奥氏体不锈钢的焊接工艺要点
正确选择焊接材料,根据奥氏体不锈钢焊接的主要问题、无论手工电弧焊、埋弧焊熔化极或非熔化极氩弧焊接时,都必须首先从焊接材料(主要焊条、焊丝)选择上尽量消除或减弱下述三方面问题的影响:
1、选用超低碳焊丝(焊条)因为焊缝含碳量越高,晶间腐蚀倾向越大,所以尽量降低焊缝金属的含碳量,是提高焊缝耐晶间腐蚀能力的一个途径。由于在奥氏体中溶解的碳小于等于0.03%时不会析出碳化铬,所以一般把焊丝中含碳量小于等于0.04%,定为超低碳的标准。采用超低碳焊丝,因碳化铬析出引起的贫铬问题得到了控制,自然就提高了焊缝抗晶间腐蚀的能力。
2、在焊丝(焊条)中加稳定化元素:
由于钛(Ti)、铌(Nb)等亲碳能力强,因而在、焊丝中添加这些元素后,在450~850℃加热时,奥氏体不锈钢中的碳,将优先与钛、铌形成化合物,避免了碳与铬形成化合物而引起晶界处奥氏体局部贫铬问题,从而保证了焊缝贫晶间腐蚀能力。
钛加入量与含碳量有关,一般应符合Ti/(C一0.02)>8.5~9.5的关系。
3、使焊缝获得双相组织 获得双相组织的方法:合金元素对金属组织的影响可分两大类:一类是奥氏体促进元素,如镍、氮、铜、钴、碳、锰等;另一类是铁素体促进元素,如铬、钼、钒、硅、钛、铌等。因而在奥氏体不锈钢焊材中加入适量铁素体促进元素,可获得奥氏体十铁素体双相组织。
双相组织的作用:
1)、提高焊缝耐晶间腐蚀能力 单相奥氏体组织的焊缝金属,具有发达的柱状晶特征,一旦出现贫铬层,可以贯穿于晶粒之间,而构成腐蚀介质集中的腐蚀通道,因而具有较大的晶间腐蚀倾向。若焊丝中添加一些铁素体形成元素,则获得奥氏体十铁素体双相组织,使柱状树枝晶被打散,对腐蚀介质不能形成集中的腐蚀通道,大大减弱了晶间腐蚀倾向。
2)、提高焊缝抗热裂能力少量的铁素体可以细化晶粒,打乱柱状晶体的方向和防止杂质的聚集。另外,铁素体还可以比奥氏体溶解更多的杂质、从而可以减少偏析:这些都对抗热裂能力有利。但必须注意稳定的单相奥氏体钢,如Cr25Ni20、Crl5Ni35钢等,不能采用双相组织来防止热裂纹,因为这种双相组织在高温(>650℃)会析出σ相,使焊缝脆化。对于这类钢,防止热裂纹的措施,一是适当提高含碳量,使焊缝中形成一定数量的稳定的一次碳化物。由于这种碳化物组成的共晶体,熔点低流动性好,在焊缝结晶过程中弥散分布、可以细化奥氏体晶粒,并在晶间薄层被拉断的瞬间填充进去,因而可防止形成热裂纹。二是降低焊缝含硅量、适当增加锰、钼含量。
3)、控制铬镍比 为了获得稳定的双向组织,希望焊缝中的铬、镍之比=2.2~2.3通常应将铁素体含量控制在5%以内,一方面可大大提高奥氏体不锈钢(主要是18—8型)的耐晶间腐蚀和抗热裂纹能力,另方面可有效地抑制σ相的生成。
(4)、控制硫、磷含量选用硫、磷含量低的焊接材料,严格控制焊缝中硫、磷含量不应高出母材的硫、磷含量。
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