第4章不銹鋼及耐熱鋼的焊接

1、第第4章章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接不銹鋼及耐熱鋼的焊接4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性_4.2 奧氏體不銹鋼的焊接奧氏體不銹鋼的焊接_4.3 鐵素體及馬氏體不銹鋼的焊接鐵素體及馬氏體不銹鋼的焊接_4.4 奧氏體奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的焊接鐵素體雙相不銹鋼的焊接_第第4章章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接不銹鋼及耐熱鋼的焊接不銹鋼：不銹鋼：耐蝕耐蝕和和耐熱耐熱高合金鋼的統(tǒng)稱高合金鋼的統(tǒng)稱發(fā)明：發(fā)明：1912年年合金元素：合金元素：Cr（wCr12%）、）、Ni、Mn、Mo等等 按照合金元素對(duì)不銹鋼組織的影響和作用的程度，按照合金元素對(duì)不銹鋼組織的影響和作用的程度，將其分為兩大類(lèi)

2、：將其分為兩大類(lèi)： 1）形成或穩(wěn)定奧氏體元素：）形成或穩(wěn)定奧氏體元素：C、Ni、Mn、 N和和Cu 2）縮小奧氏體區(qū)即形成鐵素體的元素：）縮小奧氏體區(qū)即形成鐵素體的元素： Cr、Si、Mo、Ti、Nb、V、W和和Al等。等。性能：具有良好性能：具有良好耐腐蝕性、耐熱性耐腐蝕性、耐熱性和和較好力學(xué)性能較好力學(xué)性能應(yīng)用：制造要求耐腐蝕、抗氧化、耐高溫和超低溫應(yīng)用：制造要求耐腐蝕、抗氧化、耐高溫和超低溫 的零部件和設(shè)備，應(yīng)用十分廣泛的零部件和設(shè)備，應(yīng)用十分廣泛4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.1 不銹鋼的基本定義不銹鋼的基本定義 不銹鋼是指能不銹鋼是指能耐空氣、水、

3、酸、堿、鹽及其溶液耐空氣、水、酸、堿、鹽及其溶液和和其他腐其他腐蝕介質(zhì)腐蝕的蝕介質(zhì)腐蝕的，具有高度化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼的總稱，對(duì)其，具有高度化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼的總稱，對(duì)其含義有以下三種理解：含義有以下三種理解： (1) 原義型原義型 僅指在無(wú)污染僅指在無(wú)污染大氣大氣環(huán)境中能夠環(huán)境中能夠不生銹不生銹鋼鋼 (2) 習(xí)慣型習(xí)慣型 指原義型含義不銹鋼與能耐酸腐蝕的指原義型含義不銹鋼與能耐酸腐蝕的耐酸耐酸 不銹鋼不銹鋼的統(tǒng)稱。的統(tǒng)稱。 (3) 廣義型廣義型 泛指耐蝕鋼和耐熱鋼，統(tǒng)稱為不銹鋼泛指耐蝕鋼和耐熱鋼，統(tǒng)稱為不銹鋼 我國(guó)目前所謂不銹鋼是指我國(guó)目前所謂不銹鋼是指習(xí)慣型含義習(xí)慣型含義。1. 不銹鋼的定義

4、不銹鋼的定義4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性2. 不銹鋼與耐熱鋼的區(qū)別不銹鋼與耐熱鋼的區(qū)別不銹鋼不銹鋼主要是在溫度不高的所謂主要是在溫度不高的所謂濕腐蝕介質(zhì)濕腐蝕介質(zhì)條件下使用，尤其條件下使用，尤其是在是在酸、堿、鹽酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕溶液中，等強(qiáng)腐蝕溶液中，耐腐蝕耐腐蝕是使用不銹鋼最關(guān)鍵、是使用不銹鋼最關(guān)鍵、最重要的原因。最重要的原因。不銹鋼和耐熱鋼的區(qū)別主要是不銹鋼和耐熱鋼的區(qū)別主要是用途和使用環(huán)境條件不同用途和使用環(huán)境條件不同耐熱鋼耐熱鋼則是在則是在高溫氣體環(huán)境高溫氣體環(huán)境下使用，除下使用，除耐高溫氧化耐高溫氧化作為必要性作為必要性能外，能外，高溫下的力學(xué)性能高

5、溫下的力學(xué)性能是評(píng)定耐熱鋼質(zhì)量的基本指標(biāo)。是評(píng)定耐熱鋼質(zhì)量的基本指標(biāo)。不銹鋼為提高耐晶間腐蝕等性能，含碳量愈低愈好。而耐熱鋼不銹鋼為提高耐晶間腐蝕等性能，含碳量愈低愈好。而耐熱鋼為保持高溫強(qiáng)度，一般含碳量均較高。為保持高溫強(qiáng)度，一般含碳量均較高。 第第4章章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接不銹鋼及耐熱鋼的焊接不銹鋼具有耐腐蝕性的原因：不銹鋼具有耐腐蝕性的原因： 1、不銹鋼中一定量、不銹鋼中一定量Cr元素，能在鋼材表面形成一層元素，能在鋼材表面形成一層 不溶于腐蝕介質(zhì)堅(jiān)固不溶于腐蝕介質(zhì)堅(jiān)固鈍化膜鈍化膜Cr2O3，使金屬與外，使金屬與外 界介質(zhì)隔離而不發(fā)生化學(xué)作用；界介質(zhì)隔離而不發(fā)生化學(xué)作用；2、大部分金屬

6、腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，鉻加入可提高、大部分金屬腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，鉻加入可提高 鋼基體的電極電位；鋼基體的電極電位；3、Cr、Ni、Mn、N等元素加入還會(huì)促使形成單相等元素加入還會(huì)促使形成單相 組織，阻止形成微電池，從而提高耐蝕性。組織，阻止形成微電池，從而提高耐蝕性。4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.2 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)(1) 鉻不銹鋼鉻不銹鋼 指指wCr=12%30%，其基本類(lèi)型，其基本類(lèi)型Cr13型型(2) 鉻鎳不銹鋼鉻鎳不銹鋼 指指wCr=12%30%，wNi=6%12%和和 含其他少量元素的鋼種，基本類(lèi)型含其他少量元素的鋼種，基

7、本類(lèi)型Cr18Ni9鋼鋼(3) 鉻錳氮不銹鋼鉻錳氮不銹鋼 節(jié)鎳型節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 部分部分Ni被被Mn、N替代，可減少替代，可減少Ni含量含量 N：固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化元素，提高耐腐蝕性能，特別是元素，提高耐腐蝕性能，特別是耐局部耐局部 腐蝕腐蝕(點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕)主要成分為主要成分為Cr和和Ni4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.2 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)1）不銹鋼不銹鋼（指習(xí)慣型含義）（指習(xí)慣型含義） 包括大氣環(huán)境下及有浸蝕包括大氣環(huán)境下及有浸蝕 性化學(xué)介質(zhì)中使用的鋼，工作溫度一般不超過(guò)性化學(xué)介

8、質(zhì)中使用的鋼，工作溫度一般不超過(guò) 500，要求，要求耐腐蝕耐腐蝕，對(duì)強(qiáng)度要求不高對(duì)強(qiáng)度要求不高。 高高Cr鋼：鋼：1Cr13、2Cr13 低碳低碳Cr-Ni鋼：鋼：0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti 超低碳超低碳Cr- Ni鋼：鋼：00Cr25Ni22Mo2 00Cr22Ni5Mo3按用途分為：按用途分為：4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.2 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)2）耐熱鋼）耐熱鋼: 抗氧化鋼抗氧化鋼和和熱強(qiáng)鋼熱強(qiáng)鋼統(tǒng)稱為耐熱鋼統(tǒng)稱為耐熱鋼按用途分為：按用途分為：抗氧化鋼：抗氧化鋼：在高溫下具有在高溫下具有抗氧化性抗氧化性能的鋼，它能的

