馬氏體不銹鋼及雙相不銹鋼焊接PPT課件

1、 3. 馬氏體鋼的焊接工藝特點 （1）焊接方法 SMAW、TIG、MIG、PC-MIG （2）焊接材料的選擇 同質：焊縫成分與母材接近 Cr13系M鋼，應限制S+P0.015%、Si3.5%）、氮含量高（N=0.22%0.30%）的雙相鋼，主要有00Cr25Ni7Mo4N、00Cr25Ni7Mo3.5WcuN和00Cr25Ni6.5Mo3.5CuN等。第13頁/共24頁 雙相不銹鋼的耐蝕性與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼具有強度高，對晶間腐蝕不敏感和較好的耐點腐蝕和耐縫隙腐蝕的能力，其中優(yōu)良的耐應力腐蝕是開發(fā)這種鋼的主要目的 （1）耐應力腐蝕性能 雙相不銹鋼的屈服強度比18-8鋼高，即產(chǎn)生表面滑

2、移所需的應力水平較高，在相同的腐蝕環(huán)境中，由于雙相不銹鋼表面膜因表面滑移而破壞的應力較大，即應力腐蝕裂紋難以形成。 雙相不銹鋼一般含有較高Cr、Mo元素，加入這些元素可延長孔蝕的孕育期，使不銹鋼具有較好的耐點腐蝕性能，不會由于點腐蝕而發(fā)展成為應力腐蝕；而18-8鋼中不含Mo或Mo很少，Cr含量也不高，所以耐點腐蝕能力較差，由點腐蝕擴展成孔蝕，成為應力腐蝕的起始點而導致應力腐蝕裂紋的延伸。 雙相不銹鋼的兩個相的腐蝕電極電位不同，裂紋在不同相中和在相界的擴展機制不同，其中有對裂紋擴展起阻止作用的階段，此時應力腐蝕裂紋發(fā)展極慢。 雙相不銹鋼中，第二相的存在對裂紋擴展起機械屏障作用，延長了裂紋的擴展期

3、。兩個相的晶格取向差異，使擴展中的裂紋頻繁改變方向，從而大大延長了應力腐蝕裂紋的擴展期。第14頁/共24頁 （2）耐晶間腐蝕性能 雙相不銹鋼與奧氏體鋼一樣也會發(fā)生晶間腐蝕，與貧鉻有關，只是發(fā)生晶間腐蝕的情況不同。如00Cr18Ni5Mo3Si2雙相不銹鋼在650850敏化加熱處理不會出現(xiàn)晶間腐蝕。 當加熱到12001400時，空冷時有輕微的晶間腐蝕傾向，這是由于加熱到1200以上時，鐵素體晶粒急劇長大，奧氏體數(shù)量隨加熱溫度的升高而迅速減少。到1300以上溫度時，只有單一的鐵素體組織且為過熱的粗大晶粒，水冷后，粗大的鐵素體晶粒被保留下來，在-相界易析出鉻的氮化物，如Cr2N等，在其周圍形成貧鉻層

4、，導致晶間腐蝕。 （3）耐點蝕性能 雙相不銹鋼含有Cr、Mo、N等元素，明顯地降低點蝕率，尤其N的作用更為明顯。增大焊接熱輸入，可提高HAZ中的相數(shù)量，也有利于提高耐點蝕性能。第15頁/共24頁 4.5.2 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的焊接性分析 與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼焊后具有較低的熱裂傾向；與鐵素體不銹鋼相比，焊后具有較低的脆化傾向，且HAZ粗化程度也較低，因而具有良好的焊接性。 雙相不銹鋼中因有較大比例鐵素體，而鐵素體鋼所固有的脆化傾向，如475脆性，相析出脆化和粗晶脆化依然存在，只是因奧氏體的平衡作用有一定緩解。 選用合適的焊材不會發(fā)生焊接熱裂紋和冷裂紋； 雙相不銹鋼焊接的特點是：

5、無論焊縫或HAZ都有相變發(fā)生。因此，關鍵是要使焊縫金屬和HAZ保持有適量的鐵素體和奧氏體的組織。第16頁/共24頁 1雙相不銹鋼焊接的冶金特性 (1) 焊縫金屬的組織轉變 所有雙相不銹鋼液相凝固后是鐵素體組織，在更低的溫度下部分鐵素體轉變成奧氏體，形成奧氏體鐵素體雙相組織。 同樣成分的焊縫和母材，焊縫中相的要比母材少得多。例如，采用同質焊絲焊接Cr22Ni5Mo3N，焊縫中相只有30%左右，而母材原始相為50%。 焊縫中Ni含量提高到7.0%8.5%，可保證焊縫中相達到40%60%。所以對于雙相鋼焊縫應當用奧氏體元素（Ni、N）進行“超合金化”，以保證焊縫中/有適當?shù)南啾壤?焊后短時固溶處理

