焊接工藝實(shí)驗(yàn)

1、焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)授課教師：余進(jìn)授課教師：余進(jìn)Tel: 84315776(O)Tel: 84315776(O)13814036653辦公室：材料系辦公室：材料系338338棟棟301301室室一、焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)的作用和地位一、焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)的作用和地位二、如何上好焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)課？二、如何上好焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)課？三、焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)課的安排三、焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)課的安排四、焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)課的要求四、焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)課的要求實(shí)驗(yàn)緒論及準(zhǔn)備知識實(shí)驗(yàn)緒論及準(zhǔn)備知識二、如何上好焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)課？二、如何上好焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)課？ 1 1、每次實(shí)驗(yàn)課前要求預(yù)習(xí)（完成預(yù)習(xí)報告）、每次

2、實(shí)驗(yàn)課前要求預(yù)習(xí)（完成預(yù)習(xí)報告） 2 2、實(shí)驗(yàn)中認(rèn)真操作和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行適、實(shí)驗(yàn)中認(rèn)真操作和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行適當(dāng)數(shù)據(jù)處理（經(jīng)過初步處理的實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)必當(dāng)數(shù)據(jù)處理（經(jīng)過初步處理的實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)必須有教師簽名）須有教師簽名） 3 3、實(shí)驗(yàn)完成后要求完成實(shí)驗(yàn)報告、實(shí)驗(yàn)完成后要求完成實(shí)驗(yàn)報告 4 4、按時交實(shí)驗(yàn)報告、按時交實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)課的安排實(shí)驗(yàn)課的安排1 1、每班根據(jù)人數(shù)分為若干組、每班根據(jù)人數(shù)分為若干組2 2、每五位同學(xué)一組、每五位同學(xué)一組3 3、實(shí)驗(yàn)課成績有兩部分組成：、實(shí)驗(yàn)課成績有兩部分組成： 平時表現(xiàn)平時表現(xiàn)(40%)(40%)、實(shí)驗(yàn)報告、實(shí)驗(yàn)報告(60%)(60%)焊接工藝學(xué)實(shí)

3、驗(yàn)課的要求焊接工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)課的要求1 1、按時到實(shí)驗(yàn)室、按時到實(shí)驗(yàn)室2 2、上課時應(yīng)注意秩序，不許大聲喧嘩。、上課時應(yīng)注意秩序，不許大聲喧嘩。3 3、應(yīng)注意用電安全，化學(xué)藥品廢棄物應(yīng)、應(yīng)注意用電安全，化學(xué)藥品廢棄物應(yīng)放入專用瓶。實(shí)驗(yàn)后注意衛(wèi)生保持及用品放入專用瓶。實(shí)驗(yàn)后注意衛(wèi)生保持及用品的整潔。的整潔。主要參考書主要參考書1 1、中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會編著、中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會編著. .焊接金相圖譜焊接金相圖譜. .機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 .1987.1987.實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 30CrMnSiA30CrMnSiA鋼焊接接頭的金相組織鋼焊接接頭的金相組織觀察分析觀察分析 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?/p>

4、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (一一) )了解了解30CrMnSiA30CrMnSiA鋼焊接熱形響區(qū)的組織變化規(guī)律。鋼焊接熱形響區(qū)的組織變化規(guī)律。( (二二) )熟悉焊接熱影響區(qū)組織變化與硬度的關(guān)系。熟悉焊接熱影響區(qū)組織變化與硬度的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 1掌握掌握30CrMnSiA30CrMnSiA鋼的焊接特點(diǎn)。鋼的焊接特點(diǎn)。 2 2 30CrMnSiA30CrMnSiA鋼焊接接頭的金相組織鋼焊接接頭的金相組織觀察分析觀察分析 三、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)材科三、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)材科1 1粗、細(xì)金相砂紙粗、細(xì)金相砂紙2 2玻璃平板、機(jī)械拋光機(jī)、拋光粉玻璃平板、機(jī)械拋光機(jī)、拋光粉3 3無水乙醇、無水乙醇、4 4