9、鋼，它對(duì)高溫強(qiáng)度對(duì)高溫強(qiáng)度 要求不高要求不高。工作溫度可高達(dá)。工作溫度可高達(dá)9001100。 常用的鋼有高常用的鋼有高Cr鋼（如鋼（如1Cr17、1Cr25Si2）和）和 Cr-Ni鋼（如鋼（如2Cr25Ni20、2Cr25Ni20Si2）。）。熱強(qiáng)鋼熱強(qiáng)鋼：在高溫下既有在高溫下既有抗氧化能力抗氧化能力，又具有一定，又具有一定高溫強(qiáng)度高溫強(qiáng)度，工作溫度可高達(dá)工作溫度可高達(dá)600800。 廣泛應(yīng)用：廣泛應(yīng)用：Cr-Ni鋼：鋼：1Cr18Ni9Ti、1Cr16Ni25Mo6 以以Cr12為基多元合金化高為基多元合金化高Cr鋼鋼 4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.2

10、 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)1） 奧氏體鋼奧氏體鋼 是在是在高鉻高鉻不銹鋼中添加適當(dāng)不銹鋼中添加適當(dāng)Ni（8%25%）而形成）而形成的具有的具有奧氏體組織奧氏體組織的不銹鋼。的不銹鋼。 應(yīng)用最廣的一類(lèi)，以應(yīng)用最廣的一類(lèi)，以高高Cr-Ni鋼最為典型鋼最為典型 18-8系、系、25-20系、系、25-35系系 供貨狀態(tài)：供貨狀態(tài)：固溶固溶處理處理按組織分類(lèi)按組織分類(lèi):4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.2 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)按組織分類(lèi)按組織分類(lèi):2） 鐵素體鋼鐵素體鋼 顯微組織為鐵素體，顯微組織為鐵素體，wCr=11.5%32.0

11、% 主要用作：耐熱鋼（抗氧化鋼）、耐蝕鋼主要用作：耐熱鋼（抗氧化鋼）、耐蝕鋼 如如1Cr17、1Cr25Si2 鐵素體鋼以鐵素體鋼以退火退火狀態(tài)供貨狀態(tài)供貨 3） 馬氏體鋼馬氏體鋼 顯微組織為馬氏體，顯微組織為馬氏體，wCr=11.5%18.0%。 Cr13系系列最為典型：列最為典型：1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr17Ni12 供貨狀態(tài)：退火、淬火回火態(tài)供貨狀態(tài)：退火、淬火回火態(tài)4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.2 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)按組織分類(lèi)按組織分類(lèi):4） 鐵素體奧氏體雙相鋼鐵素體奧氏體雙相鋼 鋼中鐵素體鋼中鐵素體占占60

12、40 奧氏體奧氏體占占4060，故常稱為雙相不銹鋼，故常稱為雙相不銹鋼 特點(diǎn)：特點(diǎn)：極其優(yōu)異的抗腐蝕性能極其優(yōu)異的抗腐蝕性能 典型：典型：18-5系、系、22-5系、系、25-5系系 00Cr18Ni5Mo3Si2、00Cr22Ni5Mo3N 供貨狀態(tài)：固溶處理狀態(tài)供貨狀態(tài)：固溶處理狀態(tài) 4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.2 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)按組織分類(lèi)按組織分類(lèi):5） 沉淀硬化鋼沉淀硬化鋼 經(jīng)時(shí)效強(qiáng)化處理以形成經(jīng)時(shí)效強(qiáng)化處理以形成析出硬化相析出硬化相的高強(qiáng)鋼，常稱為的高強(qiáng)鋼，常稱為PH不銹鋼（不銹鋼（Precipitation Hard

13、ening Stainless Steels） 主要用作：高強(qiáng)度不銹鋼主要用作：高強(qiáng)度不銹鋼 典型的有典型的有馬氏體沉淀硬化鋼馬氏體沉淀硬化鋼，如，如0Cr17Ni4Cu4Nb， 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱17-4PH； 半奧氏體半奧氏體（奧氏體馬氏體）沉淀硬化鋼，（奧氏體馬氏體）沉淀硬化鋼， 如如0Cr17Ni7Al，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱17-7PH4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.2 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)按組織分類(lèi)按組織分類(lèi):5） 沉淀硬化鋼沉淀硬化鋼 經(jīng)時(shí)效強(qiáng)化處理以形成經(jīng)時(shí)效強(qiáng)化處理以形成析出硬化相析出硬化相的高強(qiáng)鋼，常稱為的高強(qiáng)鋼，常稱為PH不不銹鋼（銹鋼（

14、Precipitation Hardening Stainless Steels） 主要用作：高強(qiáng)度不銹鋼主要用作：高強(qiáng)度不銹鋼 典型的有典型的有馬氏體沉淀硬化鋼馬氏體沉淀硬化鋼，如，如0Cr17Ni4Cu4Nb， 半奧氏體半奧氏體（奧氏體馬氏體）沉淀硬化鋼，（奧氏體馬氏體）沉淀硬化鋼， 如如0Cr17Ni7Al，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱17-7PH發(fā)展趨勢(shì)：超級(jí)奧氏體不銹鋼、超級(jí)馬氏體不銹鋼、超級(jí)發(fā)展趨勢(shì)：超級(jí)奧氏體不銹鋼、超級(jí)馬氏體不銹鋼、超級(jí) 鐵素體不銹鋼、超級(jí)雙相不銹鋼以及馬氏體時(shí)鐵素體不銹鋼、超級(jí)雙相不銹鋼以及馬氏體時(shí) 效不銹鋼效不銹鋼4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4

15、.1.3 不銹鋼及耐熱鋼的特性不銹鋼及耐熱鋼的特性合金元素合金元素含量越多含量越多，熱導(dǎo)率，熱導(dǎo)率越小越小，而，而線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)和和電阻率電阻率越大越大4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.3 不銹鋼及耐熱鋼的特性不銹鋼及耐熱鋼的特性1不銹鋼的物理性能：不銹鋼的物理性能：物理性能與低碳鋼有很大差異物理性能與低碳鋼有很大差異馬氏體鋼和鐵素體鋼馬氏體鋼和鐵素體鋼： 約為低碳鋼的約為低碳鋼的1/2，其，其與低碳鋼大體相當(dāng)與低碳鋼大體相當(dāng)奧氏體鋼奧氏體鋼：約為低碳鋼的約為低碳鋼的1/3，其，其則比低碳鋼大則比低碳鋼大50%，并隨，并隨 著溫度的升高，線膨脹系數(shù)的數(shù)值

16、也相應(yīng)地提高著溫度的升高，線膨脹系數(shù)的數(shù)值也相應(yīng)地提高 焊接焊接：過(guò)程中會(huì)引起：過(guò)程中會(huì)引起較大的焊接變形較大的焊接變形，特別是在異種金屬焊，特別是在異種金屬焊接時(shí)，由于這兩種材料接時(shí)，由于這兩種材料和和有很大差異，會(huì)產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)有很大差異，會(huì)產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，成為焊接接頭產(chǎn)生裂紋的主要原因之一。力，成為焊接接頭產(chǎn)生裂紋的主要原因之一。4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.3 不銹鋼及耐熱鋼的特性不銹鋼及耐熱鋼的特性1不銹鋼的物理性能：不銹鋼的物理性能：物理性能與低碳鋼有很大差異物理性能與低碳鋼有很大差異磁性：磁性：非奧氏體鋼非奧氏體鋼均顯現(xiàn)均顯現(xiàn)磁性磁性；

