（中職）熔焊基礎與金屬材料焊接第八章電子教案

1、YCF正版可修改PPT（中職）熔焊基礎與金屬材料焊接第八章電子教案第8章不銹鋼的焊接8.1奧氏體不銹鋼的焊接8.2鐵素體不銹鋼的焊接8.3馬氏體不銹鋼的焊接8.4雙相不銹鋼的焊接返回第8章不銹鋼的焊接一般泛指的“不銹鋼”是不銹鋼、耐酸鋼和耐熱鋼的通稱。嚴格的區(qū)分，不銹鋼只是空氣中能夠抵抗腐蝕的鋼;耐酸鋼是在某些化學浸蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕的鋼;而耐熱鋼是在高溫下能抗氧化、抗蠕變、抗破斷，并能抵抗有一定腐蝕介質(zhì)的鋼。耐酸鋼和耐熱鋼一般具有不銹的性能，而不銹鋼一般的耐酸和耐熱性能卻較差。也有某些鋼既可作為不銹鋼，又可作為耐酸鋼和耐熱鋼，如1Cr18 Ni9Ti鋼就是最典型的一種。鉻是使不銹鋼獲得耐蝕

2、性的基本元素，當鋼中主加元素鉻的含量達到12%左右時，鉻與腐蝕介質(zhì)中的氧作用，在鋼表面形成一層很薄的氧化膜(自鈍化膜)，可阻止鋼基體進一步腐蝕。下一頁返回第8章不銹鋼的焊接除鉻外，常用的合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、氮等，以滿足各種用途對不銹鋼組織和性能的要求。按化學成分可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大類。按組織分可分為鐵素體型不銹鋼、馬氏體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、雙相不銹鋼(包括奧氏體-鐵素體型、奧氏體-馬氏體型)和沉淀硬化不銹鋼等。上一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接8.1.1概述奧氏體不銹鋼是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18% , Ni8%10%、C約0. 1%時，具

3、有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括18Cr-8 Ni鋼和在此基礎上增加Cr、 Ni含量并加入Mo、 Cu 、Si 、 Nb 、 Ti等元素發(fā)展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強度較低，不能通過相變使之強化，僅能通過冷加工進行強化。奧氏體不銹鋼一般屬于耐蝕鋼，是應用最廣泛的一類鋼，其中以18-8型不銹鋼最具有代表性，它具有較好的力學性能，便于機加工、沖壓和焊接。下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接在氧化性環(huán)境中具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和良好的耐熱性能;但對溶液中含有氯離子的介質(zhì)特別敏感，易于發(fā)生應力腐蝕;若在18-8鋼中適當減少鎳和鉻的含量，則在常溫下得到不

4、穩(wěn)定的奧氏體組織，再經(jīng)冷加工容易產(chǎn)生馬氏體組織，最終使這種鋼變得強度高、硬度大且脆。相反，適當增加一些鎳和鉻的含量，則可獲得穩(wěn)定的奧氏體組織，同時也可改善冷加工性能;若在18 -8鋼中添加欽和妮時，能提高其抗晶間腐蝕的能力;若在18-8鋼中添加鉬、銅和鈦，則能提高其在還原性酸(如稀硫酸等)中的耐腐蝕性能，同時也能提高其抗晶間腐蝕的能力;若在18-8鋼中添加硫、磷和硒等元素，則可以改善不銹鋼的切削性能。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接18-8型不銹鋼按其化學成分中碳的含量不同，可分為三個等級:一般含碳量(碳含量0.15 %)、低碳級(碳含量 0.08%)和超低碳級(碳含量 0.08)，

5、如1Cr18Ni9, 0Cr18Ni9, 00Cr18Ni9三種鋼材分別屬于上述三個等級。8.1.2奧氏體不銹鋼的焊接性1.焊接接頭的熱裂紋奧氏體型不銹鋼焊接時，在焊縫及近縫區(qū)都可以見到熱裂紋。但是，最常見的是焊縫凝固裂紋，有時也以液化裂紋形式出現(xiàn)在近縫區(qū)。其中，25 - 20類高鎳(一般鎳含量15%)奧氏體型耐熱鋼的焊縫產(chǎn)生凝固裂紋傾向比18-8型鋼大得多，而且含鎳量越高，產(chǎn)生裂紋的傾向也越大，并且越不容易控制。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接(1)奧氏體型不銹鋼焊接時熱裂紋產(chǎn)生的原因奧氏體型不銹鋼焊接時，容易形成方向性較強的柱狀晶焊縫組織，有利于有害雜質(zhì)的偏析，促使形成晶間液態(tài)夾