5、硝酸酒精溶液、吹風(fēng)機(jī)、脫脂棉硝酸酒精溶液、吹風(fēng)機(jī)、脫脂棉4 4金相顯微鏡金相顯微鏡 四、實(shí)驗(yàn)原理四、實(shí)驗(yàn)原理( (一一)30CrMnSiA)30CrMnSiA鋼焊接熱影響區(qū)組織變化特點(diǎn)鋼焊接熱影響區(qū)組織變化特點(diǎn) ( (二二) )焊接熱影響區(qū)域組織與硬度的關(guān)系焊接熱影響區(qū)域組織與硬度的關(guān)系( (一一)30CrMnSiA)30CrMnSiA鋼焊接熱影響區(qū)組織變化特點(diǎn)鋼焊接熱影響區(qū)組織變化特點(diǎn) 30CrMnSiA30CrMnSiA鋼屬于中碳調(diào)質(zhì)鋼，是淬火傾向較大的鋼種。鋼屬于中碳調(diào)質(zhì)鋼，是淬火傾向較大的鋼種。一般情況下，易淬火鋼焊接接頭熱影響區(qū)的組織分布與毋材一般情況下，易淬火鋼焊接接頭熱影響區(qū)的組

6、織分布與毋材焊接前的熱處理狀態(tài)有關(guān)。如果母材焊接前是正火或退火狀焊接前的熱處理狀態(tài)有關(guān)。如果母材焊接前是正火或退火狀態(tài)，則焊后熱影響區(qū)的組織僅為以下兩個區(qū)域：完全淬火態(tài)，則焊后熱影響區(qū)的組織僅為以下兩個區(qū)域：完全淬火區(qū)區(qū)加熱溫度超過加熱溫度超過Ac3Ac3以上，焊后冷卻時出現(xiàn)馬氏體、貝以上，焊后冷卻時出現(xiàn)馬氏體、貝氏體、珠光體組織；不完全淬火區(qū)氏體、珠光體組織；不完全淬火區(qū)加熱溫度為加熱溫度為Ac1Ac1Ac3Ac3，焊后冷卻時出現(xiàn)馬氏體、貝氏體、鐵素體組織。如果，焊后冷卻時出現(xiàn)馬氏體、貝氏體、鐵素體組織。如果母材在焊接前處于調(diào)質(zhì)狀態(tài)，則焊接熱影響區(qū)除存在上述兩母材在焊接前處于調(diào)質(zhì)狀態(tài)，則焊接

7、熱影響區(qū)除存在上述兩個區(qū)域以外，還可能有發(fā)生不同程度回火處理的區(qū)域，稱為個區(qū)域以外，還可能有發(fā)生不同程度回火處理的區(qū)域，稱為回火區(qū)?；鼗饏^(qū)為加熱溫度低于回火區(qū)?；鼗饏^(qū)為加熱溫度低于Ac1Ac1且冷卻較慢的區(qū)域，它且冷卻較慢的區(qū)域，它的組織、性能發(fā)生變化的程度，取決于焊前調(diào)質(zhì)狀態(tài)的回火的組織、性能發(fā)生變化的程度，取決于焊前調(diào)質(zhì)狀態(tài)的回火溫度。溫度。 為了估計焊接熱影響區(qū)的組織招性能，最好借助于為了估計焊接熱影響區(qū)的組織招性能，最好借助于“模擬焊接熱影模擬焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖響區(qū)連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖”即即SHCCTSHCCT圖。但是，圖。但是，SHCCTSHCCT圖的建立比圖的建立比較復(fù)雜