17、 奧氏體鋼中只有奧氏體鋼中只有25-20型及型及16-36型奧氏體鋼不呈型奧氏體鋼不呈 現(xiàn)磁性；現(xiàn)磁性； 18-8型奧氏體鋼在退火狀態(tài)下雖無(wú)磁性，在冷作型奧氏體鋼在退火狀態(tài)下雖無(wú)磁性，在冷作 條件能顯示出強(qiáng)磁性。條件能顯示出強(qiáng)磁性。 4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性2. 不銹鋼的耐蝕性能不銹鋼的耐蝕性能 腐蝕形式：腐蝕形式：均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等等 1）均勻腐蝕）均勻腐蝕：接觸腐蝕介質(zhì)的金屬：接觸腐蝕介質(zhì)的金屬全部表面全部表面或大部分或大部分 表面均勻進(jìn)行的腐蝕現(xiàn)象表面均勻進(jìn)行的腐蝕現(xiàn)象 危害：

18、使金屬截面不斷減少變薄，最后的破壞是使危害：使金屬截面不斷減少變薄，最后的破壞是使 結(jié)構(gòu)穿孔或發(fā)生類(lèi)似于超載引起的破壞。結(jié)構(gòu)穿孔或發(fā)生類(lèi)似于超載引起的破壞。 鋼鐵構(gòu)件在鋼鐵構(gòu)件在大氣大氣、海水海水及稀的及稀的還原性介質(zhì)還原性介質(zhì)中的腐蝕一般中的腐蝕一般屬于均勻腐蝕。屬于均勻腐蝕。 4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性2）點(diǎn)腐蝕：）點(diǎn)腐蝕：在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發(fā)生高度的散發(fā)生高度的局部腐蝕局部腐蝕，又稱，又稱坑蝕坑蝕或或孔蝕孔蝕（Pitting Corrosion） 常見(jiàn)蝕點(diǎn)的尺寸常見(jiàn)蝕點(diǎn)的尺寸小于小于1m

19、m，深度往往大于表面孔徑，輕者，深度往往大于表面孔徑，輕者有較淺的蝕坑，嚴(yán)重的甚至形成穿孔。有較淺的蝕坑，嚴(yán)重的甚至形成穿孔。原因：不銹鋼常因原因：不銹鋼常因Cl的存在而使鈍化膜局部破壞以至的存在而使鈍化膜局部破壞以至 形成形成腐蝕坑腐蝕坑。優(yōu)先腐蝕區(qū)域：表面缺陷處（夾雜物、貧優(yōu)先腐蝕區(qū)域：表面缺陷處（夾雜物、貧Cr區(qū)、晶界、位錯(cuò)）區(qū)、晶界、位錯(cuò)）2. 不銹鋼的耐蝕性能不銹鋼的耐蝕性能4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性2）點(diǎn)腐蝕）點(diǎn)腐蝕防止點(diǎn)腐蝕途徑：防止點(diǎn)腐蝕途徑：1）減少）減少Cl含量和含量和O含量；加入緩蝕劑（如含量；加入緩蝕劑（如CN、 NO3、SO42等）；

20、降低介質(zhì)溫度等等）；降低介質(zhì)溫度等2）在不銹鋼中加入）在不銹鋼中加入Cr、Ni、Mo、Si、Cu等合金元素等合金元素3）盡量不進(jìn)行冷加工，以減少位錯(cuò)露頭處發(fā)生點(diǎn)腐蝕）盡量不進(jìn)行冷加工，以減少位錯(cuò)露頭處發(fā)生點(diǎn)腐蝕 的可能的可能4）降低鋼中的含碳量）降低鋼中的含碳量 此外，添加此外，添加N也可提高耐點(diǎn)蝕性能也可提高耐點(diǎn)蝕性能 2. 不銹鋼的耐蝕性能不銹鋼的耐蝕性能4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性2）點(diǎn)腐蝕）點(diǎn)腐蝕點(diǎn)蝕指數(shù)點(diǎn)蝕指數(shù)： PI = wCr+3.3wMo+(1316)wN 一般希望一般希望 PI 3540Cr：形成穩(wěn)定氧化膜形成穩(wěn)定氧化膜Mo：形成形成MoO42

21、離子，吸附于表面活性點(diǎn)而阻止離子，吸附于表面活性點(diǎn)而阻止Cl 入侵入侵N：與與Mo協(xié)同作用，富集于表面膜中，使表面膜不易協(xié)同作用，富集于表面膜中，使表面膜不易 破壞破壞2. 不銹鋼的耐蝕性能不銹鋼的耐蝕性能4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性3）縫隙腐蝕）縫隙腐蝕 ：在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發(fā)生高度的分散發(fā)生高度的局部腐蝕局部腐蝕，又稱，又稱坑蝕坑蝕或或孔蝕孔蝕（Pitting Corrosion） 常見(jiàn)蝕點(diǎn)的尺寸常見(jiàn)蝕點(diǎn)的尺寸小于小于1mm，深度往往大于表面孔徑，輕者，深度往往大于表面孔徑，輕者有較淺的蝕坑，

22、嚴(yán)重的甚至形成穿孔。有較淺的蝕坑，嚴(yán)重的甚至形成穿孔。原因：不銹鋼常因原因：不銹鋼常因Cl的存在而使鈍化膜局部破壞以至的存在而使鈍化膜局部破壞以至 形成形成腐蝕坑腐蝕坑。優(yōu)先腐蝕區(qū)域：表面缺陷處（夾雜物、貧優(yōu)先腐蝕區(qū)域：表面缺陷處（夾雜物、貧Cr區(qū)、晶界、位錯(cuò)）區(qū)、晶界、位錯(cuò)）2. 不銹鋼的耐蝕性能不銹鋼的耐蝕性能4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4） 晶間腐蝕晶間腐蝕 ：在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而在而在晶粒邊界晶粒邊界附近發(fā)生的有選擇性的局部腐蝕附近發(fā)生的有選擇性的局部腐蝕危害：破壞晶粒間的結(jié)合，大大降低金屬的機(jī)械

23、強(qiáng)度。危害：破壞晶粒間的結(jié)合，大大降低金屬的機(jī)械強(qiáng)度。 而且腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定金屬光澤，而且腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定金屬光澤，看不出被破壞的跡象，但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學(xué)性看不出被破壞的跡象，但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學(xué)性能惡化能惡化, 不能經(jīng)受敲擊，是一種很危險(xiǎn)的腐蝕。不能經(jīng)受敲擊，是一種很危險(xiǎn)的腐蝕。2. 不銹鋼的耐蝕性能不銹鋼的耐蝕性能原因：晶間腐蝕多與晶界原因：晶間腐蝕多與晶界 “貧鉻貧鉻”現(xiàn)象有聯(lián)現(xiàn)象有聯(lián)系系奧氏體不銹鋼晶間腐蝕示意圖奧氏體不銹鋼晶間腐蝕示意圖4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性5） 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕 (Str

24、ess Corrosion Cracking，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱SCC) 不銹鋼在不銹鋼在特定的腐蝕介質(zhì)特定的腐蝕介質(zhì)和和拉應(yīng)力拉應(yīng)力作用下出現(xiàn)的低作用下出現(xiàn)的低于強(qiáng)度極限的脆性開(kāi)裂現(xiàn)象于強(qiáng)度極限的脆性開(kāi)裂現(xiàn)象引起：大部分是由引起：大部分是由Cl引起的引起的 高濃度苛性堿、硫酸水溶液等也會(huì)引起應(yīng)力腐蝕高濃度苛性堿、硫酸水溶液等也會(huì)引起應(yīng)力腐蝕2. 不銹鋼的耐蝕性能不銹鋼的耐蝕性能SCC的的臨界拉應(yīng)力臨界拉應(yīng)力：應(yīng)力腐蝕存在臨界：應(yīng)力腐蝕存在臨界KISCC，即臨界應(yīng)力，即臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子要大于強(qiáng)度因子要大于KISCC，裂紋才會(huì)擴(kuò)展，裂紋才會(huì)擴(kuò)展4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性