6、層并產(chǎn)生焊縫凝固裂紋。奧氏體型不銹鋼的熱導率小而線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻條件下，焊接接頭在冷卻過程中，可以形成較大的拉應力，焊縫金屬在凝固過程中存在較大的拉應力，正是產(chǎn)生凝固裂紋的必要條件。奧氏體型不銹鋼及其焊縫的合金較復雜，不僅P、 S、Sn、Sb之類的雜質(zhì)可以形成易熔夾層，有些合金元素因溶解度有限，也能形成有害的易熔夾層。(2)防止奧氏體型不銹鋼焊接產(chǎn)生熱裂紋的措施上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接嚴格限制有害雜質(zhì)嚴格限制P、 S雜質(zhì)含量對18-8型鋼防止熱裂紋很有效;對25 - 20型鋼也有一定的效果，但不理想。盡可能避免形成單相奧氏體組織焊縫組織如果是奧氏體+鐵素體型

7、的雙相組織時，就不容易產(chǎn)生低熔點雜質(zhì)偏析，由此可減少熱裂紋產(chǎn)生。但雙相組織中的鐵素體的體積分數(shù)不宜超過5%，否則，會產(chǎn)生相而脆化。適當調(diào)整合金成分在不適宜采用雙相組織焊縫時，必須在焊接過程中，進行合理的合金化。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接適當提高奧氏體化元素Mn、 C、N的含量，可以明顯地改善單相奧氏體焊縫的抗裂性。注意的是，當錳含量4%6%時，產(chǎn)生熱裂紋傾向最小，當錳含量7%時，熱裂紋傾向反而有增大的趨勢。盡量減小焊縫的過熱在選擇焊接參數(shù)時，盡量減小熔池過熱，避免焊縫形成粗大柱狀晶，采用小熱輸入、快速焊、小截面焊道對提高焊縫抗熱裂性是有益的。選擇適當焊條藥皮類型低氫型藥皮焊條可

8、以使焊縫晶粒細化，減少雜質(zhì)偏析，提高抗裂性。不利的因素是隨著含碳量的增加，焊接接頭的耐腐蝕性能將下降。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接2.焊接接頭的晶間腐蝕沿焊縫金屬晶粒邊界發(fā)生的腐蝕破壞現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。這類腐蝕發(fā)生以后，有時從外觀不易被發(fā)現(xiàn)，但由于晶界區(qū)因腐蝕已遭到破壞，晶粒間的結合強度幾乎完全喪失。腐蝕深度較大的可以失去金屬聲，焊件因有效承載面積大減而導致過載斷裂。受腐蝕嚴重的不銹鋼甚至形成粉末，從焊件上脫落下來，這種腐蝕危害極大。(1)奧氏體型不銹鋼晶間腐蝕的機理奧氏體型不銹鋼在450850溫度區(qū)停留一段時間后，在晶界處會析出碳化(Cr23C6)，其中鉻主要來自晶粒表層，當(

9、Cr) 12%，時，因內(nèi)部的鉻來不及補充而使晶界的晶粒表層的含鉻量下降形成貧鉻區(qū)，在強腐蝕介質(zhì)作用下，晶界貧鉻區(qū)受到腐蝕而形成晶間腐蝕。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接受到晶間腐蝕的不銹鋼在表面上沒有明顯的變化，受到外力作用后，會沿晶界斷裂，這是不銹鋼最危險的一種破壞形式。(2)防止和減小奧氏體型不銹鋼晶間腐蝕的措施采用小電流、快速焊、短弧焊，焊條不作橫向擺動，減小焊縫在高溫停留時間;為了加快焊接接頭的冷卻速度，減小焊接熱影響區(qū)，可以給焊縫采取強制冷卻措施(如用銅墊板、水冷等);多層焊時，要控制好層間溫度(前一道焊縫冷卻到60以下再焊第二道焊縫)。選擇超低碳(碳含量0. 03 %)焊

10、條，或用含有Ti或Nb等穩(wěn)定元素的不銹鋼焊條。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接先焊接不與腐蝕介質(zhì)接觸的非工作面焊縫，與腐蝕介質(zhì)接觸的工作面焊縫最后焊接。(4)焊后進行固熔處理，把焊件加熱至10501150后進行淬火處理，使晶界上的Cr23C6熔入晶粒內(nèi)部，形成均勻的奧氏體組織。對于奧氏體型不銹鋼焊縫金屬，一般希望鐵素體相數(shù)量為4%12%比較適宜，實踐證明，體積分數(shù)5%的鐵素體相是可以獲得比較滿意的抗晶間腐蝕性能的。焊接生產(chǎn)中常用的18-8型鋼焊條，就是出于這一要求而研制的。3.焊接接頭的應力腐蝕(1)奧氏體型不銹鋼應力腐蝕的機理上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接奧氏體型不銹鋼