8、，需要高精度的測試儀表和大量試試驗(yàn)工作，目前僅有少量鋼種確較復(fù)雜，需要高精度的測試儀表和大量試試驗(yàn)工作，目前僅有少量鋼種確立了立了SHCCTSHCCT圖，因而只好利用一般的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖，即圖，因而只好利用一般的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖，即CCTCCT曲曲線。對焊接熱影響區(qū)的組織做粗略估計。圖線。對焊接熱影響區(qū)的組織做粗略估計。圖1(a)1(a)為為30CrMnSiA30CrMnSiA鋼的鋼的CCTCCT曲線，為了明確曲線各區(qū)域的組織及便于比較，也列出了該鋼種的恒溫轉(zhuǎn)曲線，為了明確曲線各區(qū)域的組織及便于比較，也列出了該鋼種的恒溫轉(zhuǎn)變曲線變曲線( (圖圖1(b)1(b)。圖中縱坐標(biāo)表示強(qiáng)度，橫坐標(biāo)

9、表示時間。標(biāo)注。圖中縱坐標(biāo)表示強(qiáng)度，橫坐標(biāo)表示時間。標(biāo)注1 1、2 2、55的五條曲線分別是不同冷卻速度的曲線。利用它們與的五條曲線分別是不同冷卻速度的曲線。利用它們與CCTCCT曲線曲線相交的位置，可以推算冷卻后的組織。例如，曲線相交的位置，可以推算冷卻后的組織。例如，曲線1 1為圖中冷卻速度最快為圖中冷卻速度最快的曲線，按曲線的曲線，按曲線1 1冷卻后，鋼的組織為馬氏體十貝氏體組織；同理按曲線冷卻后，鋼的組織為馬氏體十貝氏體組織；同理按曲線3 3冷卻后的組織為鐵素體十貝氏體十珠光體；按曲線冷卻后的組織為鐵素體十貝氏體十珠光體；按曲線5 5冷卻后的組織為鐵冷卻后的組織為鐵素體十珠光體。以此類

10、推，只要知道冷卻曲線，就可以預(yù)知冷卻后所得的素體十珠光體。以此類推，只要知道冷卻曲線，就可以預(yù)知冷卻后所得的組織。組織。 根據(jù)根據(jù)30CrMnSiA30CrMnSiA鋼的鋼的CCTCCT曲線可以預(yù)料焊接熱影響區(qū)的組織將是幾種曲線可以預(yù)料焊接熱影響區(qū)的組織將是幾種組織的混晶組織。如果焊接方法不同，則焊接后熱影響區(qū)的組織也會不同。組織的混晶組織。如果焊接方法不同，則焊接后熱影響區(qū)的組織也會不同。例如，采用電弧焊時，由于它的熱源溫度較高，能量較集中，因而出氣焊的例如，采用電弧焊時，由于它的熱源溫度較高，能量較集中，因而出氣焊的熱循環(huán)曲線更陡。相應(yīng)的冷卻速度較快。因此，氣焊焊接頭的熱影響區(qū)寬度熱循環(huán)曲

11、線更陡。相應(yīng)的冷卻速度較快。因此，氣焊焊接頭的熱影響區(qū)寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電弧焊的熱影響區(qū)寬度，其中尤以粗晶區(qū)差別最大。氣焊接頭的粗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電弧焊的熱影響區(qū)寬度，其中尤以粗晶區(qū)差別最大。氣焊接頭的粗晶區(qū)為粗大的貝氏體；且主要為上貝氏體組織；電焊接頭的粗晶區(qū)中則針狀晶區(qū)為粗大的貝氏體；且主要為上貝氏體組織；電焊接頭的粗晶區(qū)中則針狀下貝氏體所占比例較大，同時亦有上貝氏體及馬氏體。下貝氏體所占比例較大，同時亦有上貝氏體及馬氏體。 30CrMnSiA30CrMnSiA鋼雖為中碳調(diào)質(zhì)鋼，但它又是珠光體類鋼，因而焊接接頭中加鋼雖為中碳調(diào)質(zhì)鋼，但它又是珠光體類鋼，因而焊接接頭中加熱稍超過熱稍超過Ac3Ac3轉(zhuǎn)變溫度

