金屬焊接性的復習總結(jié)

1、第一章：1. 金屬焊接性：金屬能否適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接頭的特性。它的內(nèi)涵：1、是否適合焊接加工？一一金屬在焊接加工中是否容易形成缺陷2、焊后使用可靠性？一一性能焊成的接頭在一定的使用條件下可靠使用的能力。2影響金屬焊接性的因素：1、材料本身因素一母材和焊接材料的成分及性能 2、工藝條件一焊接方法、工 藝措施；3、結(jié)構(gòu)因素一剛度、應(yīng)力集中、多軸應(yīng)力；4、使用條件一工作溫度、負荷條件、工作環(huán)境。3. 金屬的焊接性的分析方法：（一）從金屬特性分析金屬焊接性1、利用金屬本身的化學成分分析（1）碳當量法：指將各種元素按相當于若干含碳量折合并疊加起來求得所謂碳當量（CE和Cc

2、q）,用其來估計冷裂傾向的大小 。CE=C+Mn6+Ni+Cu/15+C葉Mo+V/（2）焊接冷裂紋敏感指數(shù)Pc=C+S30+Mn/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B+S /600+H/60 （ %）式中 S 板厚（mm） H焊縫中擴散氫含 量（ml/100g） . 2、利用金屬本身的物理性能分析：3、利用金屬本身的化學性能分析 4、利用合金相圖分 析（二）從焊接工藝條件分析焊接性 ：1、熱源特點2、保護方法3、熱循環(huán)控制4、其他工藝因素4. 選擇或制定焊接性試驗方法的原則 ：1、焊接性試驗的條件盡量與實際焊接時的條件相一致。2、焊接性試驗的結(jié)果要穩(wěn)定可靠，具有較好的再現(xiàn)

3、性。3、注意試驗方法的經(jīng)濟性。5. 焊接性試驗的內(nèi)容：（一）焊縫金屬抗熱裂的能力（二）焊縫及熱影響區(qū)金屬抗冷裂紋的能力（三）焊接接頭抗脆性轉(zhuǎn)變的能力（四）焊接接頭的使用性能6. 常用焊接性試驗方法：（一）斜Y坡口焊接裂紋試驗法：此法主要用于評定碳鋼和低合金高強鋼焊接熱影響區(qū)對冷裂紋的敏感性。（二）插銷試驗：此法是測定鋼材焊接熱影響區(qū) 冷裂紋敏感性的一種定量試驗方法。測定加載1624 h而不斷裂的最大應(yīng)力b cr（三）壓板對接焊接裂紋試驗法（四）可調(diào)拘束裂紋試驗法第二章：1.合金結(jié)構(gòu)鋼：在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上添加一定數(shù)量的合金元素來達到所需要求的鋼材。包括：結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼。2高強鋼

4、：可分為三種類型：熱軋及正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼、中碳調(diào)質(zhì)鋼。3.專用鋼：除通常的力學性能外，還必須要求特殊性能主要用于一些特殊的條件下工作的機械零件和工程 結(jié)構(gòu)，如耐高溫、低溫和耐腐蝕。大致可分為：珠光體耐熱鋼、低溫鋼、低合金耐蝕鋼。4鋼的強韌化：固溶強化（置換固溶、間隙固溶）細晶強化 第二相強化位錯強化：5.鋼的相變：成分和工藝（溫度、時間）影響奧氏體的穩(wěn)定性， 通過控制冷卻速度和第二次處理得到組織。 熱軋及正火鋼1、熱軋鋼供貨狀態(tài)：熱軋態(tài)性能特點：強度最低 b S294392MPa，具有滿意的綜合力學性能和加工工藝性能，價格便宜 成分特點：熱軋鋼屬于C- Mn或Mn-Si系的鋼種，有時用一些

5、V、Nb等代替部分Mn?；境煞郑篊< 0.2%,Si< 0.55,Mn < 1.5%強化機制：主要以固溶強化為主典型鋼種：Q345（16Mn）、14MnNb、Q294（09MnV）2、正火鋼（1 ）正火態(tài)供貨的鋼性能特點：最低強度b S343450MPa，具有比熱軋鋼更高的強度和塑韌性成分特點：0.150.2%C,在C-Mn、Mn-Si系的基礎(chǔ)上加入一些碳化物和氮化物生成元素V、N b、Ti等強化機制：在固溶強化的基礎(chǔ)上，通過沉淀強化和細化晶粒來進一步提高強度和保證韌性典型鋼種：Q390（15MnTi、15MnVN）等。(2 )正火+回火態(tài)供貨的鋼性能特點：最低強度b s4

