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铁素体不锈钢的焊接与焊接性

文章来源: 文章作者: 更新时间:2015-08-05 17:01:57 点击次数:

铁素体不锈钢的焊接与焊接性

  铁素体不锈钢的焊接

  铁素体不锈钢在高温下可能会或根本不出现少量的奥氏体组织,故在焊接热循环作用下可能或根本不出现马氏体组织,焊接后不会出现强度显著下降或淬火硬化问题。因此,焊接接头的室温强度不是焊接的主要问题;由于热膨胀系数低,故焊接热裂纹和冷裂纹也不是主要矛盾。但焊接接头的塑、韧性降低,即发生脆化,以及耐腐蚀性必须重视。

  铁素体不锈钢的焊接特性

  铁素体不锈钢热膨胀系数小,S、P等杂质在铁素体中溶解度大,Si、Nb等是铁素体形成元素,故焊缝结晶时不易形成低熔点共晶,热裂倾向小;焊接热影响区超过临界温度区域形成马氏体的数量极少,故脆硬倾向很小。

  由Cr及Al、Nb、Mo、Ti等添加元素来防止在焊接受热过程中形成奥氏体,故在焊后冷却过程中不会出现奥氏体向马氏体转变的脆硬现象。但焊接热所形成的热影响区近缝带,由于高温而促成铁素体晶粒粗大,明显降低了接头韧性,且无法通过热处理加以改善。

  因同质焊缝及热影响区在焊接过程中C、N化合物析出和晶粒长大的作用,导致铁素体不锈钢焊接接头脆化。由于C、N在铁素体不锈钢中的溶解度极低,在950℃以后迅速析出,故同质焊材的焊缝和热影响区在焊后冷却过程中会析出C、N化合物,引起脆化,提高晶间腐蚀敏感性。

  铁素体不锈钢在热影响区产生晶间腐蚀的部位更接近熔合线。Cr在铁素体不锈钢中的扩散速度远比在奥氏体不锈钢中的快,只需700~900℃范围内短时间保温即可使Cr向贫铬区扩散,恢复焊接接头的耐腐蚀性能。

  铁素体不锈钢的焊接方法

  焊接材料

  要求焊缝金属与母材有相同的导电、导磁及力学性能和表面色泽时应使用同材质的焊材,但其熔敷金属韧性太低,添加的Al与Ti等铁素体形成元素难以有效过渡到熔池中去,故该类焊材的应用受到一定限制。

  采用奥氏体焊接材料或镍基合金,可提高焊接接头的韧性,免除焊前预热和焊后热处理。

  焊接工艺

  焊接材料与母材的化学成分相同时,须采取措施:焊前预热温度100~200℃,以使被焊材料处于韧性较好的状态和降低焊接接头的应力;随着铬含量的提高,预热温度也应相应提高。

  焊后对焊接接头进行750~800℃退火处理,使过饱和C和N完全析出,使铬充分补充到贫铬区,以恢复其耐蚀性及改善焊接接头塑性;退火后应快冷,以防止475℃脆性产生。采用小的热输入进行施焊,以减少高温脆化和475℃脆性的影响。

  若选用奥氏体不锈钢焊接材料,可免除焊前预热和焊后热处理;不含稳定元素的铁素体不锈钢焊接接头,其热影响区的粗晶脆化和晶间腐蚀问题不会因填充材料的改变而变化。

  奥氏体或奥氏体-铁素体焊缝金属基本上与铁素体不锈钢母材等强度;但在某些腐蚀介质中,该种异质焊接接头的耐腐蚀性可能低于同质接头。

  极低碳高铬铁素体不锈钢薄板焊前可不预热,焊后也无需热处理,但焊缝金属中C加N的含量不高于母材金属含量。

  焊接技巧。焊接材料不得污染;采用小焊接能量、较快的焊接速度等窄焊道焊接;使焊丝受热末端始终处于保护气体中;采用熔化极氩弧焊(MIG)、等离子氩弧焊(PAW)等先进焊接技术;熄弧后继续通保护气体,直至冷却充分;用高纯氩气保护焊接熔池;焊缝背面应采用惰性保护气体;采用水冷铜板,以减少过热,增加冷却速度。

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