12、的區(qū)域，當(dāng)冷卻速度較慢對，并不產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變溫度的區(qū)域，當(dāng)冷卻速度較慢對，并不產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變，而為組織細(xì)小且均勻的珠光體類組織。該區(qū)域與不易淬火鋼中的不完全重結(jié)而為組織細(xì)小且均勻的珠光體類組織。該區(qū)域與不易淬火鋼中的不完全重結(jié)晶區(qū)相當(dāng)，其組織為經(jīng)過相變后組織細(xì)化的珠光體和鐵素體，以及未發(fā)生相晶區(qū)相當(dāng)，其組織為經(jīng)過相變后組織細(xì)化的珠光體和鐵素體，以及未發(fā)生相變，組織粗大的鐵素體。變，組織粗大的鐵素體。 (二二)焊接熱影響區(qū)域組織與硬度的關(guān)系焊接熱影響區(qū)域組織與硬度的關(guān)系 焊接熱影響區(qū)的組織變化會引起其性能的一系列變化。例如：母材焊焊接熱影響區(qū)的組織變化會引起其性能的一系列變化。例如：母材焊

13、前為退火狀態(tài)或正火狀態(tài)時，熱影響區(qū)中的淬火組織使這部分金屬的強(qiáng)度前為退火狀態(tài)或正火狀態(tài)時，熱影響區(qū)中的淬火組織使這部分金屬的強(qiáng)度增高、塑性降低；當(dāng)母材焊前為調(diào)質(zhì)狀態(tài)時，焊接熱影響區(qū)除了會產(chǎn)生淬增高、塑性降低；當(dāng)母材焊前為調(diào)質(zhì)狀態(tài)時，焊接熱影響區(qū)除了會產(chǎn)生淬火組織時，還有因焊接過程中被重新加熱超過焊前回火溫度的軟化區(qū)域?；鸾M織時，還有因焊接過程中被重新加熱超過焊前回火溫度的軟化區(qū)域。雖然焊接熱影響區(qū)尺寸不寬，一般僅為幾毫米寬，并且焊接熱影響區(qū)各個雖然焊接熱影響區(qū)尺寸不寬，一般僅為幾毫米寬，并且焊接熱影響區(qū)各個區(qū)域的尺寸更窄。但熱影響區(qū)各部分卻因具有不同組織，從而具有不同的區(qū)域的尺寸更窄。但熱影響

14、區(qū)各部分卻因具有不同組織，從而具有不同的性能，導(dǎo)致焊接接頭工作性能的降低。若用常規(guī)的方法，定量地測定熱影性能，導(dǎo)致焊接接頭工作性能的降低。若用常規(guī)的方法，定量地測定熱影響區(qū)各部分的種種性能，顯然是不可能的。但焊接熱模擬技術(shù)的發(fā)展，卻響區(qū)各部分的種種性能，顯然是不可能的。但焊接熱模擬技術(shù)的發(fā)展，卻為研究焊接熱影響區(qū)各個微小區(qū)域的性能開辟了道路。一般的條件下，還為研究焊接熱影響區(qū)各個微小區(qū)域的性能開辟了道路。一般的條件下，還可以利用硬度與強(qiáng)度的相應(yīng)關(guān)系，用熱影響區(qū)硬度的變化表示性能的變化。可以利用硬度與強(qiáng)度的相應(yīng)關(guān)系，用熱影響區(qū)硬度的變化表示性能的變化。硬度的測定簡單易行，所需設(shè)備通用性強(qiáng)，是金屬

15、材料焊接性的常用試驗(yàn)硬度的測定簡單易行，所需設(shè)備通用性強(qiáng)，是金屬材料焊接性的常用試驗(yàn)方法之一。硬度測定法除了用于一般鑒定焊接熱影響區(qū)組織變化與性能的方法之一。硬度測定法除了用于一般鑒定焊接熱影響區(qū)組織變化與性能的關(guān)系外，國際焊接學(xué)會還推薦，用熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)作為測定金屬材關(guān)系外，國際焊接學(xué)會還推薦，用熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)作為測定金屬材料淬硬傾向的判據(jù)。料淬硬傾向的判據(jù)。 圖圖2為合金鋼焊接接頭硬度分布的曲線，圖中曲為合金鋼焊接接頭硬度分布的曲線，圖中曲線線C，表示母材焊前為退火狀態(tài)的硬度曲線，曲線，表示母材焊前為退火狀態(tài)的硬度曲線，曲線A、B表示母材焊前為淬火加低溫回火及高溫回火的硬度表示

