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    鐵素體不銹鋼的焊接與焊接性

    文章來源: 文章作者: 更新時間:2015-08-05 17:01:57 點擊次數:

    鐵素體不銹鋼的焊接與焊接性

      鐵素體不銹鋼的焊接

      鐵素體不銹鋼在高溫下可能會或根本不出現少量的奧氏體組織,故在焊接熱循環作用下可能或根本不出現馬氏體組織,焊接后不會出現強度顯著下降或淬火硬化問題。因此,焊接接頭的室溫強度不是焊接的主要問題;由于熱膨脹系數低,故焊接熱裂紋和冷裂紋也不是主要矛盾。但焊接接頭的塑、韌性降低,即發生脆化,以及耐腐蝕性必須重視。

      鐵素體不銹鋼的焊接特性

      鐵素體不銹鋼熱膨脹系數小,S、P等雜質在鐵素體中溶解度大,Si、Nb等是鐵素體形成元素,故焊縫結晶時不易形成低熔點共晶,熱裂傾向小;焊接熱影響區超過臨界溫度區域形成馬氏體的數量極少,故脆硬傾向很小。

      由Cr及Al、Nb、Mo、Ti等添加元素來防止在焊接受熱過程中形成奧氏體,故在焊后冷卻過程中不會出現奧氏體向馬氏體轉變的脆硬現象。但焊接熱所形成的熱影響區近縫帶,由于高溫而促成鐵素體晶粒粗大,明顯降低了接頭韌性,且無法通過熱處理加以改善。

      因同質焊縫及熱影響區在焊接過程中C、N化合物析出和晶粒長大的作用,導致鐵素體不銹鋼焊接接頭脆化。由于C、N在鐵素體不銹鋼中的溶解度極低,在950℃以后迅速析出,故同質焊材的焊縫和熱影響區在焊后冷卻過程中會析出C、N化合物,引起脆化,提高晶間腐蝕敏感性。

      鐵素體不銹鋼在熱影響區產生晶間腐蝕的部位更接近熔合線。Cr在鐵素體不銹鋼中的擴散速度遠比在奧氏體不銹鋼中的快,只需700~900℃范圍內短時間保溫即可使Cr向貧鉻區擴散,恢復焊接接頭的耐腐蝕性能。

      鐵素體不銹鋼的焊接方法

      焊接材料

      要求焊縫金屬與母材有相同的導電、導磁及力學性能和表面色澤時應使用同材質的焊材,但其熔敷金屬韌性太低,添加的Al與Ti等鐵素體形成元素難以有效過渡到熔池中去,故該類焊材的應用受到一定限制。

      采用奧氏體焊接材料或鎳基合金,可提高焊接接頭的韌性,免除焊前預熱和焊后熱處理。

      焊接工藝

      焊接材料與母材的化學成分相同時,須采取措施:焊前預熱溫度100~200℃,以使被焊材料處于韌性較好的狀態和降低焊接接頭的應力;隨著鉻含量的提高,預熱溫度也應相應提高。

      焊后對焊接接頭進行750~800℃退火處理,使過飽和C和N完全析出,使鉻充分補充到貧鉻區,以恢復其耐蝕性及改善焊接接頭塑性;退火后應快冷,以防止475℃脆性產生。采用小的熱輸入進行施焊,以減少高溫脆化和475℃脆性的影響。

      若選用奧氏體不銹鋼焊接材料,可免除焊前預熱和焊后熱處理;不含穩定元素的鐵素體不銹鋼焊接接頭,其熱影響區的粗晶脆化和晶間腐蝕問題不會因填充材料的改變而變化。

      奧氏體或奧氏體-鐵素體焊縫金屬基本上與鐵素體不銹鋼母材等強度;但在某些腐蝕介質中,該種異質焊接接頭的耐腐蝕性可能低于同質接頭。

      極低碳高鉻鐵素體不銹鋼薄板焊前可不預熱,焊后也無需熱處理,但焊縫金屬中C加N的含量不高于母材金屬含量。

      焊接技巧。焊接材料不得污染;采用小焊接能量、較快的焊接速度等窄焊道焊接;使焊絲受熱末端始終處于保護氣體中;采用熔化極氬弧焊(MIG)、等離子氬弧焊(PAW)等先進焊接技術;熄弧后繼續通保護氣體,直至冷卻充分;用高純氬氣保護焊接熔池;焊縫背面應采用惰性保護氣體;采用水冷銅板,以減少過熱,增加冷卻速度。

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