25、耐熱性能：是指高溫下，既有耐熱性能：是指高溫下，既有抗氧化抗氧化或或耐氣體介質(zhì)腐耐氣體介質(zhì)腐蝕蝕 的性能即熱穩(wěn)定性，同時(shí)又有足夠的的性能即熱穩(wěn)定性，同時(shí)又有足夠的強(qiáng)度強(qiáng)度即熱強(qiáng)性。即熱強(qiáng)性。3不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能1）高溫性能）高溫性能 不銹鋼表面形成的不銹鋼表面形成的鈍化膜鈍化膜不僅具有不僅具有抗氧化抗氧化和和耐腐蝕耐腐蝕的性能，的性能，而且還可而且還可提高使用溫度。提高使用溫度。例如，當(dāng)在某種標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的條件下，若單獨(dú)應(yīng)用鉻來(lái)提高鋼的例如，當(dāng)在某種標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的條件下，若單獨(dú)應(yīng)用鉻來(lái)提高鋼的耐氧化性：耐氧化性： 介質(zhì)溫度達(dá)到介質(zhì)溫度達(dá)到800時(shí)，則要求時(shí)，則要求wCr需

26、達(dá)到需達(dá)到12%； 950下，下， wCr =20%； wCr =28%時(shí)，在時(shí)，在1100也能抗氧化。也能抗氧化。4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性耐熱性能：是指高溫下，既有耐熱性能：是指高溫下，既有抗氧化抗氧化或或耐氣體介質(zhì)腐耐氣體介質(zhì)腐蝕蝕 的性能即熱穩(wěn)定性，同時(shí)又有足夠的的性能即熱穩(wěn)定性，同時(shí)又有足夠的強(qiáng)度強(qiáng)度即熱強(qiáng)性。即熱強(qiáng)性。3不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能2） 合金化問(wèn)題合金化問(wèn)題 耐熱鋼的高溫性能中首先要保證耐熱鋼的高溫性能中首先要保證抗氧化性能抗氧化性能。為此鋼中。為此鋼中一般均含有一般均含有Cr、Si或或Al，可形成致密完整的，可

27、形成致密完整的氧化膜氧化膜而防止繼而防止繼續(xù)發(fā)生氧化。續(xù)發(fā)生氧化。 熱強(qiáng)性包括在高溫下長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)對(duì)斷裂的抗力（熱強(qiáng)性包括在高溫下長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)對(duì)斷裂的抗力（持久持久強(qiáng)度強(qiáng)度），或在高溫下長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)抗塑性變形的能力（），或在高溫下長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)抗塑性變形的能力（蠕變?nèi)渥兛沽沽Γ?。）?.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性3不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能為提高鋼的熱強(qiáng)性，其措施主要是：為提高鋼的熱強(qiáng)性，其措施主要是： 1） 提高提高Ni量量以穩(wěn)定基體以穩(wěn)定基體-利用利用Mo、W固溶強(qiáng)化，提固溶強(qiáng)化，提 高原子間結(jié)合力。高原子間結(jié)合力。2） 形成穩(wěn)定的形成穩(wěn)

28、定的第二相第二相-主要是主要是碳化物相碳化物相（MC、 M6C、 或或M23C6），同時(shí)加入強(qiáng)碳化物形成元素），同時(shí)加入強(qiáng)碳化物形成元素Nb、Ti、 V等效果更佳。等效果更佳。3） 減少晶界和強(qiáng)化減少晶界和強(qiáng)化晶界晶界-控制晶粒度并加入微量控制晶粒度并加入微量B 或或稀土稀土等，如奧氏體鋼等，如奧氏體鋼0Cr15Ni26Ti2MoVB中添加中添加 wB 0.003%。4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性3不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能3）高溫脆化問(wèn)題高溫脆化問(wèn)題 脆化現(xiàn)象：脆化現(xiàn)象：a）Cr13鋼在鋼在550附近的附近的回火脆性回火脆性b）高鉻鐵）高鉻

29、鐵素體鋼素體鋼的的晶粒長(zhǎng)大脆化晶粒長(zhǎng)大脆化c）奧氏體鋼沿晶界）奧氏體鋼沿晶界析出碳化物析出碳化物所造成的脆化所造成的脆化d）值得注意的還有）值得注意的還有475脆性脆性和和相脆化相脆化4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性3不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能475脆性脆性：主要出現(xiàn)在：主要出現(xiàn)在wCr15%的的鐵素體鋼鐵素體鋼中在中在430480之間長(zhǎng)期加熱并緩冷，就可導(dǎo)致強(qiáng)度升高而韌性下降的現(xiàn)象，之間長(zhǎng)期加熱并緩冷，就可導(dǎo)致強(qiáng)度升高而韌性下降的現(xiàn)象，稱之為稱之為475脆性。脆性。原因原因：鉻鉻原子在鋼中不均勻的原子在鋼中不均勻的偏聚偏聚，引起點(diǎn)陣畸變和內(nèi)應(yīng)

30、力增，引起點(diǎn)陣畸變和內(nèi)應(yīng)力增加造成的。加造成的。相相：wCr=45%的典型的典型FeCr金屬間化合物，無(wú)磁性，硬而脆。金屬間化合物，無(wú)磁性，硬而脆。在純?cè)诩僃e-Cr合金中，合金中，wCr20即可產(chǎn)生即可產(chǎn)生相。相。 當(dāng)存在其他合金元素，特別是存在當(dāng)存在其他合金元素，特別是存在Mn、Si、Mo、 W等時(shí)，等時(shí)，會(huì)促使在較低會(huì)促使在較低Cr含量下即形成含量下即形成相，而且可以是三元組成，如相，而且可以是三元組成，如FeCrMo 4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性4.1.4 Fe-Cr，F(xiàn)e-Ni相圖及合金元素的影響相圖及合金元素的影響1Fe-Cr相圖相圖圖圖4-1 Fe

31、-Cr二元合金狀態(tài)圖二元合金狀態(tài)圖Cr：縮小奧氏體相區(qū)的元素縮小奧氏體相區(qū)的元素 強(qiáng)鐵素體形成元素強(qiáng)鐵素體形成元素 整個(gè)合金范圍內(nèi)整個(gè)合金范圍內(nèi)：LCr ： 820時(shí)，時(shí)， 相，脆化相，脆化1）由于）由于相在晶界析出，消耗了基體相在晶界析出，消耗了基體 中大量中大量Cr，使，使耐蝕性下降耐蝕性下降。2）T5%時(shí)，熔液就不再凝固為時(shí)，熔液就不再凝固為鐵素體，而是形成奧氏體鐵素體，而是形成奧氏體T 14001500時(shí)：時(shí)： 包晶反應(yīng)，凝固形成包晶反應(yīng)，凝固形成相當(dāng)穩(wěn)定相當(dāng)穩(wěn)定Ni ：溫度轉(zhuǎn)移到溫度轉(zhuǎn)移到900350 使奧氏體組織穩(wěn)定，快速冷卻使奧氏體組織穩(wěn)定，快速冷卻 時(shí)，都保持奧氏體組織，無(wú)法再

32、硬時(shí)，都保持奧氏體組織，無(wú)法再硬 化。化。Fe-Ni系中系中無(wú)脆硬相無(wú)脆硬相 4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性3合金元素對(duì)相圖的影響合金元素對(duì)相圖的影響1）碳碳的影響的影響 不銹鋼中，不銹鋼中，C首先和首先和Cr形成化合物形成化合物，其次是，其次是Fe 強(qiáng)奧氏體化元素強(qiáng)奧氏體化元素：會(huì)使：會(huì)使相區(qū)增大，而相區(qū)增大，而相區(qū)減小相區(qū)減小 T=723純鐵中：純鐵中：C在在相中溶解度是相中溶解度是相中的相中的40倍，倍， 可認(rèn)為不銹鋼中奧氏體晶粒對(duì)碳具有良好溶解性可認(rèn)為不銹鋼中奧氏體晶粒對(duì)碳具有良好溶解性但是：由于但是：由于Cr元素具有強(qiáng)烈的形成元素具有強(qiáng)烈的形成M23C6