16、母材焊前為淬火加低溫回火及高溫回火的硬度曲線。由于焊前熱處理狀態(tài)不同，焊接熱影響區(qū)中軟曲線。由于焊前熱處理狀態(tài)不同，焊接熱影響區(qū)中軟化區(qū)的溫度范圍，以及軟化程度會有很大差別?；鼗鸹瘏^(qū)的溫度范圍，以及軟化程度會有很大差別?；鼗饻囟仍降?，軟化區(qū)的溫度范圍越大，它相對于母材的溫度越低，軟化區(qū)的溫度范圍越大，它相對于母材的軟化程度也越大。反之，焊接前回火溫度越高，軟化軟化程度也越大。反之，焊接前回火溫度越高，軟化的溫度區(qū)間越小，軟化程度也越小。的溫度區(qū)間越小，軟化程度也越小。 采用不同的焊接方法，所得的焊接熱影響區(qū)采用不同的焊接方法，所得的焊接熱影響區(qū)寬度及組織均有差異，因而硬度分布曲線也不寬度及組織

17、均有差異，因而硬度分布曲線也不同。焊接接頭中粗晶區(qū)的硬度值略高于氣焊接同。焊接接頭中粗晶區(qū)的硬度值略高于氣焊接頭相應(yīng)部位的硬度。頭相應(yīng)部位的硬度。五、實(shí)驗(yàn)方法及步驟五、實(shí)驗(yàn)方法及步驟 (一一)試樣的制作試樣的制作 (二二)觀察及測定各區(qū)域?qū)挾扔^察及測定各區(qū)域?qū)挾? (一一) )試樣的制作試樣的制作 1準(zhǔn)備合適的準(zhǔn)備合適的30CrMnSiA鋼試樣。鋼試樣。 2試樣焊前進(jìn)行退火處理試樣焊前進(jìn)行退火處理(890保溫保溫1小時，隨爐小時，隨爐冷卻到室溫冷卻到室溫)，消除母材中的帶狀組織。，消除母材中的帶狀組織。 3為了防止產(chǎn)生焊接缺陷，待焊接試樣必須去除油為了防止產(chǎn)生焊接缺陷，待焊接試樣必須去除油污及

18、表面氧化物。；污及表面氧化物。； 4將焊接試樣切成將焊接試樣切成502025mm的小塊，用的小塊，用砂輪磨平端面并行光試件邊緣毛刺砂輪磨平端面并行光試件邊緣毛刺 5制作金相試樣。試件經(jīng)磨制，機(jī)械拋光及化學(xué)浸制作金相試樣。試件經(jīng)磨制，機(jī)械拋光及化學(xué)浸蝕蝕(浸蝕劑為浸蝕劑為4的硝酸酒精溶液，浸蝕的硝酸酒精溶液，浸蝕35s)再沖洗，吹再沖洗，吹干。干。( (二二) )觀察及測定各區(qū)域?qū)挾扔^察及測定各區(qū)域?qū)挾?在顯微鏡下仔細(xì)觀察已制各好的金相試樣。首先辯認(rèn)焊在顯微鏡下仔細(xì)觀察已制各好的金相試樣。首先辯認(rèn)焊縫區(qū)、熱影響區(qū)以及母材，然后分析及判別焊縫區(qū)，熱影縫區(qū)、熱影響區(qū)以及母材，然后分析及判別焊縫區(qū)，熱