6、90MPa。具有比正火態(tài)鋼更好的強度和中溫性能成分特點：Mn-Mo系列低碳低合金鋼，0.150.2%C,在C-Mn、Mn-Si系的基礎(chǔ)上加入 Mo、Nb等歡迎下載學習好資料歡迎下載學習好資料(3)微合金控軋鋼性能特點：在控軋狀態(tài)可以達到正火狀態(tài)的質(zhì)量，具有高強、高韌和良好的焊接性能成分特點：在C-Mn基礎(chǔ)加入微量Nb、V、Ti等，同時降C降S.典型鋼種：X60、X65 X70、X80等二、熱軋、正火鋼的焊接性分析這類鋼焊接性問題表現(xiàn)為焊接引起的各種缺陷，主要是各類裂紋；焊接時材料性能的變化，主要是脆化。（一）熱裂紋傾向正常：熱軋、正火鋼的含碳量都較低，而含錳量較高，因此Mn/S比都能達到要求，

7、具有 較好的抗熱裂性能，正常情況下熱裂紋傾向很小。異常：鋼板存在C、S偏析，則熱裂可能出現(xiàn)（二）冷裂紋冷裂是這類鋼焊接時的主要問題淬硬組織是引起冷裂紋的決定因素，因此評價這類鋼的冷裂敏感性可以通過分析淬硬傾向來進行。1通過SHCCT圖來評價2通過碳當量分析3.通過HAZ最高硬度來評價。 熱軋鋼的含碳量雖然不高，但含有少量的合金元素，因此這類鋼的淬硬性比低碳鋼大一些。正火鋼的強度 級別較高，合金元素的含量較多，與低碳鋼相比，焊接性差別較大。18MnMoNb與15MnVN相比，前者的淬硬性高于后者，故冷裂敏感性也比較大。（三）再熱裂紋熱軋鋼中由于不含強碳化物形成元素，對再熱裂紋不敏感。正火鋼中，1

8、5MnVN鋼對再熱裂紋不敏感；18MnMoNb和14MnMoV有輕微的再熱裂紋敏感性?？梢圆扇√岣哳A(yù)熱溫度或焊后立即后熱等措施來防止 再熱裂紋的產(chǎn)生。（四）層狀撕裂層狀撕裂與板厚、鋼材的冶煉條件有關(guān)，而與鋼材強度等級無關(guān)。硫的含量和Z向斷面收縮率是評定鋼材層狀撕裂敏感性的主要指標。一般冶煉條件下生產(chǎn)的熱軋、正火鋼很難達到ZC和ZD級，所以在大板厚和存在大的Z向應(yīng)力時易產(chǎn)生層狀撕裂。（五）熱影響區(qū)的性能變化在這類鋼中熱影響區(qū)的性能變化與所焊的鋼材的類型和合金系統(tǒng)有很大關(guān)系熱影響區(qū)主要性能變化是過熱 區(qū)的脆化問題，合金元素含量較低的鋼中有時還會出現(xiàn)熱應(yīng)變脆化1、 過熱區(qū)脆化過熱區(qū)溫度接近熔點，導致

9、（1） 難熔質(zhì)點（Cm）的溶入等過程，A穩(wěn)定性增加淬硬性增加（2） 奧氏體晶粒的顯著長大，A穩(wěn)定性增加大脆性組織對于熱軋鋼屬C-Mn和Mn-Si系鋼，因不含強碳化物（Cm）形成元素，故組織對焊接熱的敏感性 不大。其低溫韌性（一40度）因與組織中的馬氏體比例和晶粒度有關(guān)，故與線能量及成分相關(guān)。1）線能量線能量過大，奧氏體晶粒度增加導致M-A數(shù)量和尺寸增加能量過小，馬氏體比例增加2）成分：主要是含碳量對于正火鋼組織對焊接熱的敏感性較大；線能量對HAZ韌性影響更大：含Ti等正火鋼，由于Ti等擴散能力很小，焊接時溶入后（破壞正火態(tài)），冷卻過程中不易在 A中析出而殘留在鐵素體中，使得F硬度增加，易致脆。

10、故宜用小線能焊接，因碳化物溶入少，此時即使得到M,其含碳低，韌性好。若必須用大線能焊接，則焊后必須進行正火處理。注意：熱軋鋼和正火鋼在熱影響區(qū)脆化問題上的差別以及由此決定的在選擇焊接線能量上的差別，根本原因在于合金化方式不同。2、 熱應(yīng)變脆化本質(zhì)上由固溶氮引起的。在熱和應(yīng)變同時作用下產(chǎn)生的動態(tài)應(yīng)變時效，一般認為在200C400C最為明顯。消除熱應(yīng)變脆化的有效措施是焊后退火處理。16Mn和15MnVN具有一定的熱應(yīng)變脆化傾，15MnVN比16Mn的熱應(yīng)變脆化傾向小。（關(guān)于兩類回火脆性的概念）三、熱軋、正火鋼的焊接工藝特點：（一）焊接材料的選擇需考慮兩方面的問題：焊縫沒有缺陷；滿足使用性能要求。1