11、由于熱導性差、線膨脹系數(shù)大，焊接過程中在約束焊接變形時，會產(chǎn)生較大的殘余應力。拉應力的存在是應力腐蝕開裂不可缺少的重要條件，而焊接殘余應力所引起的應力腐蝕開裂事例約占全部應力腐蝕開裂事例的60%以上。應力條件應力腐蝕對應力有選擇性，通常壓應力是不會引起應力腐蝕開裂的，只有在拉應力的作用下才會導致應力腐蝕裂紋開裂。材料條件一般情況下，純金屬不會產(chǎn)生應力腐蝕，應力腐蝕大多發(fā)生在合金中(含各種雜質(zhì)的工業(yè)純金屬，也屬于合金)，在晶界上的合金元素偏析是引起晶間開裂型應力腐蝕的重要因素之一。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接介質(zhì)的影響應力腐蝕的最大特點是腐蝕介質(zhì)與材料組合上有選擇性，在特定組合以外

12、的條件下不會產(chǎn)生應力腐蝕。如:奧氏體型不銹鋼在Cl-環(huán)境中的應力腐蝕，不僅與溶液中的Cl-離子濃度有關，而且還與溶液中的氧含量有關。當溶液中的Cl-離子濃度很高而氧含量很少，或者Cl-離子濃度較低而氧含量較高時，都不會引起奧氏體型不銹鋼應力腐蝕。Cr-Ni奧氏體型不銹鋼由于所處的腐蝕介質(zhì)不同，其應力腐蝕開裂形式也不同，可以呈晶間開裂形式，也可以呈穿晶開裂形式或者穿晶與沿晶混合開裂形式。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接(2)控制應力腐蝕開裂的措施盡量降低焊接殘余應力在焊接施工中，除盡量消除應力集中源和減少焊接應力之外，焊后消除應力處理也是非常重要的。合理調(diào)整焊縫成分在奧氏體型不銹鋼中增

13、加鐵素體含量，使鐵素體組織在奧氏體組織中起到阻礙裂紋發(fā)展的作用，從而提高其耐應力腐蝕的能力(鐵素體的體積分數(shù)不宜超過60%，否則，將使不銹鋼性能下降)。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接4.焊接接頭的脆化奧氏體型不銹鋼在高溫下持續(xù)加熱的過程中，會形成一種以Fe-Cr為主、成分不定的金屬間化合物，即相,相性能硬脆而無磁性，并且分布在晶界處，使奧氏體型不銹鋼因沖擊韌度大大下降而脆化。實踐表明， 相的析出溫度為650850。常用的Crl8Ni9鋼在700800溫度下，Cr25Ni20鋼在800850溫度下，相析出的敏感性最大。以上兩類鋼在低于相的析出溫度時， 相的析出速度要緩慢得多;在高于相

14、析出溫度時， 相將不再析出。在高溫加熱過程中，如伴有塑性變形或施加應力，就將大大加速相析出。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接相對奧氏體型不銹鋼性能最明顯的影響就是促使缺口沖擊韌度急劇下降。此外， 相對奧氏體型不銹鋼抗高溫氧化、蠕變強度也產(chǎn)生一定的有害影響。為了消除已經(jīng)生成的相，恢復焊接接頭的沖擊韌度，焊后可以把焊接接頭加熱到10001050，然后快速冷卻。5.焊接變形與收縮奧氏體型不銹鋼的熱導率小而線膨脹系數(shù)大，在自由狀態(tài)下焊接時，容易產(chǎn)生較大的焊接變形。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接8.1.3奧氏體型不銹鋼的焊接工藝1.奧氏體型不銹鋼焊接工藝的特點(1)焊接熱輸入要小奧

15、氏體型不銹鋼焊接過程中，為了縮小高溫停留時間，加快冷卻速度，采用小的熱輸入，短弧快速焊，不僅能防止晶間腐蝕，而且還能減小焊接變形。(2)焊接操作正確奧氏體型不銹鋼在焊接過程中，焊條不作橫向擺動，直線形運條，每道焊道不宜過寬，焊道寬度應小于焊條直徑的3倍。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接(3)快速冷卻為了防止晶間腐蝕，奧氏體型不銹鋼焊后可采取強制冷卻措施，如采用銅墊板，用水冷卻等。(4)焊前預熱和后熱處理為了防止焊后冷卻速度降低，奧氏體型不銹鋼焊前不進行預熱、焊后不采取后熱工藝措施。多層多道焊接時，其層間溫度應低于60。(5)焊后熱處理焊后一般不進行熱處理，只是在有應力腐蝕開裂傾向時，