33、碳化物碳化物傾向傾向 即使是在即使是在C%很低情況下也可生成，使得很低情況下也可生成，使得C在在 奧氏體中活性降低，不銹鋼中碳的溶解度大大奧氏體中活性降低，不銹鋼中碳的溶解度大大 降低。降低。4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性3合金元素對(duì)相圖的影響合金元素對(duì)相圖的影響1）碳碳的影響的影響 不銹鋼中，不銹鋼中，C首先和首先和Cr形成化合物形成化合物，其次是，其次是Fe 強(qiáng)奧氏體化元素強(qiáng)奧氏體化元素：會(huì)使：會(huì)使相區(qū)增大，而相區(qū)增大，而相區(qū)減小相區(qū)減小 T=723純鐵中：純鐵中：C在在相中溶解度是相中溶解度是相中的相中的40倍，可認(rèn)為不倍，可認(rèn)為不銹鋼中奧氏體晶粒對(duì)碳具有良

34、好溶解性銹鋼中奧氏體晶粒對(duì)碳具有良好溶解性但是：由于但是：由于Cr元素具有強(qiáng)烈的形成元素具有強(qiáng)烈的形成M23C6碳化物碳化物傾向即使是在傾向即使是在C%很低情況下也可生成，使得很低情況下也可生成，使得C在奧氏體中活性降低，不銹在奧氏體中活性降低，不銹鋼中碳的溶解度大大降低。鋼中碳的溶解度大大降低。C還影響還影響相的形成：相的形成： C% 碳化物含量碳化物含量 ，部分，部分Cr轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸23C6高鉻碳化物高鉻碳化物基體中鉻的含量減少基體中鉻的含量減少,相相(FeCr)析出減緩析出減緩，相區(qū)縮小。相區(qū)縮小。4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性3合金元素對(duì)相圖的影響合金元

35、素對(duì)相圖的影響2）氮的影響）氮的影響強(qiáng)奧氏體化元素強(qiáng)奧氏體化元素 N比比C在奧氏體在奧氏體Cr-Ni不銹鋼中的不銹鋼中的溶解度高溶解度高得多，得多，并隨著并隨著Cr% 而快速增加，因此氮在奧氏體不銹鋼而快速增加，因此氮在奧氏體不銹鋼中中不易形成脆性析出相不易形成脆性析出相。4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性3合金元素對(duì)相圖的影響合金元素對(duì)相圖的影響3）Mo的影響的影響 鐵素體形成元素鐵素體形成元素：對(duì)：對(duì)相區(qū)有強(qiáng)烈的縮小作用相區(qū)有強(qiáng)烈的縮小作用 C：對(duì)：對(duì)相區(qū)有強(qiáng)烈的擴(kuò)大作用相區(qū)有強(qiáng)烈的擴(kuò)大作用 通過(guò)調(diào)整通過(guò)調(diào)整Cr、Mo、C的相對(duì)含量，就完全可以避的相對(duì)含量，就完全

36、可以避免或保留一定量的鐵素體免或保留一定量的鐵素體 Mo：使：使相區(qū)的邊界向高溫區(qū)遷移相區(qū)的邊界向高溫區(qū)遷移 因此，含因此，含Mo的的Cr不銹鋼比不含不銹鋼比不含Mo的的Cr不銹鋼轉(zhuǎn)不銹鋼轉(zhuǎn)變成變成相的溫度更高。相的溫度更高。4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)及特性3合金元素對(duì)相圖的影響合金元素對(duì)相圖的影響4）Mn的影響的影響Mn：奧氏體形成元素奧氏體形成元素，與，與Ni相似，會(huì)擴(kuò)大相似，會(huì)擴(kuò)大相區(qū)，相區(qū)， 使使-的轉(zhuǎn)變向低溫移動(dòng)，使得奧氏體組織的轉(zhuǎn)變向低溫移動(dòng)，使得奧氏體組織 在室溫下也很穩(wěn)定，但其對(duì)奧氏體化的影響比在室溫下也很穩(wěn)定，但其對(duì)奧氏體化的影響比 鎳弱。鎳弱。M

37、n的影響：一是可以防止在奧氏體焊縫中的熱裂紋；的影響：一是可以防止在奧氏體焊縫中的熱裂紋； 二是提高氮的溶解度。二是提高氮的溶解度。4.2 奧氏體不銹鋼的焊接奧氏體不銹鋼的焊接_ 4.2.1 奧氏體不銹鋼的類(lèi)型奧氏體不銹鋼的類(lèi)型_ 4.2.2 奧氏體不銹鋼的焊接性分析奧氏體不銹鋼的焊接性分析_ 1、奧氏體不銹鋼焊接接頭的耐蝕性、奧氏體不銹鋼焊接接頭的耐蝕性_ 2、熱裂紋、熱裂紋_ 3、析出現(xiàn)象、析出現(xiàn)象 4、低溫脆化、低溫脆化 4.2.3 奧氏體不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)奧氏體不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)_ 1、焊接材料選擇、焊接材料選擇 2、焊接工藝要點(diǎn)、焊接工藝要點(diǎn)4.2 奧氏體不銹鋼的焊接奧氏體不銹鋼

38、的焊接奧氏體不銹鋼：不銹鋼生產(chǎn)量和使用量的奧氏體不銹鋼：不銹鋼生產(chǎn)量和使用量的70%性能：極好的性能：極好的抗腐蝕性抗腐蝕性、生物相容性生物相容性應(yīng)用：化學(xué)工業(yè)、沿海、食品、生物醫(yī)學(xué)、石油化工等應(yīng)用：化學(xué)工業(yè)、沿海、食品、生物醫(yī)學(xué)、石油化工等4.2 奧氏體鋼的分類(lèi)及特點(diǎn)奧氏體鋼的分類(lèi)及特點(diǎn)（一）奧氏體型不銹鋼的分類(lèi)（一）奧氏體型不銹鋼的分類(lèi)18-818-8型鋼型鋼18-1218-12型鋼型鋼25-2025-20型鋼型鋼按鉻、鎳按鉻、鎳元素含量元素含量分分4.2.1 奧氏體不銹鋼的類(lèi)型奧氏體不銹鋼的類(lèi)型1）18-8型奧氏體不銹鋼型奧氏體不銹鋼 應(yīng)用最廣泛應(yīng)用最廣泛，基本鋼種，基本鋼種 衍生衍生

39、主要牌號(hào)：主要牌號(hào)：1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9 克服晶間腐蝕：克服晶間腐蝕： 1Cr18Ni9Ti、 0Cr18Ni11Nb 超低碳：超低碳： 00Cr19Ni10 含鎳量低，常溫時(shí)形成奧氏體不穩(wěn)定，因而含鎳量低，常溫時(shí)形成奧氏體不穩(wěn)定，因而 冷作硬化傾向較大。冷作硬化傾向較大。2) 18-12Mo型奧氏體不銹鋼型奧氏體不銹鋼 wMo=2%4% Mo：縮小奧氏體相區(qū)元素，為了固溶處理后得到：縮小奧氏體相區(qū)元素，為了固溶處理后得到 單一的奧氏體相，單一的奧氏體相，wNi 10%以上以上 主要牌號(hào)：主要牌號(hào)：0Cr17Ni12Mo2、 0Cr18Ni12Mo2Ti3）25-20型奧氏體不