11、 選擇相應(yīng)強度級別的焊接材料 （等強原則）2.必須考慮熔合比和冷卻速度的影響3.同時考慮對焊縫金屬的使用性能提岀的特殊要求（二）焊接工藝參數(shù)的確定1. 焊接方法無特殊要求2. 焊接線能量的選擇主要取決于過熱區(qū)的脆化和冷裂兩個因素1.焊接含碳量較低的熱軋鋼及正火鋼 時，因淬硬傾向較小，從過熱區(qū)的塑性和韌性岀發(fā)，線能量偏小些更有利（可避免粗晶脆化及碳化物過熱溶解）2.焊接含碳量較高的熱軋鋼 時，因淬硬傾向增加及冷裂傾向增加，故寧可選線能量大 些.3.對于含碳量和合金元素較高的正火鋼（如18MnMoNb ），因淬硬傾向大，線能小易引起冷裂，線能大則易引起脆化，故一般采用小線能量+預(yù)熱更合理.3. 預(yù)

12、熱 作用：防冷裂，改善韌性預(yù)熱溫度的選擇與材料的淬硬傾向、焊接時的冷卻速度、拘束度、含氫量、焊后是否進行熱處理有關(guān)To=1440Pc-392oC其中 Pc=Pcm+F60+ 5 6004. 焊后熱處理一般情況下，熱軋和正火鋼焊后不需要熱處理要求抗應(yīng)力腐蝕的焊接結(jié)構(gòu)、低溫下使用的焊接結(jié)構(gòu)及厚壁 高壓容器，焊后需要進行消除應(yīng)力的高溫回火。低碳調(diào)質(zhì)鋼一、低碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分及性能 強化機制：熱處理組織強化學習好資料歡迎下載性能：b s 一般為441980MPa;良好的綜合性能和焊接性。歡迎下載學習好資料歡迎下載學習好資料典型鋼種：HY80、HY130 A517J T-1、14MnMoNbB、CF鋼

13、。二、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（一）焊縫中的熱裂紋低碳調(diào)質(zhì)鋼一般含碳量都較抵，含錳量高，而且對S、P雜質(zhì)的控制較嚴，因此熱裂傾向低（二）熱影響區(qū)液化裂紋歡迎下載學習好資料歡迎下載學習好資料歡迎下載學習好資料歡迎下載學習好資料4. 液化裂紋與熔池形狀有關(guān)，蘑菇形狀易誘發(fā)凹處過熱區(qū)液化裂紋。（三）冷裂紋低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊縫組織為強度高韌性好的低碳馬氏體和部分下貝氏體的混合組織，雖具有較大的淬硬傾向，但在馬氏體轉(zhuǎn)變的過程中有自回火，故冷裂傾向并不一定很大 （關(guān)鍵是馬氏體轉(zhuǎn)變時的冷卻速度）。如果速度很快，冷裂傾向較大。（四）再熱裂紋歡迎下載學習好資料歡迎下載學習好資料（五）層狀撕裂生產(chǎn)這類鋼時，由于對夾雜物

14、控制較嚴，純凈度較高，因此它的層狀撕裂敏感性較低。（六）熱影響區(qū)的性能變化1、過熱區(qū)的脆化（1 ）對于低碳調(diào)質(zhì)鋼，強韌性最好的組織狀態(tài)是低碳馬氏體+30%下貝氏體（2） t8/5增加時，易出現(xiàn)粗晶、上貝氏體和M-A組元（3）t8/5過小時，馬氏體比例增加，從而引起過熱區(qū)脆化。2、 焊接熱影響區(qū)的軟化熱影響區(qū)內(nèi)凡是加熱溫度高于母材回火溫度至AC1區(qū)的區(qū)域，由于碳化物的積聚長大而使鋼材軟化，溫度越接近于AC1區(qū)域，軟化越嚴重。三、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點這類鋼焊接時還是應(yīng)注意防裂和防脆兩個基本問題，另外還應(yīng)注意熱影響區(qū)軟化問題：防裂：要求在馬氏體轉(zhuǎn)變時的冷卻速度不能太大，使馬氏體有一自回火的作用，

15、以免冷裂紋的產(chǎn)生；防脆： 要求在800500C之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界速度。防軟化：采用小線能量（一）焊接方法和焊接材料的選擇1、焊接方法的選擇b s超過980MPa的調(diào)質(zhì)鋼必須采用鎢極氬弧焊或電子束焊；b sv 980MPa的低碳調(diào)質(zhì)鋼，手弧焊、埋弧自動焊、熔化極氣體保護焊和鎢極氬弧焊等歡迎下載學習好資料2、焊接材料的選擇因為焊后一般不調(diào)質(zhì)，故要求所得焊縫金屬在焊態(tài)下應(yīng)具有接近母材的力學性能（等強原則），除非冷裂難以避免，可以采用低組配焊接材料。（二）焊接工藝參數(shù)的選擇冷卻速度的范圍選擇：最大冷速（上限）取決于不產(chǎn)生冷裂紋最小冷速（下限）取決于熱影響區(qū)不岀現(xiàn)脆化的混合組織。正