19、影響區(qū)各部分和母材的各種組織：如鐵素體、珠光體、索氏響區(qū)各部分和母材的各種組織：如鐵素體、珠光體、索氏體、貝氏體、馬氏體等，掌握它們的金相特征，分析不同體、貝氏體、馬氏體等，掌握它們的金相特征，分析不同區(qū)域中組織差異的原因。區(qū)域中組織差異的原因。 從焊縫中心向一側(cè)移動試樣，記錄焊接熱影響區(qū)各區(qū)域從焊縫中心向一側(cè)移動試樣，記錄焊接熱影響區(qū)各區(qū)域的寬度。的寬度。六、實(shí)驗(yàn)報告要求六、實(shí)驗(yàn)報告要求 1 1觀察焊接接頭的顯微組織，并將各區(qū)域?qū)挾燃敖M織觀察焊接接頭的顯微組織，并將各區(qū)域?qū)挾燃敖M織填入表中。填入表中。 2 2分析分析30CrMnSiA30CrMnSiA鋼鋼( (退火狀態(tài)退火狀態(tài)) )焊接接頭

20、各區(qū)域的組焊接接頭各區(qū)域的組織及硬度分布織及硬度分布七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 試樣制備時同組的同學(xué)進(jìn)行配合，應(yīng)注意操作安全；試樣制備時同組的同學(xué)進(jìn)行配合，應(yīng)注意操作安全； 1.1. 2.2.試樣磨制時需要注意平整度；試樣磨制時需要注意平整度；思考題思考題 ( (一一) 30CrMnSiA) 30CrMnSiA鋼的焊接熱影響淬火區(qū)，為什么不是鋼的焊接熱影響淬火區(qū)，為什么不是純馬氏體組織純馬氏體組織? ? ( (二二) )焊縫的硬度值為什么低于淬火區(qū)的硬度值焊縫的硬度值為什么低于淬火區(qū)的硬度值? ? ( (三三) )同一種易淬火鋼，若焊前分別為調(diào)質(zhì)狀態(tài)和退火狀同一種易淬火鋼，若焊前分別為調(diào)

21、質(zhì)狀態(tài)和退火狀態(tài)，焊接條件相同，試問焊后它們的熱影響區(qū)組織有何異態(tài)，焊接條件相同，試問焊后它們的熱影響區(qū)組織有何異同同? ? 實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二不銹鋼焊接接頭的顯微組織觀察與分析不銹鋼焊接接頭的顯微組織觀察與分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?( (一一) )觀察與分析不銹鋼焊接接頭的金相組織觀察與分析不銹鋼焊接接頭的金相組織 ( (二二) )了解不銹鋼焊接接頭顯微組織特征及產(chǎn)生了解不銹鋼焊接接頭顯微組織特征及產(chǎn)生晶間腐蝕機(jī)理晶間腐蝕機(jī)理二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1掌握掌握18-8鋼的焊接特點(diǎn)。鋼的焊接特點(diǎn)。218-8鋼焊接接頭的顯微組織觀察與分析。鋼焊接接頭的顯微組織觀察與分析。三、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)材科三、

22、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)材科 1 11Crl8Ni9Ti (1Crl8Ni9Ti (或或1Crl8Ni9) 1Crl8Ni9) 鋼、吹風(fēng)機(jī)、各號鋼、吹風(fēng)機(jī)、各號金相砂紙金相砂紙 2 2玻璃平板、機(jī)械拋光機(jī)、拋光粉玻璃平板、機(jī)械拋光機(jī)、拋光粉 3 3無水乙醇、丙酮、王水、無水乙醇、丙酮、王水、1010草酸水溶液、草酸水溶液、脫脂棉脫脂棉 4 4金相顯微鏡金相顯微鏡四、實(shí)驗(yàn)原理四、實(shí)驗(yàn)原理 晶間腐蝕是沿晶粒邊界發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象?，F(xiàn)以晶間腐蝕是沿晶粒邊界發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象?，F(xiàn)以188188型奧氏型奧氏體不銹鋼中最適用的含穩(wěn)定元素的體不銹鋼中最適用的含穩(wěn)定元素的1Crl8Ni9Ti1Crl8Ni9Ti鋼為例，來討論鋼

