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《焊接論文 奧氏體不銹鋼和珠光體剛焊接.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、奧氏體不銹鋼和珠光體剛焊接摘要珠光體鋼和奧氏體鋼是兩種組織和成分都不相同的鋼種。因此，這兩類鋼焊接在一起，焊縫金屬是由兩種不同類型的母材以及填充金屬材料熔合而成的，因產(chǎn)生稀釋反應、碳擴散反應等，從而增加了焊接難度。通過焊接試驗及實踐證明，采用隔離層焊接方法及合理的焊接工藝規(guī)范、合適的焊接材料，可取得異種鋼焊接的優(yōu)質(zhì)接頭。一、奧氏體不銹鋼與珠光體剛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，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。此類鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，如果含有Mo、C
2、u等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸具有良好的耐蝕性。由于奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應用。珠光體鋼是在正火狀態(tài)下，具有珠光體和鐵素體顯微組織的鋼。該鋼種合金元素含量少，工藝性能好，工作溫度最高可達600℃，又稱珠光體熱強鋼或珠光體耐熱鋼。按用途這類鋼又可分為鍋爐管用鋼、氣包用鋼、緊固件用鋼和轉(zhuǎn)子用鋼。二、奧氏體不銹鋼與珠光體剛焊接易出現(xiàn)的問題由于兩種鋼的組織
3、和成分都有很大區(qū)別，因此焊接時易出現(xiàn)一系列的問題。1、焊縫的稀釋由于珠光體鋼合金元素含量相對較低所以它對整個焊縫金屬的合金具有稀釋作用從而使焊縫的奧氏體形成元素含量減少結(jié)果焊縫中可能會出現(xiàn)馬氏體組織導致焊接接頭性能惡化嚴重時甚至可能出現(xiàn)裂紋。焊縫的組織決定于焊縫的成分而焊縫的成分決定于母材的熔入量即熔合比。因此一定的熔合比決定了一定的焊縫成分和組織。熔合比發(fā)生變化時焊縫的成分和組織都要隨之發(fā)生相應的變化。2、過渡層的形成上面討論的是當母材與填充金屬材料均勻混合的情況下珠光體鋼母材對整個焊縫的稀釋作用。事實上在焊接
4、熱源作用下熔化的母材和填充金屬材料相互混合的程度在熔池邊緣是不相同的。在熔池邊緣液態(tài)金屬溫度較低流動性較差在液態(tài)停留時間較短。由于珠光體鋼與奧氏體鋼填充金屬材料的成分相差懸殊。在熔池邊緣上熔化的母材與填充金屬就不能很好地熔合結(jié)果在珠光體鋼這一側(cè)焊縫金屬中珠光體鋼母材所占的比例較大而且越靠近熔合線母材所占的比例越大。所以珠光體鋼和奧氏體鋼焊接時在緊靠珠光體鋼一側(cè)熔合線的焊縫金屬中會形成和焊縫金屬內(nèi)部成分不同的過渡層。離熔合線越近珠光體的稀釋作用越強烈過渡層中含鉻、鎳量也越小因此其鉻當量和鎳當量也相應減少。3、熔合區(qū)
5、碳擴散層的形成奧氏體鋼和珠光體鋼組成的焊接接頭中由于珠光體鋼的含碳量較高但合金元素含量較少主要指碳化物形成元素而奧氏體鋼則相反這樣在熔合區(qū)珠光體鋼一側(cè)的碳和碳化物形成元素含量差。當接頭在溫度高于350400℃長期工作時熔合區(qū)便出現(xiàn)明顯的碳的擴散即碳從珠光體鋼一側(cè)通過熔合區(qū)向奧氏體焊縫擴散。結(jié)果在靠近熔合區(qū)的珠光體鋼母材上形成了一層脫碳軟化層在奧氏體焊縫一側(cè)產(chǎn)生了增碳硬化層。4、焊接接頭處應力的形成由于奧氏體鋼和焊縫金屬的線膨脹系數(shù)比珠光體鋼大30%～50%而熱導率卻只有珠光體鋼的50%左右。因此這種異種鋼的焊接接
6、頭將會產(chǎn)生很大的熱應力特別當溫度變化速度較快時由熱應力引起的熱沖擊力像合金鋼淬火一樣容易引起焊件開裂。此外在交變溫度條件下工作時由于珠光體鋼一側(cè)抗氧化性能較差易被氧化形成缺口在反復熱應力的作用下缺口便沿著薄弱的脫碳層擴展形成所謂熱疲勞裂紋。這類異種鋼焊接接頭加熱到高溫時借助于松弛過程能降低焊接殘余應力但在隨后冷卻過程中由于母材和焊縫金屬熱物理性能的差異不可避免地又會產(chǎn)生新的殘余應力。所以這類異種鋼接頭焊后熱處理并不能消除殘余應力只能引起應力的重新分布這一點與同種金屬的焊接有很大的不同。5、延遲裂紋氫的形成延遲裂紋
7、氫在不同的組織中溶解度并不相同并且與溫度有關。當溫度為500℃時氫在奧氏體組織中的溶解度為4cm3/lOOg，而在鐵素體組織珠光體是滲碳體和鐵素體的機械混合物中為0.75cm3/lOOg，在100℃時氫在奧氏體組織中的溶解度降到0.9cm3/lOOg，在鐵素體組織中的溶解度只有0.2cm3/lOOg。這類異種鋼的焊接熔池在結(jié)晶過程中既有奧氏體組織又有鐵素體組織兩者相互接近氣體可以進行擴散使擴散氫得以聚集為產(chǎn)生延遲裂紋創(chuàng)造了條件使焊接接頭受到破壞。三、焊接方法奧氏體不銹鋼與珠光體鋼焊接時采用的焊接方法是焊條電弧焊。
8、1、手工電弧焊焊接過程中，在電弧高熱作用下，焊條和被焊金屬局部熔化。由于電弧的吹力作用，在被焊金屬上形成了一個橢圓形充滿液體金屬的熔池。同時熔化了的焊條金屬向熔池過渡。2、氬弧焊在電弧焊的周圍通上氬弧保護性氣體,將空氣隔離在焊區(qū)之外，防止焊區(qū)的氧化。3、CO2焊CO2氣體保護焊是以可熔化的金屬焊絲作電極，并有CO2氣體作保護的電弧焊。用于焊接的CO2氣體，其純度要求≥99
