1、奥氏体不锈钢及铁素体钢焊接性能分析
奥氏体与铁素体类钢的焊接 , 关键是焊接材 料与两侧钢材各种性能的匹配问题 。要获得可靠 的异种金属接头 , 焊接材料就应满足以下若干条 件 :
a . 防止焊接缺陷 。焊接材料必须有能力承受 两种母材的稀释而不形成对裂纹敏感的组织或其 他缺陷 ;
b. 物理性能 。焊缝金属的物理性能应该 与两种母材性能相匹配 , 其中热膨胀问题是非常重要的 。为了使运行的热应力降到最小程度 , 焊 接材料的热膨胀系数应介于两种母材之间 ;
c . 组 织稳定性 。焊缝金属必须在所有使用温度下保持 组织的稳定性 , 尽量不发生碳扩散以及产生有害 碳化物相 ;
d. 抗腐蚀性 。焊缝金属的抗腐蚀能力 应高于其中一侧母材 ,以防止焊缝被优先腐蚀 。
2、焊接工艺性的分析
奥氏体与铁素体的焊接可采用手工电弧焊 、 氩弧焊 、埋弧焊 、脉冲氩弧焊等方法进行 。选择原 则是优先选择能在保证焊接质量的情况下 ,输入 较小的线能量的焊接方法 。焊接线能量在保证焊 接质量的前提下应尽可能降低 ,因为奥氏体的柱 状晶具有明显的方向性 ,晶界有利于杂质的偏析 和缺陷的聚集 ,同时奥氏体的线膨胀系数大 ,冷收缩应力大 ,易产生热裂纹 。另外合金元素 Cr 、Ti
等元素易烧损 , 所以要求的线能量不能太高 。奥 氏体与铁素体钢焊接时 ,线能量输入过大 ,容易在 铁素体钢热影响区的过热区产生粗大的晶粒 ,降 低接头的机械性能 ,易产生再热裂纹 ;线能量的输入过大还会增加焊缝的稀释率 ,可能在靠近铁素 体一侧焊缝产生一定量的马氏体组织 ,增大产生 冷裂纹的倾向 。
焊前是否选择预热是十分重要的 。对于铁素 体钢来说 ,预热可以减少热影响区的淬硬倾向 ,减缓冷却速度 ,防止冷裂纹的产生 ,但预热实际上增 加了线能量 ,对奥氏体钢则易产生热裂纹及增大 熔合比 。综合考虑 , 对于淬硬性较大的铁素体钢 与奥氏体钢焊接时 ,还是采取预热措施为好 ,担预 热的温度应适当控制 ,不宜过高 。
焊后是否进行热处理 ,也是十分重要的问题 。 一般来讲奥氏体钢热处理会带来一系列的问题 , 如 475 ℃脆化 、σ相析出 、碳化物析出及晶间腐蚀 能力降低等 ,所以奥氏体钢焊后一般不需要进行 热处理 。异种钢焊接要做热处理是根据铁素体钢
的特性提出的 ,铁素体钢焊后进行热处理的目的 是消除焊接应力 ,降低硬度 ,改善组织等 。对于薄 壁管如 12Cr2MoWVTiB ( 钢 102 ) , 壁厚小于 6 mm 时 ,采取一定措施 (氩弧焊 、预热 、缓冷) 后 ,按电力 部《焊工技术考核规程》规定可免做热处理 。另
外 ,异种钢焊口在热处理过程中 ,会发生碳扩散 。 温度越高 ,时间越长 ,碳扩散越严重 ,结果在铁素 体钢一侧熔合线两边形成脱碳与增碳层 ,降低接 头的蠕变性能 ,并在高温下长期使用 ,该熔合区易 产生显微裂纹 。因此异种钢焊后是否要做热处理
要慎重 。
3、结 论
奥氏体不锈钢与铁素体钢的焊接 ,主要应综 合考虑影响异质接头寿命的因素 ,选择更合理的 焊接方法 、焊接材料 、焊接工艺 、结构设计等来延 长异质接头的寿命 。在焊接材料的选用中以镍基 材料较为理想 。
铁素体型不锈钢以18%Cr钢为代表。在含碳量低的情况下有良好的焊接性能,焊接裂纹敏感性也较低。但由于被加热至900℃以上的焊接热影响区晶粒显著变粗,使得在室温下缺少延伸性和韧性,易发生低温裂纹。也就是说,一般来讲铁素体型不锈钢有475℃脆化、700-800℃长时间加热下发生б相脆性、夹杂物和晶粒粗化引起的脆化、低温脆化、碳化物析出引起耐蚀性下降以及高合金钢中易发生的延迟裂纹等问题。通常应在焊接时进行焊前预热和焊后热处理,并在具有良好韧性的温度范围进行焊接。
奥氏体型不锈钢以18%Cr-8%Ni钢为代表。原则上不须进行焊前预热和焊后热处理。一般具有良好的焊接性能。但其中镍、钼的含量高的高合金不锈钢进行焊接时易产生高温裂纹。另外还易发生б相脆化,在铁素体生成元素的作用下生成的铁素体引起低温脆化,以及耐蚀性下降和应力腐蚀裂纹等缺陷。经焊接后,焊接接头的力学性能一般良好,但当在热影响区中的晶界上有铬的碳化物时会极易生成贫铬层,而贫铬层和出现将在使用过程中易产生晶间腐蚀。为避免问题的发生,应采用低碳(C≤0.03%)的牌号或添加钛、铌的牌号。为防止焊接金属的高温裂纹,通常认为控制奥氏体中的δ铁素体肯定是有效的。一般提倡在室温下含5%以上的δ铁素体。对于以耐蚀性为主要用途的钢,应选用低碳和稳定的钢种,并进行适当的焊后热处理;而以结构强度为主要用途的钢,不应进行焊后热处理,以防止变形和由于析出碳化物和发生δ相脆化。
奥氏体不锈钢可焊性一般都非常好,不论手工焊;气保焊;埋弧焊都能很好焊接,几乎不用特殊工艺,铁素体不锈钢可焊性也可以,只是要控制线能量不能太大。低预热,窄焊道,快冷后热等。
这个需要具体的材料来确定