23、為例，來討論晶間腐蝕的問題。晶間腐蝕的問題。 1Crl8Ni9Ti1Crl8Ni9Ti鋼含鋼含0.12C0.12C和和0.80.8Ti Ti，碳在室溫奧氏體中的最，碳在室溫奧氏體中的最大溶解度為大溶解度為0.030.03，多余的碳則通過固溶處理與鈦結(jié)合形成，多余的碳則通過固溶處理與鈦結(jié)合形成穩(wěn)定的碳化鈦。由于鈦對碳的固定作用，避免了在晶界形成穩(wěn)定的碳化鈦。由于鈦對碳的固定作用，避免了在晶界形成碳化鉻，從而防止了晶間腐蝕的產(chǎn)生。故碳化鉻，從而防止了晶間腐蝕的產(chǎn)生。故1Crl8Ni9Ti1Crl8Ni9Ti鋼具有抗鋼具有抗晶間腐蝕產(chǎn)生的能力。晶間腐蝕產(chǎn)生的能力。 然而在焊接接頭中情況有所不何，奧氏

24、體不銹鋼的焊接接然而在焊接接頭中情況有所不何，奧氏體不銹鋼的焊接接頭，通?？煞譃橐韵聨讉€區(qū)域。頭，通?？煞譃橐韵聨讉€區(qū)域。 ( (一一) )焊縫金屬焊縫金屬 主要為柱狀樹枝晶，是單相奧氏體組織還是主要為柱狀樹枝晶，是單相奧氏體組織還是 十十 雙相雙相組織，將取決于母材和填充金屬的化學(xué)成分。組織，將取決于母材和填充金屬的化學(xué)成分。 ( (二二) )過熱區(qū)過熱區(qū) 加熱超過加熱超過12001200的近縫區(qū)，晶粒有明顯的長大。的近縫區(qū)，晶粒有明顯的長大。 ( (三三) )敏化區(qū)敏化區(qū) 加熱峰值溫度在加熱峰值溫度在60010006001000的它的區(qū)城，組織無明且的它的區(qū)城，組織無明且變化。對于不含穩(wěn)定

25、元素的變化。對于不含穩(wěn)定元素的188188鋼，可能出現(xiàn)晶界碳化鉻的輸出，產(chǎn)生鋼，可能出現(xiàn)晶界碳化鉻的輸出，產(chǎn)生貧鉻層，有晶間腐蝕傾向。貧鉻層，有晶間腐蝕傾向。 ( (四四) )母材金屬母材金屬 對于含穩(wěn)定元素的對于含穩(wěn)定元素的188188鋼，如鋼，如1Crl8Ni9Ti1Crl8Ni9Ti鋼，峰值溫鋼，峰值溫度超過度超過12001200的過熱區(qū)產(chǎn)生的過熱區(qū)產(chǎn)生TiCTiC分解，合金元素鈦和碳分別固溶于奧氏體分解，合金元素鈦和碳分別固溶于奧氏體中。峰值溫度愈高，中。峰值溫度愈高，TiCTiC分解量愈大，從而使穩(wěn)定化作用大為減弱，甚至分解量愈大，從而使穩(wěn)定化作用大為減弱，甚至完全消失。在隨后的冷卻

26、過程中，由于碳原子的體積很小，擴(kuò)散能完全消失。在隨后的冷卻過程中，由于碳原子的體積很小，擴(kuò)散能 力比力比鐵原子強(qiáng)，碳原于趨于向奧氏體晶界擴(kuò)散遷移，而鈦原子來來不及擴(kuò)散仍鐵原子強(qiáng)，碳原于趨于向奧氏體晶界擴(kuò)散遷移，而鈦原子來來不及擴(kuò)散仍保留在奧氏體點(diǎn)陣節(jié)點(diǎn)上。因此，碳原子析集于晶界附近成為過飽和狀態(tài)。保留在奧氏體點(diǎn)陣節(jié)點(diǎn)上。因此，碳原子析集于晶界附近成為過飽和狀態(tài)。 當(dāng)上述過熱區(qū)再次受到當(dāng)上述過熱區(qū)再次受到600600一一800800中溫敏化加熱或長期工作中溫敏化加熱或長期工作于上述溫度范圍時，碳原子優(yōu)先以很快的速度向晶界擴(kuò)散。此時，于上述溫度范圍時，碳原子優(yōu)先以很快的速度向晶界擴(kuò)散。此時，鉻原子