16、才進行消除應力退火處理，可根據(jù)設計要求選擇在低于350或者高于850進行退火處理。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接熱處理前，必須將鋼材表面的油脂洗凈，以免加熱時產(chǎn)生滲碳現(xiàn)象。在800900以上溫度進行加熱消除應力處理時，850以下升溫要緩慢，850以上的升溫速度要快，以免焊縫晶粒受熱長大。(6)焊后表面處理奧氏體型不銹鋼焊后進行表面處理，可以增加不銹鋼的耐腐蝕性，主要處理方法有:表面拋光處理不銹鋼光滑的表面，能產(chǎn)生一層致密而均勻的氧化膜，保護內(nèi)部的金屬不再受到氧化和腐蝕，所以，焊后應對不銹鋼的表面的凹痕、刻痕、污點、粗糙點、焊接飛濺等進行表面拋光處理。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不

17、銹鋼的焊接表面鈍化處理為增加不銹鋼焊后的耐腐蝕性，在其表面人工形成一層起保護作用的氧化膜的工藝措施稱為表面鈍化處理。鈍化處理的工藝流程為:表面清理和修補酸洗水洗和中和鈍化水洗和吹干。表面清理和修補。用手提砂輪將焊接飛濺、焊瘤磨光，把表面損傷處修好。酸洗。用酸洗液或酸膏去除經(jīng)熱加工和焊接高溫所形成的氧化皮。水洗和中和。經(jīng)酸洗的焊件，用清水沖洗干凈。鈍化。在焊件表面用鈍化液擦拭一遍，停留1h。水洗和吹干。用清水沖洗，再用布仔細擦洗，最后再用熱水沖洗干凈并吹干。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接2.焊接方法的選擇奧氏體型不銹鋼有優(yōu)良的焊接性，可以用焊條電弧焊、鎢極氫弧焊、熔化極氬弧焊、埋弧焊

18、和等離子弧焊等。最常用的是焊條電弧焊和氫弧焊。(1)焊條電弧焊焊條的選擇選用焊條應根據(jù)焊件化學成分來考慮，焊條的化學成分類型應盡量與母材相近，焊條的含碳量不要高于母材，鉻鎳的含量應不低于母材。奧氏體型不銹鋼焊條選用見表8-1。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接不銹鋼焊條藥皮分為三類:焊條藥皮類型代號為15的焊條，通常為堿性焊條。焊接電弧不夠穩(wěn)定，飛濺較多，脫渣性稍差，焊縫外觀容易形成凸形，可以進行全位置焊接，焊波較粗，只適用直流反接電源。焊條金屬抗裂性好，適用于焊接剛性較大、中板以上的焊接結構。焊條藥皮類型代號為16的焊條，藥皮可以是堿性的，也可以是鈦型的或鈦鈣型的。焊接工藝性良好，電

19、弧柔軟，焊接飛濺少，焊縫光滑、美觀，熔深稍淺，可使用交流或直流電源進行全位置焊接。由于不銹鋼焊條鋼芯電阻大，交流電源焊接時，焊條藥皮容易發(fā)紅、開裂，使后半根焊條工藝性能惡化，所以，最好不用交流電源。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接焊條藥皮類型代號為17的焊條，它是焊條藥皮類型代號為16的變型，是目前國內(nèi)外大力發(fā)展、推廣的焊條，該焊條可以使用交流或直流電源進行全位置焊接。這類焊條熔滴以附壁過渡為主，比藥皮類型代號為16的焊條焊縫成型更好，焊波更細密、圓滑、扁平，橫角焊焊縫的形狀呈凹形，立角焊焊縫是由下向上焊接時，熔渣凝固較慢，焊條要作輕微擺動，加速熔池冷卻速度，使焊縫形成合適的形狀，因