40、銹鋼型奧氏體不銹鋼 主要牌號(hào)：主要牌號(hào)：0Cr25Ni20 特點(diǎn)：特點(diǎn)： wCr、wNi 高高 具有很好的具有很好的耐腐蝕性能耐腐蝕性能和和耐熱性能耐熱性能 在各類(lèi)酸中耐蝕性較強(qiáng)，一般可作為耐酸鋼使用。在各類(lèi)酸中耐蝕性較強(qiáng)，一般可作為耐酸鋼使用。4.2.2 奧氏體不銹鋼的焊接性分析奧氏體不銹鋼的焊接性分析奧氏體不銹鋼在任何溫度下奧氏體不銹鋼在任何溫度下都不會(huì)發(fā)生相變，對(duì)氫脆不都不會(huì)發(fā)生相變，對(duì)氫脆不敏感，冷裂紋傾向小，在焊敏感，冷裂紋傾向小，在焊態(tài)下奧氏體不銹鋼接頭也有態(tài)下奧氏體不銹鋼接頭也有較好的塑形和韌性。焊接的較好的塑形和韌性。焊接的主要問(wèn)題是：主要問(wèn)題是：各種形式的腐各種形式的腐蝕、焊

41、接熱裂紋等。蝕、焊接熱裂紋等。此外，此外，因?qū)嵝阅懿?、線膨脹系數(shù)因?qū)嵝阅懿睢⒕€膨脹系數(shù)大，焊接應(yīng)力和變形較大。大，焊接應(yīng)力和變形較大。主要主要問(wèn)題問(wèn)題4.2.2 奧氏體不銹鋼的焊接性分析奧氏體不銹鋼的焊接性分析1奧氏體不銹鋼焊接接頭的耐蝕性?shī)W氏體不銹鋼焊接接頭的耐蝕性晶間晶間腐蝕腐蝕 在腐蝕介質(zhì)的作用下，起源于金屬表面沿晶界深入到金屬內(nèi)部的腐蝕刀口刀口腐蝕腐蝕 一種特有的進(jìn)晶間腐蝕應(yīng)力腐應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂蝕開(kāi)裂 金屬在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下，所發(fā)生的腐蝕破壞表面部地區(qū)出現(xiàn)縱深發(fā)展的腐蝕小表面部地區(qū)出現(xiàn)縱深發(fā)展的腐蝕小孔，其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕輕微孔，其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕輕微點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕一種特有的進(jìn)

42、晶間腐蝕，形狀類(lèi)似一種特有的進(jìn)晶間腐蝕，形狀類(lèi)似刀削切口刀削切口在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下，所在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下，所發(fā)生的腐蝕破壞發(fā)生的腐蝕破壞在腐蝕介質(zhì)的作用下，起源于金屬在腐蝕介質(zhì)的作用下，起源于金屬表面沿晶界深入到內(nèi)部的腐蝕表面沿晶界深入到內(nèi)部的腐蝕（1）晶間腐蝕）晶間腐蝕 在同一接頭并不能同時(shí)看到這三種晶間腐蝕的出現(xiàn)在同一接頭并不能同時(shí)看到這三種晶間腐蝕的出現(xiàn)出現(xiàn)敏化區(qū)腐蝕就不會(huì)有熔合區(qū)腐蝕出現(xiàn)敏化區(qū)腐蝕就不會(huì)有熔合區(qū)腐蝕焊縫區(qū)腐蝕主要決定于焊接材料，正常情況不會(huì)出現(xiàn)焊縫區(qū)腐蝕主要決定于焊接材料，正常情況不會(huì)出現(xiàn)圖圖4-3 18-8不銹鋼焊接接頭可能出現(xiàn)不銹鋼焊接接頭可能出現(xiàn)晶

43、間腐蝕的部位晶間腐蝕的部位1-HAZ敏化區(qū)敏化區(qū) 2-焊縫區(qū)焊縫區(qū) 3-熔合區(qū)刀狀腐蝕熔合區(qū)刀狀腐蝕 焊縫區(qū)晶間腐蝕焊縫區(qū)晶間腐蝕 HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕敏化區(qū)晶間腐蝕 熔合區(qū)刀狀腐蝕熔合區(qū)刀狀腐蝕機(jī)理：晶界容易析出鉻的碳化物機(jī)理：晶界容易析出鉻的碳化物, 形成貧鉻的晶粒邊界形成貧鉻的晶粒邊界 1）焊縫區(qū)晶間腐蝕焊縫區(qū)晶間腐蝕 根據(jù)根據(jù)貧鉻理論貧鉻理論，為防止焊縫發(fā)生晶間腐蝕：，為防止焊縫發(fā)生晶間腐蝕： 通過(guò)通過(guò)焊接材料焊接材料，使焊縫金屬，使焊縫金屬 a）或者成為）或者成為超低碳超低碳情況，情況， b）或者含有足夠穩(wěn)定化元素）或者含有足夠穩(wěn)定化元素Nb （因（因Ti不易過(guò)渡到焊縫中而不采用不易

44、過(guò)渡到焊縫中而不采用Ti） 一般：一般：wNb8wC或或wNb1； 調(diào)整調(diào)整焊縫成分焊縫成分以獲得以獲得一定數(shù)量鐵素體一定數(shù)量鐵素體（）相）相 焊縫中焊縫中相相的有利作用：的有利作用： 可打亂單一可打亂單一相柱狀晶方向性，不致形成連續(xù)相柱狀晶方向性，不致形成連續(xù) 貧貧Cr層層 相富相富Cr，可減少，可減少晶粒形成貧晶粒形成貧Cr層層 焊縫中，焊縫中，相：相：4%12% 過(guò)量過(guò)量多層焊時(shí)易促使形成多層焊時(shí)易促使形成相相 不利于高溫工作不利于高溫工作相的獲得：相的獲得：提高提高Creq/Nieq 已知已知Creq及及Nieq 確定焊縫金屬的確定焊縫金屬的室溫組織室溫組織 舍夫勒?qǐng)D舍夫勒?qǐng)D：圖圖4-

45、4 舍夫勒焊縫組織圖（舍夫勒焊縫組織圖（1949）改進(jìn)舍夫勒?qǐng)D：改進(jìn)舍夫勒?qǐng)D：德龍圖德龍圖 ( +30N ) 考慮考慮N： Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb+3Al+5V（%） Nieq=Ni+30C+0.87Mn+K（N-0.045）+0.33Cu（%） K與與N含量有關(guān)含量有關(guān)冷卻速度增大時(shí)：冷卻速度增大時(shí)：A+F區(qū)域顯著減小區(qū)域顯著減小 易于獲得易于獲得單相單相A或或單相單相F組織組織2）熱影響區(qū)）熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕：敏化區(qū)晶間腐蝕：敏化溫度區(qū)間：敏化溫度區(qū)間： 圖圖4-5 0Cr18Ni9不銹鋼不銹鋼HAZ晶間腐蝕晶間腐蝕Cr23C6 在在400-800 之間，既有利于

46、之間，既有利于Cr23C6的析出，晶內(nèi)的鉻原子又不的析出，晶內(nèi)的鉻原子又不能擴(kuò)散到晶界，最容易形成貧鉻層，對(duì)晶間腐蝕也最敏感。一般稱能擴(kuò)散到晶界，最容易形成貧鉻層，對(duì)晶間腐蝕也最敏感。一般稱400800 溫度范圍為溫度范圍為敏化溫度區(qū)間。敏化溫度區(qū)間。敏化區(qū)：敏化區(qū)：整個(gè)接頭中以焊縫和熱影響整個(gè)接頭中以焊縫和熱影響區(qū)中加熱峰值溫度處于區(qū)中加熱峰值溫度處于6001000的部位對(duì)晶間腐的部位對(duì)晶間腐蝕最為敏感，稱為蝕最為敏感，稱為敏化區(qū)敏化區(qū)。 只有只有18-8鋼鋼才會(huì)有敏化區(qū)存在，含才會(huì)有敏化區(qū)存在，含Ti或或Nb的的18-8Ti或或18-8Nb，以及超低碳，以及超低碳18-8鋼不易有敏化區(qū)出現(xiàn)