16、確選擇線能量和預(yù)熱是保證不岀現(xiàn)裂紋和脆化的關(guān)鍵。1焊接線能量的確定從保證不岀現(xiàn)裂紋的角度岀發(fā)，在滿足熱影響區(qū)的韌性的條件下，線能量應(yīng)盡可能選擇大一些。但從考慮 脆化和軟化角度，線能量又要求盡量低一些。故實際選擇時，一般先通過實踐從考慮脆化和軟化角度，來 確定一種鋼最大允許的線能量，然后依據(jù)該線能量下鋼的冷裂傾向決定是否預(yù)熱及預(yù)熱溫度。2、預(yù)熱溫度的確定（1 ）如果采用最小冷速還是不能避免冷裂，則必須采用預(yù)熱。（2）預(yù)熱的目的是為了防止冷裂紋，焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼時采用較低的預(yù)熱溫度（w200C）。預(yù)熱主要希望能降低馬氏體轉(zhuǎn)變時的冷卻速度，通過馬氏體的自回火作用來提高抗裂性。3、焊后熱處理的確定這類鋼

17、的低碳馬氏體和下貝氏體組織能保證焊接熱影響區(qū)在快冷條件下具有高的強度和韌性，焊后熱處理 并不能提高這類鋼的強韌性，一般情況下不采取消除應(yīng)力的焊后熱處理。中碳調(diào)質(zhì)鋼一、中碳調(diào)質(zhì)鋼成分及性能及典型鋼種歡迎下載學習好資料成分特點：含碳量通常為0.25%0.45%, S,P控制更為嚴格強化機制：合金元素的作用：淬透性和抗回火作用馬氏體的強度和硬度主要還是取決于含碳量典型鋼種：（1）40Cr（ 2）35CrMo A 和 35CrMoVA（ 3）30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA （ 4）40CrNiMoA、美國的 4340、34CrNi3MoA (5)H-11二、中碳

18、調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析歡迎下載學習好資料歡迎下載學習好資料（三）再熱裂紋（四）熱影響區(qū)的性能變化1、過熱區(qū)的脆化（1）中碳調(diào)質(zhì)鋼由于含碳量高，加入的合金元素多，有相當大的淬硬性，因而在焊接過熱區(qū)內(nèi)容易產(chǎn)生硬 脆的高碳馬氏體，冷卻速度越大，生成的高碳馬氏體越多，脆化傾向越嚴重。（2）即使大線能量也難以避免高碳 M出現(xiàn)，反而會使 M更粗大，更脆。（3）一般采用小線能量，同時預(yù)熱、緩冷和后熱措施改善過熱區(qū)性能。2、熱影響區(qū)軟化焊后不能進行調(diào)質(zhì)處理時，需要考慮熱影響區(qū)軟化問題。調(diào)質(zhì)鋼的強度級別越高，軟化問題越嚴重。軟化 程度和軟化區(qū)的寬度與焊接線能量、焊接方法有很大關(guān)系。熱源越集中的焊接方法，對減小軟化越

19、有利。三、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點（2）時必須在調(diào)質(zhì)后進行焊接時，熱影響區(qū)性能惡化往往 難以解決。焊前所處的狀態(tài)決定了焊接時岀現(xiàn)問題的性質(zhì)和采取的工藝措施。（一）退火狀態(tài)下焊接時的工藝特點在退火狀態(tài)下焊接，焊后再進行整體調(diào)質(zhì)，這是一種比較合理的工藝方案。所要解決的問題主要是焊接過程的裂紋問題。1.焊接方法沒有限制，常用的焊接方法都可以采用。2. 選擇焊接材料時，除了要求不產(chǎn)生冷、熱裂紋外，還要求焊縫金屬的調(diào)質(zhì)處理規(guī)范應(yīng)與母材的一致（等成分原則）。因此焊縫金屬的主要合金組成應(yīng)盡量與母材相似，對能 引起焊縫熱裂傾向和促使金屬脆化的元素（C Si、S、P等）加以嚴格控制。3. 工藝參數(shù)的確定主要保證

20、在調(diào)質(zhì)處理前不岀現(xiàn)裂紋，接頭性能由焊后熱處理來保證。因此可以采用高 的預(yù)熱溫度（200C350C）和層間溫度。焊后來不及立即調(diào)質(zhì)處理時，必須進行一次中間熱處理，即焊 后在等于或高于預(yù)熱溫度下保持一段時間。（二）調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接時的工藝特點 必須在調(diào)質(zhì)處理狀態(tài)下焊接時，岀現(xiàn)的主要問題是： 裂紋；高碳馬氏體引起的硬化和脆化；高溫回火區(qū)軟 化引起的強度下降。1. 焊接工藝參數(shù)的確定主要從防止冷裂紋和避免軟化岀發(fā)。2. 為了消除過熱區(qū)的淬硬組織和防止延遲裂紋的產(chǎn)生，必須正確選擇預(yù)熱溫度，并應(yīng)焊后及時進行回火處理。預(yù)熱溫度、層間溫度中間熱處理溫度和焊后熱處理溫度控制在比母材淬火后的回火溫度低50C。3.

