鐵素體不銹鋼焊接論文

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1、鐵素體不銹鋼的焊接摘要：鐵素體不銹鋼作為一種不含鎳的鉻系不銹鋼，具有含鎳不銹鋼所具有的成形性、經(jīng)濟(jì)性、耐蝕性、抗氧化性等性能，具有成本低、耐應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)異等顯著特點(diǎn)，被稱為經(jīng)濟(jì)型不銹鋼。本文主要分析了鐵素體不銹鋼的發(fā)展以及其合金化，同時(shí)介紹了基于鐵素體不銹鋼特性的各種應(yīng)用。關(guān)鍵字：鐵素體不銹鋼特性發(fā)展應(yīng)用不銹鋼在如今已得到廣泛應(yīng)用，這是因?yàn)樗哂性S多優(yōu)越特性，如可成形性、強(qiáng)度及耐腐蝕性。不銹鋼開始商業(yè)化生產(chǎn)并作為材料用于各種用途大約只有短短50年的歷史。304型及430型不銹鋼因其最常用而為大家所熟知，其產(chǎn)量占到不銹鋼總產(chǎn)量的一半以

2、上。但是，近十年來對不銹鋼的需求顯著增長，因此，人們一直在開發(fā)適用于各種用途的不同種類的不銹鋼。以430型不銹鋼為代表的鐵素體不銹鋼的生產(chǎn)成本比奧氏體不銹鋼要低。因而，用鐵素體不銹鋼制造的產(chǎn)品現(xiàn)在發(fā)展很快，例如，鐵素體不銹鋼的用途之一是制作汽車尾氣排放控制系統(tǒng)[1,2,3]。為了這種用途，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了許多種鐵素體不銹鋼。在寶鋼不銹鋼事業(yè)部總經(jīng)理樓定波看來，鐵素體不銹鋼不含鎳，可以回避鎳價(jià)的波動(dòng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)；它同樣可以防腐、防銹，但價(jià)格比含鎳的不銹鋼具有競爭力，并且，比含鎳不銹鋼制造更有門檻。1鐵素體不銹鋼的合金化1.1鐵素體不銹鋼合金

3、化的主要目的鐵素體不銹鋼合金化的目的可以歸結(jié)為4點(diǎn)：(1)改善耐蝕性；(2)提高強(qiáng)韌性；(3)改善抗氧化性；(4)改善機(jī)加工性。眾所周知，不銹鋼的耐蝕性是由于一種相當(dāng)薄的表面氧化膜(不導(dǎo)電)，在鋼和使用環(huán)境之間提供了一種物理勢壘(阻擋層)使合金趨于鈍化狀態(tài)。所以提高耐蝕性的關(guān)鍵在于促使鋼的表面形成一種連續(xù)的(不因沉淀物、夾雜物或第二相的存在而間斷)、穩(wěn)定的(不因強(qiáng)侵蝕環(huán)境而擊穿或由于缺陷的存在而喪失)、易修復(fù)的(被擊穿或機(jī)械破壞后能自行修復(fù))氧化膜這是鐵素體乃至于全部不銹鋼合金化的主要出發(fā)點(diǎn)。1.2鐵素體不銹鋼的合金元素作用鉻是氧化膜

4、的主要成分，有助于形成更穩(wěn)定的氧化膜，同時(shí)又是穩(wěn)定鐵素體的主要元素，也是導(dǎo)致新型鐵素體不銹鋼不斷發(fā)展的一個(gè)重要元素。鉬：能顯著增加鈍化膜的穩(wěn)定性，在苛刻的侵蝕性環(huán)境中防止鈍化膜被局部擊穿。點(diǎn)蝕電位、臨界點(diǎn)蝕溫度(CPT)、臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)都隨鉬含量的增加而提高。鉬對提高局部腐蝕抗力的效力約為鉻的3．3倍。鉻和鉬對耐氯化物溶液腐蝕性能的綜合影響可用點(diǎn)蝕指數(shù)(PI)來表示如下[7]：PI=％Cr+3．3×％Mo。鐵索體不銹鋼的強(qiáng)韌性主要通過鉻和鉬的固溶強(qiáng)化來達(dá)到。硅和鋁：提高合金的高溫抗氧化性。銅：有助于增加不銹鋼在還原性環(huán)境中