47、鋼不易有敏化區(qū)出現(xiàn)圖圖4-6 0Cr18Ni9不銹鋼中不銹鋼中碳化物溶解曲線碳化物溶解曲線對(duì)于對(duì)于wC=0.05%和和0Cr18Ni9：Cr23C6析出溫度：析出溫度：600850TiC的：的：1100冷卻速度快冷卻速度快Cr23C6不會(huì)析出不會(huì)析出防止防止18-8鋼敏化區(qū)腐蝕：鋼敏化區(qū)腐蝕：采取采取小熱輸入小熱輸入、快速焊快速焊過(guò)程，過(guò)程，以減少處于敏化加熱的時(shí)間以減少處于敏化加熱的時(shí)間3）刀狀腐蝕）刀狀腐蝕 在在熔合區(qū)熔合區(qū)產(chǎn)生的晶間腐蝕有如產(chǎn)生的晶間腐蝕有如刀削切口形式刀削切口形式，故稱，故稱為為“刀狀腐蝕刀狀腐蝕”（Knife-line Corrosion），），簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱刀蝕刀蝕腐蝕區(qū)

48、寬度初期腐蝕區(qū)寬度初期35個(gè)晶粒，逐步擴(kuò)展到個(gè)晶粒，逐步擴(kuò)展到1.01.5mm圖圖4-7 不銹鋼刀狀腐蝕形貌不銹鋼刀狀腐蝕形貌 500發(fā)生：在發(fā)生：在含含Nb或或Ti的的18-8Nb和和18-8Ti鋼的鋼的熔合區(qū)熔合區(qū)實(shí)質(zhì)：與沉淀形成實(shí)質(zhì)：與沉淀形成貧貧Cr層層有關(guān)有關(guān)a)焊焊前前b)焊焊態(tài)態(tài)a)焊焊后后敏敏化化TiCM23C6M23C6M23C6TiCTiCHAZHAZWMWMWI圖圖4-8 18-8Ti鋼熱影響區(qū)中碳化物的分布特征鋼熱影響區(qū)中碳化物的分布特征WM-焊縫焊縫 WI-焊縫邊界焊縫邊界焊前：焊前：10501150水淬固溶處理態(tài)水淬固溶處理態(tài) M23C6全部固溶，全部固溶，TiC沉

49、淀游離態(tài)沉淀游離態(tài)焊態(tài)：焊態(tài)：1200以上高溫過(guò)熱作用以上高溫過(guò)熱作用 TiC大部分固溶，分離出來(lái)的大部分固溶，分離出來(lái)的C原子趨向原子趨向A晶粒周邊運(yùn)動(dòng)，晶粒周邊運(yùn)動(dòng)，Ti來(lái)不及擴(kuò)散保留在原地，來(lái)不及擴(kuò)散保留在原地，C將析集于晶界附近而成為過(guò)飽和狀態(tài)將析集于晶界附近而成為過(guò)飽和狀態(tài)焊后敏化：焊后敏化： M23C6沉淀，形成晶界貧沉淀，形成晶界貧Cr區(qū)區(qū) 越靠近融合區(qū)，貧越靠近融合區(qū)，貧Cr越嚴(yán)重，刀狀腐蝕越嚴(yán)重，刀狀腐蝕高溫過(guò)熱高溫過(guò)熱+中溫敏化相繼作用中溫敏化相繼作用防止刀狀腐蝕措施：防止刀狀腐蝕措施：1） 18-8Nb和和18-8Ti鋼，鋼，控制控制wC0.06%2）焊接時(shí)盡量）焊接時(shí)盡

50、量減少過(guò)熱減少過(guò)熱，如盡量，如盡量避免交叉焊縫避免交叉焊縫、采用、采用 小熱輸入小熱輸入3）面向腐蝕介質(zhì)一面最后施焊）面向腐蝕介質(zhì)一面最后施焊4）3）無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，調(diào)整焊縫尺寸和焊接參數(shù)，使另）無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，調(diào)整焊縫尺寸和焊接參數(shù)，使另 一面焊縫焊接時(shí)所產(chǎn)生的實(shí)際敏化加熱影響區(qū)不落一面焊縫焊接時(shí)所產(chǎn)生的實(shí)際敏化加熱影響區(qū)不落 在第一面的表面過(guò)熱區(qū)在第一面的表面過(guò)熱區(qū)5）加入適量）加入適量稀土稀土元素元素引起應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂須具備三個(gè)條件：引起應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂須具備三個(gè)條件： 首先是金屬在該環(huán)境中具首先是金屬在該環(huán)境中具有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向； 其次是由這種材質(zhì)組成的結(jié)構(gòu)接觸或處于選擇性其次是

51、由這種材質(zhì)組成的結(jié)構(gòu)接觸或處于選擇性 的的腐蝕介質(zhì)腐蝕介質(zhì)中；中； 最后是有高于一定水平的最后是有高于一定水平的拉應(yīng)力拉應(yīng)力。（2）應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（）應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC） 1奧氏體不銹鋼焊接接頭的耐蝕性?shī)W氏體不銹鋼焊接接頭的耐蝕性防止晶間腐蝕措施防止晶間腐蝕措施: （1）采用低碳或超低碳的焊材，如）采用低碳或超低碳的焊材，如A002等等;采用含鈦、采用含鈦、鈮等穩(wěn)定化元素的焊條，如鈮等穩(wěn)定化元素的焊條，如A137、A132等。等。 （2）由焊絲或焊條向焊縫熔入一定量鐵素體元素）由焊絲或焊條向焊縫熔入一定量鐵素體元素,使使焊縫金屬成為奧氏體焊縫金屬成為奧氏體+鐵素體的雙相組織。鐵素體的雙相組織。

52、 （3）減少焊接熔池過(guò)熱）減少焊接熔池過(guò)熱,選用較小的焊接電流和較快選用較小的焊接電流和較快的焊接速度的焊接速度,加快冷卻速度。加快冷卻速度。 （4）對(duì)耐晶間腐蝕性能要求很高的焊件進(jìn)行焊后穩(wěn)定）對(duì)耐晶間腐蝕性能要求很高的焊件進(jìn)行焊后穩(wěn)定化退火處理?；嘶鹛幚?。 應(yīng)力腐蝕的最大特點(diǎn)之一：應(yīng)力腐蝕的最大特點(diǎn)之一： 腐蝕介質(zhì)與材料組合上的選擇性腐蝕介質(zhì)與材料組合上的選擇性 如：在如：在Cl環(huán)境中，環(huán)境中，18-8不銹鋼應(yīng)力腐蝕不僅與溶液不銹鋼應(yīng)力腐蝕不僅與溶液 中中Cl離子離子有關(guān)，而且還與其溶液中有關(guān)，而且還與其溶液中wO有關(guān)有關(guān) Cl離子濃度很高、離子濃度很高、wO較少較少 Cl離子濃度較低、離

53、子濃度較低、 wO較高較高不引起應(yīng)力腐蝕不引起應(yīng)力腐蝕1）腐蝕介質(zhì)的影響）腐蝕介質(zhì)的影響圖圖4-9 0Cr17Ni12Mo2不銹鋼不銹鋼焊趾處的應(yīng)力腐蝕裂紋焊趾處的應(yīng)力腐蝕裂紋 202）焊接應(yīng)力的作用焊接應(yīng)力的作用 應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用 低熱導(dǎo)率低熱導(dǎo)率、高線膨脹系數(shù)高線膨脹系數(shù)焊后焊后殘余應(yīng)力大殘余應(yīng)力大 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的拉應(yīng)力中，焊接殘余應(yīng)力應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的拉應(yīng)力中，焊接殘余應(yīng)力30% 拉應(yīng)力拉應(yīng)力 越易越易發(fā)生發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂在含在含氯化物氯化物介質(zhì)中：引起介質(zhì)中：引起SCC的臨界拉應(yīng)力的臨界拉應(yīng)力ths在在高溫高壓水高溫高壓水中：中：th遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于s在

