對鉻鉻對鉻- -鉬鋼再熱裂紋的敏感鉬鋼再熱裂紋的敏感當(dāng)鉻含量低于當(dāng)鉻含量低于1%時，隨鉻含時，隨鉻含量的增加，鋼的再熱裂紋敏感量的增加，鋼的再熱裂紋敏

38、感性增大性增大當(dāng)鉻含量超過當(dāng)鉻含量超過1%時，隨鉻含時，隨鉻含量的增加再熱裂紋敏感性反而量的增加再熱裂紋敏感性反而減小減小碳和釩碳和釩(以及鈮、鈦、鉬等以及鈮、鈦、鉬等)對對再熱裂紋敏感性也有很大影響再熱裂紋敏感性也有很大影響 焊接熱裂紋焊接熱裂紋 珠光體耐熱鋼焊接熱裂紋主要是焊縫結(jié)晶裂紋，而珠光體耐熱鋼焊接熱裂紋主要是焊縫結(jié)晶裂紋，而且多出現(xiàn)在弧坑處。且多出現(xiàn)在弧坑處。 碳和鎳都可增加其熱裂敏感性碳和鎳都可增加其熱裂敏感性，其中碳的影響最大，是保證耐熱鋼，其中碳的影響最大，是保證耐熱鋼熱強(qiáng)性的主要元素，因此焊縫含碳量不可能太低。熱強(qiáng)性的主要元素，因此焊縫含碳量不可能太低。 用冶金手段降低焊縫

39、金屬熱裂敏感性的關(guān)鍵，是嚴(yán)格控制焊縫金屬用冶金手段降低焊縫金屬熱裂敏感性的關(guān)鍵，是嚴(yán)格控制焊縫金屬中有害雜質(zhì)硫和磷的含量。中有害雜質(zhì)硫和磷的含量。 對于厚壁結(jié)構(gòu)的焊接來說，由于焊接結(jié)構(gòu)的拘束度較高，熱裂傾向?qū)τ诤癖诮Y(jié)構(gòu)的焊接來說，由于焊接結(jié)構(gòu)的拘束度較高，熱裂傾向仍然很大，因此在焊接時要采用較低的焊接線能量才能控制焊接熱裂仍然很大，因此在焊接時要采用較低的焊接線能量才能控制焊接熱裂紋的產(chǎn)生。紋的產(chǎn)生。 圖圖2-3表示線能量對表示線能量對2.25Cr-1Mo鋼和鋼和1.25Cr-Mo鋼焊接熱裂紋的影響。鋼焊接熱裂紋的影響。 圖圖2-3 線能量對鉻線能量對鉻-鉬鋼焊接熱裂紋的影響鉬鋼焊接熱裂紋的影

40、響1-2.25Cr-1Mo鋼；鋼；2-1.25Cr-Mo鋼鋼2 焊接熱影響區(qū)的軟化焊接熱影響區(qū)的軟化 珠光體耐熱鋼焊接熱影響區(qū)的珠光體耐熱鋼焊接熱影響區(qū)的軟化軟化是個普遍是個普遍問題。問題。 鉻鉻-鉬鋼鉬鋼焊接熱影響區(qū)軟化帶在粗視磨片上是焊接熱影響區(qū)軟化帶在粗視磨片上是條明顯的條明顯的“白帶白帶”；在光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡下觀察時，其組織大部分是鐵素體，其余在光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡下觀察時，其組織大部分是鐵素體，其余是聚合碳化物和其他相。是聚合碳化物和其他相。 熱影響區(qū)軟化帶與焊前的組織狀態(tài)、焊接規(guī)范以及焊后熱處理有關(guān)。熱影響區(qū)軟化帶與焊前的組織狀態(tài)、焊接規(guī)范以及焊后熱處理有關(guān)。軟化帶在室溫和