21、為了減少熱影響區(qū)的軟化，焊接方法應(yīng)采用熱量集中、密度大的方法，而且焊接線能量越小越好。氣體 保護焊較好特別是鎢極氬弧焊。4. 從防止冷裂岀發(fā)，焊接材料通常選擇奧氏體的鉻鎳鋼焊條或鎳基焊條。專用鋼焊接的特殊要求一、珠光體耐熱鋼焊接的特殊要求性能：具有較好的抗氧化性和熱強性，工作溫度可高達600 C，具有良好的抗硫和氫腐蝕的能力。成分：低碳，以Cr-Mo為基，含Cr量一般為0.5%9% （提高淬透性），含Mo量一般為0.5%或1% （抗回 火脆性，抗回火軟化）。還加入少量的 V W、Nb、Ti進一步提高熱強性。典型鋼種：12CrMo、10Cr2Mo1、12Cr9Mo1（一）珠光體耐熱鋼的主要焊接性

22、問題主要問題是熱影響區(qū)的脆化、冷裂紋、軟化以及焊后熱處理或高溫長期使用中的再熱裂紋、回火脆化。（二）珠光體耐熱鋼的焊接工藝特點珠光體耐熱鋼一般在正火+回火或淬火+回火狀態(tài)下焊接，焊后要進行高溫回火處理。1、常用焊接方法以手弧焊為主，氣電焊、埋弧焊和電渣焊等也經(jīng)常用。2、 選擇焊接材料要保證焊縫性能同母材匹配焊縫應(yīng)具有必要的熱強性，其成分力求與母材相近。為了防止 焊縫有較大的熱裂傾向，焊縫含碳量比母材低一些。3、正確選擇預(yù)熱溫度和焊后回火溫度要綜合考慮裂紋（冷熱） 、熱影響區(qū)脆化和軟化問題二、低溫用鋼焊接的特殊要求性能要求：具有抗低溫脆化性能；保證在使用溫度下具有足夠的V型缺口夏比沖擊韌度；成分

23、特點：通過細化晶粒和合金化（加 Ni）、提高純凈度來提高低溫韌性 常用低溫鋼類型：低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、低合金高強鋼、含Ni鋼（9%Ni）o（一）低溫鋼的焊接工藝特點1、嚴格控制焊接線能量2、 正確選擇焊接材料由于對低溫條件的要求不同，故針對不同類型的低溫鋼選擇不同的焊接材料和不同的 線能量。三、低合金耐蝕鋼焊接的特殊要求（一）耐大氣、海水腐蝕用鋼的焊接特點這類鋼的 合金特點 主要以Cu、P為主，配合其它的合金元素如Mo、S、Al、Nb、Ti、Zr等。典型鋼種：16MnCu、10MnPNbRe、10NiCuP 等。焊接主要特點：焊接性比較好。在選擇焊接材料時除了要滿足強度要求外，必須在耐腐蝕性方面與母

24、材相匹配。含P鋼焊接時，含碳量必須嚴格控制在不超過0.12%，并希望（C+P） 0.25%。要合理設(shè)計接頭形式，同時盡可能采用小的焊接線能量。焊縫金屬可用P合金化（如采用“ J507'銅磷焊條）；也可以采用“ J507”鉻鎳焊條。（二）耐硫和硫化物腐蝕用鋼的焊接特點1. 鋼種耐硫和硫化物腐蝕用鋼：5Cr-12Mo和9C r-Mo鋼；奧氏體不銹鋼及含 Al鋼（可分為含鋁較低(<0.5%AI)的熱軋鋼，含 All%左右的熱軋鋼；含 AI2%3%的正火鋼等)2.焊接性對于含AI鋼，第一類含AI低的耐蝕鋼，具有較好的焊接性，基本可按16Mn的要求進行焊接;第二、三類含AI鋼由于含AI較高

25、，焊接性很差，焊接接頭嚴重脆化，不 宜用作焊接結(jié)構(gòu)。對于 Cr-Mo鋼，同低合金耐熱鋼第三章不銹鋼耐熱鋼的概念類型和特性不銹鋼：指在大氣環(huán)境下及有侵蝕性化學介質(zhì)中使用的鋼。強鋼：指在高溫下即具有抗氧化能力，又要具有高溫強度。二. 分類（1 ）按用途分1、 不銹鋼主要用于大氣環(huán)境及有侵蝕性化學介質(zhì)中使用，工作溫度一般不超高500OC,要求耐蝕，對強度要求不高應(yīng)用最廣泛的有高Cr鋼（如1Cr13、2Cr13）和Cr-Ni鋼（如0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti）或超低碳 Cr-Ni 鋼（如 00Cr25Ni2Mo、00Cr22Ni5MoN2、 抗氧化鋼高溫下具有抗氧化能力，工作溫度可達9001