20、此，角焊縫的最小尺寸，比藥皮類型為16的焊條焊接的角焊縫大一些。與藥皮類型代號為16的焊條相比，熔化系數(shù)可提高20%以上，焊接過程中焊條藥皮不發(fā)紅，減少了焊條頭的損失，并且提高了熔敷效率。上一頁下一頁返回8. 1奧氏體不銹鋼的焊接焊接參數(shù)的選擇采用直流反接性，為防止熱影響區(qū)晶粒長大及碳化物析出，應嚴格控制多層焊的層間溫度15%的鐵素體不銹鋼中，這種鋼在350500內(nèi)長期停留(幾個小時到幾十個小時)，就會使焊縫出脆脆化，沖擊韌度大大下降。由于475時的脆化速度最快，故稱為475脆化。焊接過程中不可避免地要經(jīng)歷這個溫度。已產(chǎn)生475脆化的焊縫，可經(jīng)900淬火消除。鐵素體不銹鋼加熱時無固態(tài)相變，因此

21、晶粒一旦粗化，就無法用熱處理消除。為了防止晶粒粗化，焊接時應盡可能采用較小的熱輸入，以減少接頭過熱。上一頁下一頁返回8. 2鐵素體不銹鋼的焊接另外，在母材和焊縫中加入適量的Ti 、Nb 、 Al等能夠細化晶粒的元素，亦可收到一定的效果。2.晶間腐蝕鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕傾向產(chǎn)生的原因與奧氏體不銹鋼基本相同，也是Cr23C6析出后形成貧鉻層的結果。鐵素體不銹鋼的接頭出現(xiàn)晶間腐蝕的位置在接頭熔合線附近(1000)，而且只有在快冷的條件下才會發(fā)生。焊后若經(jīng)650850加熱并緩冷，接頭的耐晶間腐蝕能力可以恢復。鐵素體不銹鋼焊接時除了焊接接頭脆化和晶間腐蝕以外，由于在室溫下韌性很低，易在冷卻到室溫時產(chǎn)生

22、冷裂紋。上一頁下一頁返回8. 2鐵素體不銹鋼的焊接為此，在使用鉻鋼焊條焊接時，常常要求低溫預熱以使接頭在韌性較高的狀態(tài)下收縮，可以有效地防止冷裂紋的產(chǎn)生。8.2.3鐵素體不銹鋼的焊接工藝為克服鐵素體不銹鋼在焊接過程中出現(xiàn)的晶間腐蝕和焊接接頭的脆化而引起的裂紋，應采用以下工藝措施:1.選擇合適的焊接材料若選用與母材相近的鐵素體鉻鋼作為填充材料，由于焊縫金屬為粗大的鐵素體組織，焊縫的塑性低、韌性差。為了改善焊縫的性能，可向焊縫中加入少量的變質(zhì)劑Ti、Nb等元素，細化焊縫組織，為此通常選用奧氏體不銹鋼焊接材料(如表8-12)。上一頁下一頁返回8. 2鐵素體不銹鋼的焊接但在某些腐蝕介質(zhì)中，耐蝕性可能低

23、于同質(zhì)接頭。用于高溫條件下的鐵素體不銹鋼，必須采用成分基本與母材匹配的填充材料。2.預熱溫度與層間溫度預熱的目的是使被焊材料處于較好的韌性狀態(tài)和降低焊接接頭的應力。隨著鋼中鉻含量的增加，預熱溫度也相應提高。預熱溫度一般100200左右。多層焊的層間溫度應低于預熱溫度。對于厚大焊件，為降低應力，可在每焊完一層后用錘輕擊焊縫表面。上一頁下一頁返回8. 2鐵素體不銹鋼的焊接3.焊接規(guī)范選擇焊接規(guī)范參數(shù)時，應盡可能選擇較小的焊接線能量，這對減小母材熔化量，減少擴散層寬度，減小熱影響區(qū)寬度都是有利的。焊接時應盡可能減少橫向擺動，減少在坡口停留時間。其目的一是減少熔合比;二是防止過熱，減少粗晶脆化及過熱組

24、織的產(chǎn)生;三是減少擴散層;四是減少熱影響區(qū)的寬度。4.焊后熱處理焊后熱處理通常采取對接頭區(qū)域進行750800退火處理，使過飽和的碳、氮完全析出，鉻來得及補充到貧鉻區(qū)，以恢復其耐蝕性;同時也可改善焊接接頭的塑性。需要注意的是退火后應快速冷卻，以防止產(chǎn)生475脆性。上一頁下一頁返回8. 2鐵素體不銹鋼的焊接5.選擇合適的焊接方法應采用小熱輸入的焊接方法，如焊條電弧焊、鎢極氬弧焊等，因為鐵素體不銹鋼對過熱敏感性大，焊接時應盡可能地減少接頭在高溫停留時間，以減少晶粒長大和475脆性的影響。當選用的焊接材料與母材金屬的化學成分相當時，必須按上述工藝措施進行。如選用奧氏體不銹鋼的焊接材料時，則可以免除焊前