41、高溫短時靜載拉伸時，沒有太大的不良影響。但是，軟化帶在室溫和高溫短時靜載拉伸時，沒有太大的不良影響。但是，接頭如果在高溫下長期工作時，蠕變變形將集中于軟化帶，最后導(dǎo)致接頭如果在高溫下長期工作時，蠕變變形將集中于軟化帶，最后導(dǎo)致這一部位提前斷裂失效這一部位提前斷裂失效 為了減小軟化區(qū)及其軟化程度，應(yīng)盡量減少接頭在為了減小軟化區(qū)及其軟化程度，應(yīng)盡量減少接頭在Acl溫度附近的溫度附近的停留時間。此外，由圖停留時間。此外，由圖2-4可知，焊后正火可知，焊后正火+高溫回火，可以基本上消高溫回火，可以基本上消除軟化帶。除軟化帶。圖圖2-4 鉻鉬釩鋼熱影響區(qū)軟化鉻鉬釩鋼熱影響區(qū)軟化 (a)15Cr1MoV

42、(b)12Cr1MoV1焊態(tài)；焊態(tài)；2730回火；回火；3980正火、正火、730回火回火Hardness(HBS)Hardness(HBS)(a)(b) 回火脆性回火脆性 Cr-Mo鋼及其焊接接頭在鋼及其焊接接頭在350-500溫度區(qū)間長期保持過溫度區(qū)間長期保持過程中發(fā)生劇烈脆變現(xiàn)象稱為回火脆性。程中發(fā)生劇烈脆變現(xiàn)象稱為回火脆性。 鋼的回火脆性與其鋼的回火脆性與其雜質(zhì)含量雜質(zhì)含量有密切關(guān)系。雜質(zhì)包括有密切關(guān)系。雜質(zhì)包括P，As，Sb，Sn等殘余元素，其綜合影響可由脆性指數(shù)等殘余元素，其綜合影響可由脆性指數(shù)-X表示，對于焊縫金屬可以表表示，對于焊縫金屬可以表示為示為:100/sn4b510AS

43、SPX (10-6) 低合金鋼焊縫中低合金鋼焊縫中C、Si、Mn、O等元素對消除應(yīng)力處理后的韌性及回火脆等元素對消除應(yīng)力處理后的韌性及回火脆性也會產(chǎn)生相當(dāng)重要的影響，引用性也會產(chǎn)生相當(dāng)重要的影響，引用J指數(shù)估計些元素的綜合作用。指數(shù)估計些元素的綜合作用。 J=(Si+Mn)(P+Sn)104(%) 對于一些運(yùn)行條件苛刻的對于一些運(yùn)行條件苛刻的Cr-Mo鋼制重要厚壁容器，技術(shù)條件規(guī)定母材和焊鋼制重要厚壁容器，技術(shù)條件規(guī)定母材和焊縫金屬的縫金屬的J指數(shù)應(yīng)小于指數(shù)應(yīng)小于200%，脆性指數(shù)，脆性指數(shù) 應(yīng)小于應(yīng)小于2510-6。X二、二、珠光體耐熱鋼的焊接珠光體耐熱鋼的焊接 焊接這類鋼常用的焊接方法主要

44、有手弧焊、埋弧自動焊和氣體保焊接這類鋼常用的焊接方法主要有手弧焊、埋弧自動焊和氣體保護(hù)電弧焊等。低合金耐熱鋼對上述焊接方法適應(yīng)性強(qiáng)；中合金耐熱鋼護(hù)電弧焊等。低合金耐熱鋼對上述焊接方法適應(yīng)性強(qiáng)；中合金耐熱鋼冷裂敏感性大，而應(yīng)優(yōu)先選用含氫量低的焊接方法，如氬弧焊。冷裂敏感性大，而應(yīng)優(yōu)先選用含氫量低的焊接方法，如氬弧焊。主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： (1) 焊接材料的選擇焊接材料的選擇 (2) 焊接線能量焊接線能量 (3) 焊前預(yù)熱和焊后熱處理焊前預(yù)熱和焊后熱處理（1）焊接材料的選擇）焊接材料的選擇 耐熱鋼的焊縫金屬應(yīng)該與母材金屬具有耐熱鋼的焊縫金屬應(yīng)該與母材金屬具有接近的接近的化學(xué)成分化學(xué)成分。通常，為了