26、100OC，對高溫強度要求不高。常用的有高Cr鋼（如 1Cr17、1Cr25Si2）和 Cr-Ni鋼（如 2Cr25Ni20、2Cr25Ni20Si2）3、 熱強鋼高溫下既要求有抗氧化能力，又要求有高溫強度，工作溫度可達600800OC。廣泛應(yīng)用的有 Cr-Ni 鋼（如 1Cr18Ni9Ti、1Cr16Ni25Mo2、4Cr25Ni20、4 Cr25Ni34 等）；以 Cr12 為基的多元合金化高 Cr 鋼（如 1Cr12MoWV）.（2）按組織分類1、奧氏體鋼 以高Cr-Ni鋼最為典型。其中以1Cr18Ni9Ti為代表的系列簡稱 18-8鋼，；其中以25Cr-Ni20 鋼為代表的系列簡稱 2

27、5-20鋼，；還有25-35系列，女口 0Cr21Ni32、4Cr25Ni35、4Cr25Ni35Nb等。2、 鐵素體鋼含鉻為17%30%的高鉻鋼。主要用作耐熱鋼，也可用作耐蝕鋼，如1Cr171Cr25Si23、馬氏體鋼 Cr13 系列最為典型，女口 1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni12。以 Cr12 為基的 1Cr12MoWV。4、 沉淀硬化鋼為通過時效強化處理以析出硬化相的高強鋼，主要用做高強不銹鋼。最典型的有馬氏體沉淀硬化鋼，如0Cr17Ni4Cu4Nb，簡稱17-7PH;半奧氏體+馬氏體沉淀硬化鋼，如0Cr17Ni7AI,簡稱17-7PH。5、 鐵素體-奧

28、氏體雙相鋼鋼中鐵素體占60%40%,奧氏體占40%60%。具有極其優(yōu)異的抗腐蝕性能。最典型的有18-5型、22-5型、25-5等三、不銹鋼及耐熱鋼的特性（一）不銹鋼的耐蝕性能不銹鋼的耐蝕性能的產(chǎn)生基于表面的鈍化作用，在不同條件下可產(chǎn)生如下不同的腐蝕形式：1、 均勻腐蝕對于硝酸等氧化性酸，不銹鋼能形成穩(wěn)定的鈍化層，不易產(chǎn)生腐蝕。而對硫酸等還原性酸，只含Cr不行，還必須含 Ni。2、 點蝕因Cl-的存在而使鈍化層局部破壞以至形成腐蝕坑，甚至可以穿孔的腐蝕現(xiàn)象。一般不銹鋼耐點蝕性能都不理想，提高 Cr、Ni、Mo、Si、Cu有利于改善耐點蝕性能，超低碳對抗點蝕有利。3、縫隙腐蝕縫隙中的不銹鋼表面鈍化

29、膜吸附CI-而被局部破壞發(fā)生的腐蝕。耐點蝕的鋼都有耐縫隙腐蝕的性能。4、晶間腐蝕在晶粒邊界發(fā)生的有選擇性的腐蝕現(xiàn)象。晶間腐蝕與晶界貧“鉻”現(xiàn)象有關(guān)。對于18-8鋼，固溶處理后再經(jīng) 450850 C加熱（敏化加熱），Cr23C6或（FeCr）23C6 （常寫成M23C6）會沿 晶界沉淀岀，以至使晶界邊界層的固溶含Cr量低于12%,即岀現(xiàn)所謂的貧鉻，在腐蝕介質(zhì)中將會發(fā)生腐蝕。對于鐵素體鋼，由于碳在鐵素體中擴散速度快，故快冷時就易析岀M23C6，再次加熱時就倒易使碳化物溶解，消除貧鉻層。若鋼中含碳量低于其溶解度，C<0.015%0.03%（超低碳），就不至于有Cr23C6析出，因而不會產(chǎn)生貧鉻

30、現(xiàn)象.如鋼中含有能形成穩(wěn)定碳化物的元素Nb或Ti,并經(jīng)穩(wěn)定化處理（加熱850 Cx 2h空冷）,使之優(yōu)先形成Nb或TiC,則不會再成Cr23C6也不會產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象.其它雜質(zhì)的晶界偏析也易造成晶界（間）腐蝕5、 應(yīng)力腐蝕（SCC）在應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)兩種因素共同作用下發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。不銹鋼的應(yīng)力腐蝕大部分是由氯引起的。高濃度苛性堿、硫酸水溶液也會引起。Cr-Ni奧氏體不銹鋼耐氯化物SCC蝕性能隨Ni含量的提高而加大，所以25-20鋼比18-8鋼具有更好的耐 SCC性能。含Mo鋼對抗SCC不大有利，故18-8Ti 比18-8MO耐SCC性能好。鐵素體不銹鋼比奧氏體具有較好的耐SCC的性能。雙相不銹鋼當

31、鐵素體相為 40%60%時具有最好的抗SCC的性能。（二）耐熱鋼的高溫性能1抗氧化性耐熱鋼的高溫性能中首先要保證高溫抗氧化性，鋼中一般含有Cr、Si、Al，可形成致密完整的氧化膜而防止繼續(xù)發(fā)生氧化。2、 熱強性指在高溫下長時工作時對斷裂的抗力（持久強度），或在高溫下長時工作時抗塑性變形的能力（蠕變抗力）。為提高熱強性，可采取措施如提高鎳含量以穩(wěn)定基體、形成穩(wěn) 定的第二相、減少晶界和強化晶界。3、 高溫脆化 耐熱鋼在熱加工或長期工作中，可能產(chǎn)生各種脆化現(xiàn)象，有Cr13系列鋼在500 C附近的回 火脆性、高鉻鐵素體鋼的晶粒長大脆化、 奧氏體鋼沿晶界析出碳化物造成的脆化、 475C脆化和b相脆化等。

