鐵素體及馬氏體不銹鋼的焊接.doc

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1、鐵素體及馬氏體不銹鋼的焊接1.鐵素體不銹銅的類型（1）普通鐵素體鋼包括:1）低Cr（12%~14%）鋼。2）中Cr（16%~18%}鋼。低、中Cr鋼，只有碳含量低時才是鐵素體組織。3）高Cr（25%~30%）鋼。（2）高純度鐵素體鋼，鋼中C+N的含量限制很嚴，可有以下三種:1）C+N≤0.035%~0.045%。2）C+N≤0.03%。3）C+N≤0.01%~0.015%。2.焊接性分析鐵素體型不銹鋼一般都是在室溫下具有純鐵素體組織，塑性、韌性良好。由于鐵素體的線膨脹系數(shù)較奧氏體的小，其焊接熱裂紋和冷裂紋的間題并不突出。通常說，鐵素體型不銹鋼不如奧氏體不銹鋼的好焊，主

2、要是指焊接過程中可能導致焊接接頭的塑性、韌性降低即發(fā)生脆化的問題。此外，鐵素體不銹鋼的耐蝕性及高溫下長期服役可能出現(xiàn)的脆化也是焊接過程中不可忽視的問題。高純鐵素體鋼比普通鐵素體鋼的焊接性要好得多。（1）焊接接頭的晶間腐蝕含碳量0.05%~0.1%的普通鐵素體鉻鋼發(fā)生腐蝕的條件和奧氏體鉻一鎳鋼稍有不同。從900℃以上快速冷卻，鐵素體鉻不銹鋼對腐蝕很敏感，但經(jīng)過650~800℃的回火后，又可恢復其耐蝕性。所以，焊接接頭產(chǎn)生晶間腐蝕的位置是緊挨焊縫的高溫區(qū)。普通純鐵素體不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕機理與奧氏體型的相同，認為符合貧鉻理論。鐵素體型不銹鋼一般在退火狀態(tài)下焊接，其組織

3、為固溶微量碳和氮的鐵素體及少量均勻分布的碳和氮的化合物。當焊接溫度高于950℃時，碳、氮的化合物逐步溶解到鐵素體相之中，得到碳、氮過飽和固溶體。由于碳、氮在鐵素體中的擴散速度比在奧氏體快得多，在焊后冷卻過程巾，甚至在摔火冷卻過程中，都來得及擴散到晶界區(qū)。加之晶界的碳、氮的濃度高于晶內(nèi)，故在晶界上沉淀出碳化物和氮化物。由于鉻的擴散速度慢，導致在晶界上出現(xiàn)貧鉻區(qū)。在腐蝕介質(zhì)的作用下即可出現(xiàn)晶間腐蝕。由于鉻在鐵素體中的擴散比在奧氏體中的快，故為了克服焊縫高溫區(qū)的貧鉻帶，只需650~800℃短時間保溫，即可使過飽和的碳和氮能完全析出，而鉻又來得及補充到貧鉻區(qū)，從而恢復到原來的

4、耐蝕性。若在600℃較長時間保溫或焊接接頭自例X!℃以上緩慢冷卻，使碳、氮化物充分析出，達到或接近鋼材退火狀態(tài)下固溶的碳和氮含量的平衡值時，仍能保持其耐蝕性。超高純度高鉻鐵素體不銹鋼主要化學成分有Cr、Mo和C、N。其中C+N總含量不等，都存在一個晶間腐蝕的敏化臨界溫度區(qū)，即超過或低于此區(qū)域不會產(chǎn)生晶間腐蝕。同時還有一個臨界敏化時間區(qū)，即在這個區(qū)時間之前的一段時間，即使在敏化臨界溫度也不會產(chǎn)生晶間腐蝕。因此，超高純度高鉻鐵素體不銹鋼必須滿足既在敏化臨界溫度區(qū)，又在臨界敏化時間區(qū)內(nèi)才有可能產(chǎn)生晶間腐蝕。無論普通純度鐵素體型不銹鋼還是超高純度鐵素體型不銹鋼焊接接頭的晶間腐

5、蝕傾向都與其合金元素的含量有關(guān)。隨著鋼中碳和氮的總含量降低，晶間腐蝕傾向減小。相可以降低氮在高鉻鐵素體不銹鋼中的擴散速度.有助于臨界敏化時間向后移動較長的時間，因此含有鑰的高鉻鐵素體不銹鋼具有較高的抗敏化性能。合金元素鐵和妮為穩(wěn)定化元素，能優(yōu)先于鉻和碳、氮形成化合物，避免貧鉻區(qū)的形成。（2）焊接接頭的脆化鐵素體不銹鋼的晶粒在900℃以上極易粗化；加熱至475℃附近或自高溫緩冷至475℃附近；在550~820℃溫度區(qū)間停留均使接頭的塑性、韌性降低而脆化。1）高溫脆性。鐵素體不銹鋼焊接接頭加熱至950~1000℃以上后急冷至室溫，焊接熱影響區(qū)的塑性和韌性顯著降低，稱為“高

6、溫脆性”。其脆化程度與合金元家碳和氮的含量有關(guān)。碳、氮含量越高，焊接熱影響區(qū)脆化程度就越嚴重。焊接接頭冷卻速度越快，其韌性下降值越多；如果空冷或緩冷，則對塑性影響不大。這是由于快速冷卻過程中，基體位錯上析出細小分散的碳、氮化合物，阻礙位錯運動，此時強度提高而塑性明顯下降；緩冷時，位錯上沒有析出物，塑性不會降低。這種高溫脆性+分有害，同時耐蝕性也顯著降低。因此，減少C、N含量，對提高焊縫質(zhì)量是有利的。出現(xiàn)高溫脆性的焊接接頭，若重新加熱至750~850℃，則可以恢復其塑性。2）σ相脆化。普通純度鐵素體不銹鋼中Cr大于21%時，若在520~820℃之間長時間加熱，即可析出σ

7、相。σ相的形成與焊縫金屬中的化學成分、組織、加熱溫度、保溫時間以及預先冷變形等因家有關(guān)。鋼中促進鐵素體形成的元素如鋁、硅、鉬、鐵和鈮均能弧烈地增大產(chǎn)生σ相的傾向；錳能使高鉻鋼形成。相所需絡(luò)的含量降低；而碳和氮能穩(wěn)定奧氏體相并能與鉻形成化合物，會使形成。相所需鉻含t增加；鑲能使形成訪相所需溫度提高。由于σ相的形成有賴于Cr、Fe等原子的擴散遷移，故形成速度較慢。對于長期工作于σ相形成溫度區(qū)的鐵素休型耐熱鋼的焊接高溫構(gòu)件而言，必須引起足夠的重視。3）475℃脆化。Cr大于15%的普通純度鐵素體不銹鋼在400~500℃長期加熱后，即可出現(xiàn)475脆性。隨著鉻