27、的擴(kuò)散速度雖比碳原子慢，但比鈦原子快，且濃度也遠(yuǎn)比鉻原子的擴(kuò)散速度雖比碳原子慢，但比鈦原子快，且濃度也遠(yuǎn)比鈦高，因而易于在晶界附近形成鉻的碳化物鈦高，因而易于在晶界附近形成鉻的碳化物(FeCr)23C6(FeCr)23C6。溫度。溫度越高，越高，TiCTiC分解后合金元素碳和鉻的固溶量越多，碳化物析出量分解后合金元素碳和鉻的固溶量越多，碳化物析出量越大。上述碳化物的鉻、碳舍量很高，但晶粒內(nèi)部鉻的擴(kuò)散速度越大。上述碳化物的鉻、碳舍量很高，但晶粒內(nèi)部鉻的擴(kuò)散速度比碳的擴(kuò)散速度慢。所以在形成鉻的碳化物時，富集在晶界的碳，比碳的擴(kuò)散速度慢。所以在形成鉻的碳化物時，富集在晶界的碳，與晶粒表層一個薄層嚴(yán)重

28、缺鉻，鉻的濃度低于臨界值與晶粒表層一個薄層嚴(yán)重缺鉻，鉻的濃度低于臨界值1212CrCr。此時，奧氏體晶粒內(nèi)和晶界碳化物由于含鉻量高而帶正電位，而此時，奧氏體晶粒內(nèi)和晶界碳化物由于含鉻量高而帶正電位，而貧鉻層由于含鉻量低于貧鉻層由于含鉻量低于1212而帶負(fù)電位。如果為這種具備電化學(xué)而帶負(fù)電位。如果為這種具備電化學(xué)腐蝕條件的焊接接頭放入腐蝕介質(zhì)中，帶負(fù)電位的貧鉻層就會成腐蝕條件的焊接接頭放入腐蝕介質(zhì)中，帶負(fù)電位的貧鉻層就會成為被消耗的陽極而遭受腐蝕為被消耗的陽極而遭受腐蝕。 這樣，由于這樣，由于“高溫過熱高溫過熱”和和“中溫敏化中溫敏化”這兩個依次進(jìn)這兩個依次進(jìn)行的熱作用過程，造成了含穩(wěn)定化元素的

29、行的熱作用過程，造成了含穩(wěn)定化元素的188188鋼特殊的晶鋼特殊的晶間腐蝕，這種腐蝕只發(fā)生在緊靠焊縫的過熱區(qū)間腐蝕，這種腐蝕只發(fā)生在緊靠焊縫的過熱區(qū)3535個晶粒個晶粒范圍，在工件表面上較寬，向接頭內(nèi)部逐漸變窄，呈刀形，范圍，在工件表面上較寬，向接頭內(nèi)部逐漸變窄，呈刀形，故又稱故又稱“刀蝕刀蝕”。 由此可見，由此可見，“高溫過熱高溫過熱”和和“中溫敏化中溫敏化” ” 是產(chǎn)生刀獨(dú)的是產(chǎn)生刀獨(dú)的必要條件。對于焊接接頭，必要條件。對于焊接接頭，“高溫過熱高溫過熱”這一條件是由焊這一條件是由焊接熱作用過程自然形成的。因此只需要進(jìn)行一次接熱作用過程自然形成的。因此只需要進(jìn)行一次“中溫敏中溫敏化化”處理，就可根據(jù)處理，就可根據(jù)GB122375GB122375標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)。 這樣，由于這樣，由于“高溫過熱高