6、可增多一些相，這是由于未能充分轉變的可再進行轉變。多層焊接熱循環(huán)、焊后緩冷也會起到一些改善效果。第17頁/共24頁 (2) 焊接HAZ的組織轉變特點 焊接加熱過程，使得整個HAZ受到不同峰值溫度的作用。最高溫度接近鋼的固相線（約1410）。但只有在加熱溫度超過原固溶處理溫度，才會發(fā)生組織變化。 峰值低于固溶處理溫度的加熱區(qū)，無顯著的組織變化，相雖有增多，但與兩相比例變化不大。通常下也不會有析出相，如相。 超過固溶處理溫度，發(fā)生晶粒長大，相明顯減少，但仍保持扎制條狀組織。 緊鄰熔合區(qū)的加熱區(qū)，全部溶入中，成為粗大的單相等軸組織。這種相在冷卻時轉變成相，但無扎制方向而呈羽毛狀。焊接冷卻造成不平衡相

7、變，室溫所得到的相數(shù)量在近縫區(qū)具有低值。第18頁/共24頁 2雙相不銹鋼焊接接頭的析出特點 雙相不銹鋼焊接時，有可能發(fā)生三種類型的析出，即鉻的氮化物（如Cr2N、CrN）、二次奧氏體（2）及金屬間相（如相等）。 當焊縫過多或為純鐵素體組織時，容易有氮化物的析出，這與在高溫時，N在鐵素體中的溶解度高、快速冷時溶解度下降有關。 焊縫若是兩相組織，氮化物析出量很少。因此，為了增加焊縫的，可在填充金屬中提高Ni、N含量。 采用大的熱輸入，可防止鐵素體晶粒生長而引起的氮化物析出。當HAZ /比例失調，致使增多而減少，出現(xiàn)-相界時，在相界上有析出相，如Cr2N、CrN以及Cr23C6等，也可能出現(xiàn)相。第1

8、9頁/共24頁 N含量高的超級雙相不銹鋼多層焊時會出現(xiàn)二次奧氏體析出。特別是前道焊縫采用低熱輸入而后續(xù)焊縫采用大熱輸入時，部分鐵素體會轉變成細小分散的二次奧氏體2，這種2也和氮化物一樣會降低焊縫的耐腐蝕性。 采用較高的熱輸入和較低的冷卻速度有利于轉變，減少焊縫金屬的量，但熱輸入過高或冷速過慢又會帶來金屬間相的析出。通常雙相不銹鋼焊縫金屬不會有相析出，但焊材或熱輸入不合理時，有可能出現(xiàn)相。第20頁/共24頁 4.5.4 A-F雙相不銹鋼的焊接工藝特點 （1）焊接方法 氬弧焊、SMAW、藥芯焊絲MAG、SAW用于厚板 （2）焊接材料 采用奧氏體化元素多的焊材 采用奧氏體相占比例大的焊接材料，來提高

9、焊接金屬中奧氏體相的比例，對提高焊縫金屬的塑性、韌性和耐蝕性均是有益的。 對于含氮的雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼的焊接材料，采用比母材Ni含量高的焊材，以保證焊縫金屬有足夠的奧氏體量。通過調整焊縫化學成分，雙相鋼均能獲得令人滿意的焊接性。 （3） 焊接工藝措施 控制焊接熱輸入 采用多層多道焊 注意焊接順序和工藝焊縫第21頁/共24頁 本章小結 熟悉不銹鋼和耐熱鋼的分類，如奧氏體鋼、鐵素體鋼、馬氏體鋼、A-F雙相鋼。 了解奧氏體不銹鋼焊接特點，焊接中易出現(xiàn)什么問題（如晶間腐蝕、熱裂紋）、影響因素和防止措施。 熟悉奧氏體不銹鋼的焊接工藝要點。 了解鐵素體不銹鋼焊接問題（HAZ脆化等）、防止措施及焊接工藝要點。 了解馬氏體不銹鋼焊接問題（冷裂紋、HAZ硬化）、防止措施及焊接工藝要點。第22頁/共24頁 思考題1. 18-8不銹鋼焊接接頭區(qū)在哪些部位可能產(chǎn)生晶間腐蝕，是由于什么原因造成的？如何防止？2. 簡述奧氏體不銹鋼產(chǎn)生熱裂紋的原因及防治措施？為什么奧氏體不銹鋼焊縫中要求含有一定數(shù)量的鐵素體組織？通過什