45、提高焊縫金屬的抗裂能力，填充金屬的含碳量。通常，為了提高焊縫金屬的抗裂能力，填充金屬的含碳量應(yīng)比母材金屬低。但是，如果焊件需要淬火應(yīng)比母材金屬低。但是，如果焊件需要淬火+回火或正火回火或正火+回火時，則回火時，則要求填充金屬具有與母材相當(dāng)?shù)暮剂俊Ｒ筇畛浣饘倬哂信c母材相當(dāng)?shù)暮剂俊?圖圖2-5表示了含碳量對表示了含碳量對2.25 Cr-1Mo鋼焊縫金屬室溫力學(xué)性能影響。可鋼焊縫金屬室溫力學(xué)性能影響?？梢?，過低的含碳量會使鋼的蠕變強(qiáng)度急劇降低。含碳量為見，過低的含碳量會使鋼的蠕變強(qiáng)度急劇降低。含碳量為0.08%的焊縫的焊縫金屬，其沖擊韌度不僅高于含碳金屬，其沖擊韌度不僅高于含碳0.11%的焊縫

46、，而且也高于含碳的焊縫，而且也高于含碳0.05%的焊縫。因此，鉻的焊縫。因此，鉻-鉬鋼焊縫金屬的含碳量不易過高，也不易過低，最鉬鋼焊縫金屬的含碳量不易過高，也不易過低，最好控制在好控制在0.08%0.10%之間。之間。焊接珠光體耐熱鋼時焊接材料可參照焊接珠光體耐熱鋼時焊接材料可參照表表2-3選擇。選擇。圖圖2-5 焊縫金屬含碳量對焊縫金屬含碳量對2.25 Cr-1Mo鋼在焊態(tài)下鋼在焊態(tài)下(AW)和和704X1h消除應(yīng)力消除應(yīng)力()狀態(tài)下強(qiáng)度的影響狀態(tài)下強(qiáng)度的影響b/(N/mm2) 0.040.080.120.16C/% 50010 2030 40 -AW-SRb-SRb-AM379448 51

47、7 586655 723 792 861 930 999(Gage length 50.8mm)/%降低含碳量確有助于降低含碳量確有助于提高焊縫的塑性和韌提高焊縫的塑性和韌性，從而提高焊縫金性，從而提高焊縫金屬的抗裂能力。從圖屬的抗裂能力。從圖中還可看出，降低含中還可看出，降低含碳量同時也會降低焊碳量同時也會降低焊縫金屬的室溫強(qiáng)度縫金屬的室溫強(qiáng)度鋼種鋼種鋼號鋼號焊條焊條埋弧自動焊埋弧自動焊鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊焊絲焊絲焊劑焊劑C-0.5MoR102 R107H12MoHJ350H05MoTiRE0.5Cr-0.5Mo12CrMoR202 R207H10CrMoHJ350H05Cr1MoTiRE1

48、Cr-0.5Mo1.25Cr-0.5Mo15CrMoR307H15CrMoH12CrMoHJ35020CrMoR307H08CrMoVHJ350H05Cr1MoTiRE1Cr-0.5Mo-V12Cr1MoVR317H08CrMoVHJ350H05Cr1MoTiRE2.25Cr-1Mo(Cr2Mo)R407H08Cr3MoMnAHJ350H05Cr1MoTiRE13Cr3MoVSiTiB(11)R407VNb-H05Cr3MoVNbTiRE12Cr2MoWVB(102鋼鋼)R347-H10Cr2MnMoWVTiB13CrMo44R307H12CrMoHJ350H05Cr1MoTiRE14MoV6

49、3R317H08CrMoVHJ350H05Cr1MoTiRE10CrMo910R407HH-HT8AHJ350H05Cr2MoTiRE10CrSiMoV7R317H08CrMoVHJ350H05Cr1MoVTiTiRE表表2-3 珠光體耐熱鋼常用焊接材料珠光體耐熱鋼常用焊接材料(2) 焊接線能量焊接線能量 從降低冷卻速度、防止接頭淬硬冷裂角度考慮，應(yīng)適當(dāng)提高低中從降低冷卻速度、防止接頭淬硬冷裂角度考慮，應(yīng)適當(dāng)提高低中合金耐熱鋼的焊接線能量。但是，提高線能量有可能增加這類鋼對再合金耐熱鋼的焊接線能量。但是，提高線能量有可能增加這類鋼對再熱裂紋的敏感性。圖熱裂紋的敏感性。圖2-6表示了表示了2.2