25、預熱和焊后熱處理，但對于不含穩(wěn)定化元素的鐵素體型不銹鋼的焊接接頭來說，熱影響區(qū)的粗晶脆化和晶間腐蝕問題不會因填充材料改變而變化。奧氏體或奧氏體一鐵素體焊縫金屬基本上與鐵素體型不銹鋼母材等強度;但在某些腐蝕介質(zhì)中，這種異質(zhì)焊接接頭的耐蝕性可能低于同質(zhì)的焊接接頭。上一頁下一頁返回8. 2鐵素體不銹鋼的焊接超純高鉻鐵素體不銹鋼板厚度小于5 mm時，焊前可不預熱，焊后不必進行熱處理，焊接接頭仍可保持足夠的韌性，耐腐蝕性也好。焊接工藝要點是焊縫金屬中的碳、氮總含量不高于母材金屬的含量，這是焊接材料首先必須滿足的要求。焊接方法應選擇高能量密度的等離子弧焊或真空電子束焊。要求焊接材料不得污染;焊接熔池、焊縫

26、背面都要有效地保護，以防止空氣的侵入。除采用小的熱輸入進行焊接外，焊縫背面可用惰性氣體保護，并最好采用通氫氣、墊銅板等措施，以減少過熱，增加冷卻速度。多層焊時，層間溫度要控制在100左右。上一頁返回8. 3馬氏體不銹鋼的焊接8.3.1概述馬氏體不銹鋼的金相組織為馬氏體，其鉻含量為11. 5%18.0% ,碳含量最高可達0. 6%。含碳量越高，馬氏體不銹鋼的強度和硬度越高。在這類鋼中加入少量的鎳可以促使生成馬氏體，同時又能提高其耐蝕性。這類鋼具有一定的耐酸腐蝕性和較好的熱穩(wěn)定性以及熱強性，可作為溫度低于700以下長期工作的耐熱鋼使用。其廣泛用于制造對韌性和沖擊韌度要求較高的零件，如汽輪機的葉片、

27、內(nèi)燃機排氣閥和醫(yī)療器械等。這類鋼的焊接性較差。其典型牌號的鋼板有1Cr13、2Cr13、 3Cr13、 1Cr17Ni2等。下一頁返回8. 3馬氏體不銹鋼的焊接8.3.2馬氏體不銹鋼的焊接性馬氏體不銹鋼是熱處理強化鋼，其主要特點之一是高溫加熱空冷后即有淬硬傾向，所以焊接時出現(xiàn)的問題同調(diào)質(zhì)的低中合金鋼相似。馬氏體不銹鋼中鉻含量在12%以上，同時還匹配適量的碳、鎳等元素，以提高其淬硬性和淬透性。因此馬氏體不銹鋼焊縫及熱影響區(qū)焊態(tài)組織多為硬而脆的馬氏體。馬氏體不銹鋼的導熱性較碳鋼差，焊接時殘余應力較大，如果焊接接頭的拘束度較大或再有氫的作用下，當從高溫直接冷卻至100120以下時，很容易產(chǎn)生冷裂紋。

28、上一頁下一頁返回8. 3馬氏體不銹鋼的焊接馬氏體不銹鋼在高溫時晶粒粗化傾向較大，在快速冷卻時，近縫區(qū)將形成粗大的馬氏體，塑性、韌性急劇下降。當冷卻速度較小時，形成馬氏體-鐵素體邊緣的馬氏體鋼，則可能出現(xiàn)粗大的鐵素體和碳化物組織，也可導致脆化。馬氏體不銹鋼是調(diào)質(zhì)鋼，接頭熱影響區(qū)也存在明顯的軟化問題。長期在高溫下使用時，軟化層是接頭的一個薄弱環(huán)節(jié)，軟化層持久強度低，抗蠕變能力差。高溫承載時，接頭蠕變變形集中于軟化層，使得整個接頭的持久強度低。焊接熱輸入越大，焊后的回火溫度越高，這些都會增加接頭的軟化程度。上一頁下一頁返回8. 3馬氏體不銹鋼的焊接8.3.3馬氏體不銹鋼的焊接工藝如上所述，馬氏體不銹