32、（三）不銹鋼、耐熱鋼的物理性能1. 奧氏體鋼的導熱系數(shù)入約為低碳鋼的1/3,其線脹系數(shù)a則比低碳鋼大約50%。2. 馬氏體鋼和鐵素體鋼的 入約為低碳鋼的1/2,其a與低碳鋼大體相當。歡迎下載學習好資料歡迎下載學習好資料歡迎下載學習好資料防止焊縫區(qū)晶間腐蝕，采取措施有：通過焊接材料，使焊縫金屬或者成為超低碳情況，或含有足夠的穩(wěn)定化元素Nb，般希望Nb8%或 Nb" 1%;調(diào)整焊縫成分以獲得一定的鐵素體(S )相。焊縫中S相的作用：一是可以打亂單一 y相柱狀晶的方向性，不致形成連續(xù)貧鉻層；二是 $相富Cr，有良 好的供Cr條件，可減少丫晶粒形成貧鉻層。常希望焊縫中存在4%12%的S相。(

33、2) HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕 HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕，指焊接熱影響區(qū)中加熱峰值溫度處于敏化加熱區(qū)間的部位所發(fā)生的晶間腐蝕。 只有普通18-8鋼才會有敏化區(qū)存在，含 Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳的18-8鋼，不易有敏 化區(qū)出現(xiàn)。防止18-8鋼敏化區(qū)腐蝕，在焊接工藝上應(yīng)采取快速過程，以減少處于敏化加熱去區(qū)間。(3 )熔合區(qū)刀口腐蝕在熔合區(qū)產(chǎn)生的晶間腐蝕，有如刀削切口形式，故稱為“刀口腐蝕”。刀口腐蝕只發(fā)生在含Nb或含Ti的18-8Nb或18-8Ti鋼的熔合區(qū)。其實質(zhì)是因M23C6沉淀而形成貧鉻層。18-8Ti在焊接時熔合區(qū)高溫過熱， 大 部分TiC溶解，冷卻時，碳在晶界附近成為過

34、飽和狀態(tài)， 再經(jīng)過450850C中溫加熱，在晶界將發(fā)生M23C6 沉淀而形成晶界貧鉻。越靠近熔合線，貧鉻越嚴重，因此形成“刀口腐蝕”。2、 應(yīng)力腐蝕開裂SCC:應(yīng)力加腐蝕介質(zhì)(1) 焊接應(yīng)力作用應(yīng)力腐蝕開裂的拉應(yīng)力來源于焊接殘余應(yīng)力超過30%。在氯化物介質(zhì)中，引起 SCC的臨界應(yīng)力接近奧氏體鋼的屈服點。在高溫高壓水中，引起SCC的臨界應(yīng)力遠小于屈服點。防止應(yīng)力腐蝕開裂，退火消除焊接殘余應(yīng)力最為重要。(2) 合金成分的作用材質(zhì)與介質(zhì)有一定的匹配性才會發(fā)生 SCC焊縫中含有一定量的6有利于提高氯 化物介質(zhì)中耐SCC性能。在氯化物介質(zhì)中提高鎳含量有利。 Si能使氧化膜致密而有利。如果 SCC的根源是

35、 點蝕坑，Mo有利于防止。超低碳有利于防止 SCC3、點蝕不銹鋼的點蝕較難控制含Mo鋼耐點蝕性能比不含的要好。18-8 Mo比18-8耐點蝕性能好。雙相鋼的耐點蝕性能最好。為提高點蝕性能，一方面須減少 Cr、Mo的偏析；另一方面采用較母材更高Cr、Mo含量的超合金化焊接材料，提高含Ni量。二、奧氏體鋼焊接接頭熱裂紋奧氏體鋼焊接時，在焊縫及近縫區(qū)都有可能產(chǎn)生熱裂紋。最常見的是凝固裂紋，在近縫區(qū)的熱裂紋是液化裂紋。 25-20型鋼比18型鋼具有更大的焊接熱裂紋的傾向。(一) 奧氏體鋼焊接熱裂紋的基本原因1、 奧氏體鋼的導熱系數(shù)小和線脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻條件下，接頭在冷卻過程中可形成較大的

36、拉應(yīng)力。2、 奧氏體鋼易于聯(lián)生結(jié)晶形成方向性強的柱狀晶的焊縫組織，有利于有害雜質(zhì)偏析，而促使形成晶間液膜。3、 奧氏體鋼及焊縫的合金組成復雜，不僅S P、Sn、Sb之類會形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限(如Si、Nb)，也可能形成易溶共晶。（二）熱裂紋的防止措施1凝固模式凝固裂紋最易產(chǎn)生于單相奧氏體（Y ）組織焊縫中，如果為Y + S雙相組織，則不易產(chǎn)生凝Y或S）開始結(jié)晶進行凝固過固裂紋。凝固裂紋與凝固模式有直接關(guān)系。凝固模式首先指以何種初生相（程，其次是指以何種相完成凝固過程。影響熱裂傾向的關(guān)鍵是決定凝固模式的Creq/Nieq比值。18-8系列的奧氏體鋼，因Creq/Nieq處于1.