50、5 Cr-1Mo鋼焊接區(qū)力學(xué)性能與焊接鋼焊接區(qū)力學(xué)性能與焊接線能量的關(guān)系?？梢姡诟黜椓W(xué)性能指標(biāo)中，沖擊韌度受焊接線能線能量的關(guān)系?？梢姡诟黜椓W(xué)性能指標(biāo)中，沖擊韌度受焊接線能量的影響最大。在各種電弧焊方法中，線能量較大的埋弧焊，其焊縫量的影響最大。在各種電弧焊方法中，線能量較大的埋弧焊，其焊縫韌性較低。鉻韌性較低。鉻-鉬鋼以較低的焊接線能量焊接為好，焊接時如果必須鉬鋼以較低的焊接線能量焊接為好，焊接時如果必須擺動電弧，擺幅也不應(yīng)大于擺動電弧，擺幅也不應(yīng)大于9.5mm或焊絲直徑的或焊絲直徑的2.5倍，或取二者的倍，或取二者的最小值。最小值。圖圖2-6 2.25Cr-1Mo鋼焊接區(qū)力學(xué)性能與

51、焊接線能量的關(guān)系鋼焊接區(qū)力學(xué)性能與焊接線能量的關(guān)系試驗條件：板厚試驗條件：板厚75，預(yù)熱溫度，預(yù)熱溫度150，焊后熱處理（，焊后熱處理（69520） (3) 焊前預(yù)熱和焊后熱處理焊前預(yù)熱和焊后熱處理1)焊前預(yù)熱焊前預(yù)熱 預(yù)熱是減緩焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)冷卻速度的有效預(yù)熱是減緩焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)冷卻速度的有效措施措施,從而防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生。低中合金耐熱鋼在多數(shù)情況下都從而防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生。低中合金耐熱鋼在多數(shù)情況下都要求焊前預(yù)熱要求焊前預(yù)熱,但是預(yù)熱溫度并非越高越好。但是預(yù)熱溫度并非越高越好。預(yù)熱和層間溫度均應(yīng)控制在預(yù)熱和層間溫度均應(yīng)控制在Mf點以下，則焊接結(jié)束后奧氏體將在控點以下，

52、則焊接結(jié)束后奧氏體將在控制溫度范圍內(nèi)完全轉(zhuǎn)變成馬氏體，馬氏體隨后可以通過焊后回火而改制溫度范圍內(nèi)完全轉(zhuǎn)變成馬氏體，馬氏體隨后可以通過焊后回火而改善韌性。善韌性。2)焊后熱處理焊后熱處理 對于珠光體耐熱鋼對于珠光體耐熱鋼(其焊后熱處理溫度見表其焊后熱處理溫度見表2-4)來說，焊來說，焊后熱處理目的不僅是消除焊接殘余應(yīng)力，更重要的是降低焊接區(qū)硬度、后熱處理目的不僅是消除焊接殘余應(yīng)力，更重要的是降低焊接區(qū)硬度、去氫、穩(wěn)定組織和提高焊接焊頭的綜合力學(xué)性能去氫、穩(wěn)定組織和提高焊接焊頭的綜合力學(xué)性能(如高溫蠕變強(qiáng)度如高溫蠕變強(qiáng)度)。在擬定耐熱鋼接頭的焊后處理工藝時應(yīng)考慮：在擬定耐熱鋼接頭的焊后處理工藝時應(yīng)