5、的表面鈍性，如在還原酸環(huán)境中。碳和氮：在鐵索體不銹鋼中．間隙元索碳和氮的含量是非常關(guān)鍵的。碳化鉻的沉淀可能導(dǎo)致敏化；碳氮化物沉淀可能導(dǎo)致高溫脆性，(C+N)總量較高時(shí)(>200ppm)可使大截面尺寸材料的廷性一脆性轉(zhuǎn)變溫度(DBTT)升高到室溫以上，把(C+N)總量降低到150ppm以下，使大截面尺寸材料在室溫下仍呈韌性狀態(tài)。鎳：降低鐵索體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕抗力，但是，在不臺硫化物的環(huán)境中改善全面腐蝕抗力。硫：趨向形成硫化物夾雜，尤其是錳存在時(shí)。硫化錳夾雜在鈍化氧化層中產(chǎn)生一個(gè)脆弱的區(qū)域。在酸性溶液中形成侵蝕性的硫化氫(H2S)氣體或形

6、成促進(jìn)腐蝕的接觸電池而使耐蝕性下降。所以，在超級鐵索體不銹鋼中硫含量控制在0.01以下。鈦和鈮：是碳和氮的穩(wěn)定化元素．也是一種穩(wěn)定鐵索體的元素。眾所周知，碳和氮在α—鐵索體中的固溶度遠(yuǎn)小于γ—固溶體，易在晶界富集導(dǎo)致敏化；同時(shí)，焊縫強(qiáng)度隨碳氮含量的增加而增加，但是，當(dāng)(C+N)>0.01時(shí)，焊縫延性下降；當(dāng)(C+N)>0.03時(shí)，焊縫廷性嚴(yán)重下降。因此，需要降低碳和氮的有效含量。其方法之一是加鈦和(或)鈮穩(wěn)定化[8]，對碳含量為0.01～0.02的鋼，穩(wěn)定化所需的最低鈦含量為Ti=0.15+3.7(C+N)，鈮的需要量接近化學(xué)計(jì)算式：

7、Nb=7(C+N)。在鈦和鈮聯(lián)合加入時(shí)，Nb+Ti=0.2+4(C+N)。但是，最佳含量仍需進(jìn)一步研究。因?yàn)檫^量的穩(wěn)定劑也會使DBTT升高。2鐵素體不銹鋼的特性及類型2.1鐵素體不銹鋼的耐大氣腐蝕性由于鐵素體不銹鋼具有良好的耐大氣腐蝕性，近來一直被用作建筑物的屋頂和幕墻[9]。但是，離海較近地區(qū)的大氣環(huán)境特別惡劣，尤其是來自海水空氣中的懸浮微粒是相當(dāng)強(qiáng)的腐蝕性物質(zhì)，因此，在這些環(huán)境下使用的高鉻鐵素體不銹鋼得到了開發(fā)?？勾髿飧g的不銹鋼含有高鉻和高鉬，并添加了少量的鈮和鈦。該鋼種實(shí)際含22％的鉻和1.2％的鉬，足夠的鉻和鉬對改善不銹鋼的

8、耐點(diǎn)蝕能力是必不可少的[10]。304型和316型奧氏體不銹鋼隨著周期腐蝕試驗(yàn)周期次數(shù)的增加，生銹面積顯著增多。相反，如：444型及研發(fā)鋼種這樣的鐵素體不銹鋼，在前600次試驗(yàn)周期內(nèi)，生銹面積稍微增加，而在經(jīng)過更長的試驗(yàn)