54、在H2SO6介質(zhì)中：由于晶間腐蝕領(lǐng)先，應(yīng)力則起到介質(zhì)中：由于晶間腐蝕領(lǐng)先，應(yīng)力則起到 了加速作用，此時(shí)可認(rèn)為了加速作用，此時(shí)可認(rèn)為th0防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂：防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂：退火消除焊接殘余應(yīng)力退火消除焊接殘余應(yīng)力最為重要最為重要回火參數(shù)回火參數(shù) LMP=T(lgt+20)10-3 式中式中 T加熱溫度（）；加熱溫度（）； t保溫時(shí)間（保溫時(shí)間（h）。）。 LMP越大越大，殘余應(yīng)力消除程度越大殘余應(yīng)力消除程度越大 為消除應(yīng)力，為消除應(yīng)力，加熱溫度加熱溫度T的作用效果遠(yuǎn)大于加熱的作用效果遠(yuǎn)大于加熱保溫時(shí)間保溫時(shí)間t的作用的作用3）合金元素的作用）合金元素的作用 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂大多發(fā)生在合金中，在應(yīng)力

55、腐蝕開(kāi)裂大多發(fā)生在合金中，在晶界晶界上的合金上的合金元素偏析元素偏析引起合金引起合金晶間開(kāi)裂晶間開(kāi)裂是是應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕的主要因素之一的主要因素之一在在氯化物氯化物介質(zhì)中：介質(zhì)中： 提高提高Ni含量含量可提高抗應(yīng)力腐蝕能力可提高抗應(yīng)力腐蝕能力 Si能使能使氧化膜致密氧化膜致密 加入加入Mo會(huì)降低會(huì)降低Si的作用，但若的作用，但若SCC根源是點(diǎn)蝕，根源是點(diǎn)蝕，則則Mo有利于防止點(diǎn)蝕有利于防止點(diǎn)蝕 超低碳超低碳有利于提高抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能（圖有利于提高抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能（圖4-11）應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂防止措施應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂防止措施: (1)合理制定成形加工和組裝工藝合理制定成形加工和組裝工藝,盡可能減小冷

56、作變形盡可能減小冷作變形度度,避免強(qiáng)制組裝避免強(qiáng)制組裝,防止組裝過(guò)程中造成各種傷痕。防止組裝過(guò)程中造成各種傷痕。 (2)合理選擇焊材合理選擇焊材: 焊縫與母材應(yīng)有良好的匹配焊縫與母材應(yīng)有良好的匹配,不產(chǎn)生不產(chǎn)生任何不良組織任何不良組織, 如晶粒粗化及硬脆馬氏體等如晶粒粗化及硬脆馬氏體等; (3)采取合適的焊接工藝采取合適的焊接工藝:保證焊縫成形良好保證焊縫成形良好,不產(chǎn)生任不產(chǎn)生任何應(yīng)力集中或點(diǎn)蝕的缺陷何應(yīng)力集中或點(diǎn)蝕的缺陷,如咬邊等如咬邊等; (4)消除應(yīng)力處理消除應(yīng)力處理:焊后熱處理焊后熱處理,如焊后完全退火或退火如焊后完全退火或退火;在難以實(shí)施熱處理時(shí)采用焊后錘擊或噴丸等。在難以實(shí)施熱處

57、理時(shí)采用焊后錘擊或噴丸等。 （3）點(diǎn)蝕）點(diǎn)蝕 奧氏體鋼奧氏體鋼焊接接頭有焊接接頭有點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕傾向，即使雙相鋼傾向，即使雙相鋼鋼鋼P(yáng)I越小越小點(diǎn)蝕傾向越大點(diǎn)蝕傾向越大含含Mo鋼耐點(diǎn)蝕性能優(yōu)于不含鋼耐點(diǎn)蝕性能優(yōu)于不含Mo鋼鋼點(diǎn)蝕難控制，且常成為應(yīng)力腐蝕的裂源點(diǎn)蝕難控制，且常成為應(yīng)力腐蝕的裂源最易產(chǎn)生點(diǎn)蝕的部位：焊縫中的最易產(chǎn)生點(diǎn)蝕的部位：焊縫中的不完全混合區(qū)不完全混合區(qū) 焊接材料選擇不當(dāng)時(shí)，焊縫中心部位也會(huì)有點(diǎn)蝕焊接材料選擇不當(dāng)時(shí)，焊縫中心部位也會(huì)有點(diǎn)蝕產(chǎn)生，其主要原因應(yīng)為產(chǎn)生，其主要原因應(yīng)為耐點(diǎn)蝕成分耐點(diǎn)蝕成分Cr與與Mo的偏析的偏析點(diǎn)蝕指數(shù)點(diǎn)蝕指數(shù)PI=Cr%+3.3Mo%+(13-16)N%

58、1奧氏體不銹鋼焊接接頭的耐蝕性?shī)W氏體不銹鋼焊接接頭的耐蝕性如，如，Cr22Ni25Mo中中wMo=3%12%，TIG時(shí)枝晶晶界：時(shí)枝晶晶界： Mo量與其晶軸量與其晶軸Mo量之比（即偏析度）達(dá)量之比（即偏析度）達(dá)1.6， Cr偏析度達(dá)偏析度達(dá)1.25 因而因而晶軸晶軸負(fù)偏析部位（貧負(fù)偏析部位（貧Mo、Cr）易于產(chǎn)生）易于產(chǎn)生點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕 TIG自熔焊接所形成的焊縫均易形成自熔焊接所形成的焊縫均易形成點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕，甚至，甚至填送同質(zhì)焊絲時(shí)也是如此，仍不如母材填送同質(zhì)焊絲時(shí)也是如此，仍不如母材提高耐點(diǎn)蝕性能：提高耐點(diǎn)蝕性能： 一方面須一方面須減少減少Cr、Mo的偏析的偏析； 一方面采用較母材更高一方面采用較

59、母材更高Cr、Mo含量的所謂含量的所謂“超合超合金化金化”焊接材料（焊接材料（Overalloyed Filler Metal） 提高提高Ni含量，晶軸中含量，晶軸中Cr、Mo的負(fù)偏析顯著減少，的負(fù)偏析顯著減少，因此采用因此采用高高Ni焊絲焊絲應(yīng)該有利應(yīng)該有利CPT（臨界點(diǎn)蝕溫度）評(píng)價(jià)耐點(diǎn)蝕性能：圖（臨界點(diǎn)蝕溫度）評(píng)價(jià)耐點(diǎn)蝕性能：圖4-12由此可得結(jié)論：由此可得結(jié)論：1）為提高耐點(diǎn)蝕性能）為提高耐點(diǎn)蝕性能不能進(jìn)行自熔焊不能進(jìn)行自熔焊；2）焊接材料焊接材料與母材必須與母材必須“超合金化超合金化”匹配；匹配；3）提高）提高Ni含量有利于減少微觀偏析，必要時(shí)可考慮含量有利于減少微觀偏析，必要時(shí)可考慮

60、Ni 基合金焊絲?；辖鸷附z。2熱裂紋熱裂紋焊縫：凝固裂紋焊縫：凝固裂紋凝固裂紋：即結(jié)晶裂紋，焊縫結(jié)晶過(guò)程中，在固相線附近，由于凝固金屬的凝固裂紋：即結(jié)晶裂紋，焊縫結(jié)晶過(guò)程中，在固相線附近，由于凝固金屬的 收縮，殘余液體金屬不足而不能及時(shí)填充，在應(yīng)力作用下發(fā)生沿收縮，殘余液體金屬不足而不能及時(shí)填充，在應(yīng)力作用下發(fā)生沿 晶開(kāi)裂。晶開(kāi)裂。HAZ近縫區(qū)：液化裂紋近縫區(qū)：液化裂紋液化裂紋：近縫區(qū)或多層焊的層間部位，在焊接熱循環(huán)峰值溫度的作用下，液化裂紋：近縫區(qū)或多層焊的層間部位，在焊接熱循環(huán)峰值溫度的作用下， 由于被焊金屬含有較多的低熔共晶而被重新熔化，在拉伸應(yīng)力的由于被焊金屬含有較多的低熔共晶而被重