53、考慮：對某些合金成分較低、厚度較薄的低合金耐熱鋼接頭，焊前經(jīng)預(yù)熱，對某些合金成分較低、厚度較薄的低合金耐熱鋼接頭，焊前經(jīng)預(yù)熱，使用低碳的焊接材料，則焊件在焊后不必作熱處理。使用低碳的焊接材料，則焊件在焊后不必作熱處理。消除焊接殘余應(yīng)力是防止耐熱鋼產(chǎn)生延遲裂紋和再熱裂紋的重要措施，消除焊接殘余應(yīng)力是防止耐熱鋼產(chǎn)生延遲裂紋和再熱裂紋的重要措施，熱處理加熱溫度應(yīng)保證接頭殘余應(yīng)力降低到盡可能低的水平。熱處理加熱溫度應(yīng)保證接頭殘余應(yīng)力降低到盡可能低的水平。焊后熱處理應(yīng)盡量避免在回火脆性及裂紋傾向敏感的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行；焊后熱處理應(yīng)盡量避免在回火脆性及裂紋傾向敏感的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行；在危險溫度范圍內(nèi)，應(yīng)保持較

54、快的加熱速度。在危險溫度范圍內(nèi)，應(yīng)保持較快的加熱速度。 焊后熱處理焊后熱處理 可以整體在爐中進(jìn)行，也可進(jìn)行局部處理。大型焊件?？梢哉w在爐中進(jìn)行，也可進(jìn)行局部處理。大型焊件常采用局部熱處理。采用局部加熱時與爐中加熱不同，不管保溫時間多采用局部熱處理。采用局部加熱時與爐中加熱不同，不管保溫時間多長，在整個焊件厚度方向上總是有一個溫度梯度，截面越厚，梯度就長，在整個焊件厚度方向上總是有一個溫度梯度，截面越厚，梯度就越大，由此而產(chǎn)生的應(yīng)力也越大。因此，推薦鉻越大，由此而產(chǎn)生的應(yīng)力也越大。因此，推薦鉻-鉬鋼局部熱處理加鉬鋼局部熱處理加熱帶的寬度應(yīng)是厚度的熱帶的寬度應(yīng)是厚度的5倍，且至少不小于倍，且至少

55、不小于150mm，此時可以采用快，此時可以采用快速加熱的方法。速加熱的方法。鋼鋼 號號需熱處理厚度需熱處理厚度(mm)焊后高溫回火溫度焊后高溫回火溫度()15CrMo1068070012Cr1MoV672076020CrMo任何厚度任何厚度72076012Cr2MoWVB任何厚度任何厚度76078012Cr3MoVSiTiB任何厚度任何厚度740780表表2-4 珠光體耐熱鋼焊后熱處理溫度珠光體耐熱鋼焊后熱處理溫度三、三、馬氏體耐熱鋼的焊接馬氏體耐熱鋼的焊接 馬氏體耐熱鋼中的馬氏體耐熱鋼中的C和和Cr的含量較高，還含有的含量較高，還含有Mo、W、V、Ni等合等合金元素，在金元素，在Cr含量為含

56、量為5-13%時，如果時，如果C含量高于含量高于0.10%，在等溫?zé)崽幚頎?，在等溫?zé)崽幚頎顟B(tài)下的組織均為馬氏體。馬氏體的硬度取決于鋼中的碳含量及奧氏體化態(tài)下的組織均為馬氏體。馬氏體的硬度取決于鋼中的碳含量及奧氏體化溫度。焊接后具有較大的淬硬傾向，非常容易產(chǎn)生焊接冷裂紋。有時要溫度。焊接后具有較大的淬硬傾向，非常容易產(chǎn)生焊接冷裂紋。有時要預(yù)熱到預(yù)熱到400以上才能焊接，焊后還不能直接冷卻到室溫，必須在以上才能焊接，焊后還不能直接冷卻到室溫，必須在100-150保溫一段時間，然后立即升溫進(jìn)行熱處理。其焊接工藝相當(dāng)復(fù)雜。保溫一段時間，然后立即升溫進(jìn)行熱處理。其焊接工藝相當(dāng)復(fù)雜。 1、馬氏體耐熱鋼的焊