37、52.0之間，一般不會輕易產(chǎn)生熱裂紋；而25-20系列奧氏體鋼，因Creq/Nieqv 1.5含鎳量越高，其比值越小，以具有明顯的熱裂傾向2. 化學成分碳化物和硼化物可以同S相一樣使y晶粒細化，而減小雜質(zhì)的偏聚。提高含硼量，易溶共晶數(shù)量增多，反而細化了一次結(jié)晶組織而產(chǎn)生愈合作用，可降低熱裂傾向。調(diào)整化學成分是控制熱裂紋的重 要手段。在單相奧氏體鋼中，可以用Mn進行合金化。3. 焊接工藝的影響為避免焊縫組織粗大和過熱區(qū)晶粒粗化，以至增大偏析程度，應(yīng)盡量采用小的焊接 線能量，而且不預(yù)熱，并降低層間溫度。簡答：為什么奧氏體鋼關(guān)注Cr Ni含量？因為Cr Ni得含量對奧氏體鋼焊接接頭的耐蝕性，熱裂紋及

38、焊縫的脆化都有重要的影響。從接頭耐蝕性的角度看：（1）“貧Cr ”是奧氏體焊接接頭產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因。（2）在氯化物介質(zhì)中，提高 Ni可以提高抗應(yīng)力腐蝕開裂性能。（3）采用較母材更高Cr ,Mo含量的超合金化焊接材料；提高 Ni含量都有利于減少微觀偏析，提高奧氏體 鋼焊接接頭抗點蝕性能。從接頭的熱裂紋角度看：鉻當量和鎳當量之比 Creq/Nieq，是影響熱裂紋傾向的關(guān)鍵，比值大于1.5不易產(chǎn)生熱烈，小雨1.5熱裂傾向比較大，所以提高 Ni當量熱裂紋傾向增大，而提高Cr當量對熱裂紋傾向不發(fā)生明顯影響。從焊縫的脆化角度看：（1）為了滿足低溫韌性的要求，Cr是鐵素體化元素之一。（2）在穩(wěn)定的奧氏

39、體鋼焊縫中，可提高奧氏體化元素Cr Ni，克服b相脆化：部分概念：1鉻當量：在不銹鋼成分與組織間關(guān)系的圖中各形成鐵素體的元素，按其作用的程度折算成Cr元素（以Cr的作用系數(shù)為1）的總和，即稱為 Cr當量。2. 鎳當量：不銹鋼成分與組織間關(guān)系的圖中各形成奧氏體的元素按其作用的程度，折算成Ni元素（以Ni 的作用系數(shù)為1）的總和，即稱為 Ni當量。3. 475° C脆化：高鉻鐵素體不銹鋼在 400540度范圍內(nèi)長期加熱會出現(xiàn)這種脆性，由于其最敏感的溫度在475度附近，故稱475度脆性，此時鋼的強度、硬度增加，而塑性、韌性明顯下降。4. 凝固模式： 凝固模式首先指以何種初生相（丫或$）開始

40、結(jié)晶進行凝固過程，其次是指以何種相完成凝固過程。四種凝固模式：以6相完成凝固過程，凝固模式以F表示；初生相為6 ,然后依次發(fā)生包晶反應(yīng)和共晶反應(yīng)，凝固模式以 FA表示；初生相為y，然后依次發(fā)生包晶反應(yīng)和共晶反應(yīng)，凝固模式以AF表示；初生相為y ,直到凝固結(jié)束不再發(fā)生變化，用A表示凝固模式。5. 應(yīng)力腐蝕裂紋：在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下，在低于材料屈服點和微弱的腐蝕介質(zhì)中發(fā)生的開裂形式6. b相脆化：b相是一種脆硬而無磁性的金屬間化合物相，具有變成分和復雜的晶體結(jié)構(gòu)。25-20鋼焊縫在800875C加熱時，丫向b轉(zhuǎn)變非常激烈。在穩(wěn)定的奧氏體鋼焊縫中，可提高奧氏體化元 素鎳和氮，克服b脆化。四、雙相不銹鋼的焊接性分析（一）雙相鋼焊接冶金特性鐵素體-奧氏體不銹鋼是最典型的雙相不銹鋼。它以F凝固模式進行凝固。在焊接不平衡過程中，組織轉(zhuǎn)變也是不平衡的。同樣成分的焊縫和母材，焊縫中y相要比母材少得多。（二）雙相鋼焊接接頭的耐蝕性雙相