29、鋼的焊接性主要受淬硬性的影響，防止冷裂紋是最主要的問題;其次還可能出現(xiàn)焊接接頭過熱脆化及軟化問題。馬氏體不銹鋼的焊接性很差，必須制定嚴格的焊接工藝，才能獲得滿足要求的焊接接頭。1.焊接方法馬氏體不銹鋼與低合金結構鋼相比，具有更高的淬硬傾向，對焊接冷裂紋更為敏感。必須嚴格保證低氫、甚至超低氫的焊接條件;采用焊條電弧焊時，要使用低氫堿性藥皮的焊條;對于拘束度大的接頭，最好采用氬弧焊。上一頁下一頁返回8. 3馬氏體不銹鋼的焊接2.焊接材料選擇馬氏體不銹鋼的焊接材料有兩類方案:一類是采用與母材成分基本相同的焊接材料;另一類是采用奧氏體焊接材料。由于奧氏體焊縫金屬具有良好的塑性，可以緩解接頭的殘余應力，

30、降低焊接接頭冷裂紋的可能性，簡化了焊接工藝。對于高溫下運行的部件，最好采用成分與母材基本相同的同質(zhì)焊縫。這是因為奧氏體不銹鋼的線脹系數(shù)與馬氏體不銹鋼有較大的差別，接頭高溫長期使用時，焊縫兩側始終存在較高的熱應力，使接頭提前失效。采用同質(zhì)填充材料時，焊縫金屬中的含碳量控制非常重要，隨著母材含鉻量的不同而不同。上一頁下一頁返回8. 3馬氏體不銹鋼的焊接如當鉻含量9%時，碳含量應控制在0.06%0.10%較好，過低則明顯降低焊縫韌性和高溫力學性能。3.預熱預熱溫度主要根據(jù)鋼中的含碳量、焊件的厚度、填充材料、結構的拘束度等來確定。其中與鋼的含碳量關系最大:當碳含量0.2%時，除預熱溫度要適當提高外，還

31、必須考慮保證多層焊的層間溫度。上一頁下一頁返回8. 3馬氏體不銹鋼的焊接馬氏體不銹鋼的預熱溫度不宜過高，否則將使奧氏體晶粒粗大，并且隨冷卻速度降低，還會形成粗大鐵素體加上晶界碳化物組織，使焊接接頭的塑性和強度均有所下降。4.焊后熱處理高鉻馬氏體不銹鋼一般在淬火+回火的狀態(tài)下焊接，焊后經(jīng)高溫回火處理，即可得到合格的焊接接頭力學性能;如果鋼材在退火狀態(tài)下焊接，則焊后會出現(xiàn)不均勻的馬氏體組織，必須經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，才能使焊接接頭具有均勻的力學性能。上一頁返回8 .4雙相不銹鋼的焊接8.4.1概述奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼是奧氏體和鐵素體組織各占一定比例的不銹鋼。在含碳較低的情況下，Cr含量在18%28%

32、, Ni含量在3%10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、 Nb、 Ti、 N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475脆性以及導熱系數(shù)高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。下一頁返回8 .4雙相不銹鋼的焊接鐵素體的體積分數(shù)小于10%的不銹鋼，是在奧氏體不銹鋼基礎上發(fā)展起來的鋼種。它與含碳量相同的奧氏體不銹鋼相比，具有較小的晶間腐蝕傾向和較高的力學性能，且韌性比鐵素體不銹鋼好。

33、同時，由于少量鐵素體的存在，還有利于在焊接過程中防止熱裂紋的形成。當鐵素體的體積分數(shù)在30%60%時，這類鋼具有特殊的抗點蝕、抗應力腐蝕性能。如00Cr18Ni5Mo3Si2, 0Cr26Ni5Mo2等，這類鋼的屈服強度約為一般奧氏體不銹鋼的兩倍，具有良好的機械加工、冷沖壓和焊接性，且耐蝕性能較好，在化工設備中得到廣泛的應用。上一頁下一頁返回8 .4雙相不銹鋼的焊接8.4.2雙相不銹鋼的焊接性高鉻雙相不銹鋼中有顯著的相脆化現(xiàn)象。 相通常是在550 900溫度從鐵素體相中析出。隨著相的析出和相數(shù)量的增加，鋼材的脆化程度加大，沖擊韌度值和耐腐蝕性能均會發(fā)生明顯下降。雙相不銹鋼具有良好的焊接性，選用