57、接性馬氏體耐熱鋼的焊接性 為了防止產(chǎn)生焊接冷裂紋，焊接材料中的碳要盡可能低，焊縫中的為了防止產(chǎn)生焊接冷裂紋，焊接材料中的碳要盡可能低，焊縫中的鐵素體隨碳含量的降低而增加，容易引起焊縫脆化。此外，為了防止焊鐵素體隨碳含量的降低而增加，容易引起焊縫脆化。此外，為了防止焊接冷裂紋，需要選擇較高的預(yù)熱溫度，并采取后熱和焊后立即進(jìn)行消除接冷裂紋，需要選擇較高的預(yù)熱溫度，并采取后熱和焊后立即進(jìn)行消除應(yīng)力處理等措施。應(yīng)力處理等措施。 馬氏體耐熱鋼焊接接頭的近縫區(qū)常存在一個軟化帶，這個軟化帶對馬氏體耐熱鋼焊接接頭的近縫區(qū)常存在一個軟化帶，這個軟化帶對室溫和高溫短時抗拉強(qiáng)度并無不良影響，但會降低接頭的蠕變強(qiáng)度，

58、引室溫和高溫短時抗拉強(qiáng)度并無不良影響，但會降低接頭的蠕變強(qiáng)度，引起脆性斷裂起脆性斷裂。2、馬氏體耐熱鋼的焊接工藝馬氏體耐熱鋼的焊接工藝 (1) 焊接方法及材料的選擇焊接方法及材料的選擇 由于對焊接對焊接冷裂紋具有更高的敏感性，在選擇焊接方法時，應(yīng)優(yōu)由于對焊接對焊接冷裂紋具有更高的敏感性，在選擇焊接方法時，應(yīng)優(yōu)先采用低氫的焊接方法，如先采用低氫的焊接方法，如TIG、MIG等。在厚壁焊件中，手工電弧焊和等。在厚壁焊件中，手工電弧焊和埋弧自動焊應(yīng)用較廣泛，但必須采用低氫型焊條和焊劑。目前已經(jīng)研制出埋弧自動焊應(yīng)用較廣泛，但必須采用低氫型焊條和焊劑。目前已經(jīng)研制出多種超低氫焊條和工藝性能良好的高堿度燒結(jié)

59、焊劑，為焊接優(yōu)質(zhì)接頭和推多種超低氫焊條和工藝性能良好的高堿度燒結(jié)焊劑，為焊接優(yōu)質(zhì)接頭和推廣特別適用于中合金鋼的窄間隙焊接技術(shù)創(chuàng)造了優(yōu)良條件。廣特別適用于中合金鋼的窄間隙焊接技術(shù)創(chuàng)造了優(yōu)良條件。 中合金耐熱鋼焊接材料選擇有兩種方案：一種是選用高中合金耐熱鋼焊接材料選擇有兩種方案：一種是選用高Cr-Ni奧氏體鋼奧氏體鋼焊條用焊條用Cr5Mo、Cr6SiMo、1Cr13、2Cr13等馬氏體等馬氏體-鐵素體鋼常用于非受鐵素體鋼常用于非受壓構(gòu)件的焊接；另一種方案是采用與母材成分基本相同的同類焊接材料，壓構(gòu)件的焊接；另一種方案是采用與母材成分基本相同的同類焊接材料，用于鍋爐受熱面管子或管道的馬氏體耐熱鋼的

60、焊接。用于鍋爐受熱面管子或管道的馬氏體耐熱鋼的焊接。鋼鋼 號號焊接工藝要求焊接工藝要求焊后熱處理焊后熱處理焊接材料焊接材料焊條焊條焊絲焊絲焊劑焊劑Cr5Mo預(yù)熱預(yù)熱300750回火回火R507或或A307HCr5Mo260Cr6SiMo預(yù)熱預(yù)熱300750回火回火R507或或A307HCr5Mo260HCr6SiMoHT7預(yù)熱預(yù)熱300760-800回火回火R707或或OKSP123-1Cr13預(yù)熱預(yù)熱250-300700-730回火回火G202或或A107-2Cr13預(yù)熱預(yù)熱300700-730回火回火G202或或A107-Cr12WMoV預(yù)熱預(yù)熱400，焊后緩冷，焊后緩冷到到150進(jìn)行熱處