34、合適的焊接材料不會發(fā)生焊接熱裂紋和冷裂紋;焊接接頭的力學性能基本上能夠滿足焊接結構的使用性能要求;焊接接頭具有良好的耐應力腐蝕能力，耐點蝕和縫蝕的能力也均優(yōu)于奧氏體不銹鋼，抗晶間腐蝕能力和奧氏體不銹鋼相當。但焊接接頭近縫區(qū)受到焊接熱循環(huán)的影響，其過熱區(qū)的鐵素體晶粒不可避免地會粗大，從而將降低該區(qū)域的耐蝕性。上一頁下一頁返回8 .4雙相不銹鋼的焊接8.4.3雙相不銹鋼的焊接工藝1.焊前準備(1)下料雙相不銹鋼中有較多的鉻，用氧乙炔火焰切割有困難，可用機械切割、等離子弧切割及碳弧氣刨等方法進行下料或坡口加工。機械切割最常用的方法有剪切、刨削等，一般只限于直線形，切割曲線時受到限制。剪切下料時，由于

35、雙相不銹鋼韌性高，容易冷作硬化，所需剪切力比剪切相同厚度的低碳鋼應大1/3左右。等離子弧切割的切割表面光滑、切口窄、切割速度快，是切割雙相不銹鋼的最理想的方法。上一頁下一頁返回8 .4雙相不銹鋼的焊接碳弧氣刨具有設備簡單、操作靈活等優(yōu)點，特別適用于開孔、鏟焊根或焊縫返修等場合，若操作不當，很容易在一切割表面引起“粘渣”或“粘碳”，直接影響鋼的耐蝕性。(2)焊前清理為了保證焊接質(zhì)量，焊前應將坡口及其兩側2030mm范圍內(nèi)的焊件表面清理干凈。如有油污，可用丙酮或酒精等有機溶劑擦拭。對表面質(zhì)量要求特別高的焊件，應在適當范圍內(nèi)涂上用白要粉調(diào)制的糊漿，以防止飛濺金屬損傷鋼材表面。(3)表面防護上一頁下一

36、頁返回8 .4雙相不銹鋼的焊接在搬運、坡口制備、裝配及定位焊過程中，應注意避免損傷鋼材表面，以免使產(chǎn)品的耐蝕性能降低，如不允許在鋼材表面隨意到處打弧及用利器劃傷鋼板表面。2.焊接方法的選擇雙相不銹鋼可以采用所有的熔焊方法，如焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊、等離子弧焊等。電子束焊只能用于焊接含N量高的雙相鋼，因為在這種焊接過程中奧氏體化元素N的損失無法通過填充材料進行補充，會引起焊縫金屬中相的嚴重不足而使組織性能惡化。通常情況下應該避免不加填充材料的電子束焊。上一頁下一頁返回8 .4雙相不銹鋼的焊接手工電弧焊靈活方便，并可以實現(xiàn)全位置焊接，是焊接雙相不銹鋼常用的方法。TIG焊接

37、質(zhì)量優(yōu)良，廣泛用于管道的封底焊縫及薄壁管道的焊接。但應根據(jù)鋼中氮含量的多少采用合適的保護氣體。如焊接含氮量為0.16%的雙相鋼時，應在Ar中加入1.0%1. 2%N2，對于典型的含N量為0.25%的超級雙相鋼，在Ar中則加入2.0%2.5%N2。無填充材料的TIG焊只適用于含氮量高的雙相鋼(氮含量為0.4%)。3.焊接材料的選擇對在腐蝕介質(zhì)下工作的雙相不銹鋼，主要按腐蝕介質(zhì)和耐腐蝕性要求來選擇焊接材料，一般選用與母材成分相同或相近的焊接材料。上一頁下一頁返回8 .4雙相不銹鋼的焊接由于含碳量對抗腐蝕性有很大影響，因此熔敷金屬含碳量不要高于母材。腐蝕性弱或僅為避免銹蝕污染的設備，可選用含Ti或N

38、b等穩(wěn)定化元素或超低碳焊接材料;對于耐酸腐蝕性能較高的工件，常選用含Mo的焊接材料。各類型雙相不銹鋼的配套焊接材料選用見表8-13。4.焊接接頭形式根據(jù)管、板厚度，表8-14為焊接方法選擇及坡口形式尺寸的參考數(shù)據(jù)。5.焊接工藝要點根據(jù)雙相不銹鋼對抗裂性和耐蝕性的要求，焊接時要注意以下幾點:(1)焊前不預熱上一頁下一頁返回8 .4雙相不銹鋼的焊接由于它們具有較好的塑性，冷裂紋傾向較小，因此焊前不必預熱。多層焊時要避免層間溫度過高，一般應冷到100以下再焊下一層;否則接頭冷卻速度慢，促使析出鉻的碳化物等不利影響。在焊件剛度極大的情況下，有時為了避免裂紋的產(chǎn)生，不得已進行焊前預熱。(2)防止接頭過熱具體措施有:焊接電流比焊接低碳鋼時小10%20% ,短弧快速焊，直