铁素体不锈钢焊接.ppt

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1、铁素体不锈钢的焊接4.3铁素体不锈钢的焊接铁素体不锈钢的焊接特点分为普通铁素体不锈钢和超纯铁素体不锈钢两大类，钢中的铁素体化元素（Cr、Mo、Al或Ti等）较多，奥氏体化元素（C、Ni、Mn等）含量较低。铁素体不锈钢成本低，抗氧化性好，尤其是抗应力腐蚀开裂性能强于奥氏体不锈钢。加热过程中始终是铁素体组织，在焊后冷却过程中不出现奥氏体向马氏体转变的淬硬现象，但HAZ由于高温而促成铁素体晶粒粗大，降低接头的韧性，焊接性较差。随着真空和保护气氛精练技术的发展，已生产出间隙元素(C+N)含量极低、焊接性良好的超纯铁素体不锈钢并得到应用。4.3.1铁素体不锈钢的焊接性分析1.

2、焊接接头晶间腐蚀(1)高铬铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比，高铬铁素体不锈钢加热到950℃以上冷却后，将产生敏化腐蚀，而在700~850℃短时保温退火处理，耐蚀性可恢复。由1100℃水淬或空冷都产生严重腐蚀。因此高铬铁素体不锈钢HAZ，由于受到热循环高温作用产生敏化，在强氧化性酸中产生晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的位置在邻近焊缝的高温区。(2)超纯铁素体不锈钢C+N总量是影响超纯铁素体不锈钢晶间腐蚀的主要因素。在超纯铁素体不锈钢中严格控制了钢中C+N含量，一般控制在0.035%~0.045%、0.030%、0.010%~0.015%三个水平。还添加必要的合金元素进一步提高耐

3、腐蚀性及其他综合性能。对高纯铁素体不锈钢，易引起敏化的加热温度是1100~1200℃，正是C、N化物大量溶解的温度。冷却过程，约在950~500℃，过饱和的C、N将重新析出。这种析出是否引起贫铬现象与碳氮含量、过饱和程度、冷却速度以及其它合金元素（如Mo、Ti、Nb等）含量有关。(3)防止晶间腐蚀措施1)控制化学成分①降低母材及焊缝C含量，可采用超低碳母材（C≤0.03%）和超低碳焊丝（C≤0.02%）；②将工件再次加热到650~850℃，并缓慢冷却，使晶粒内部的Cr原子能充分向晶界贫铬区扩散，可消除晶间腐蚀；③加入强碳化物元素，如Ti（Ti=5×C%）、Nb等，通

4、过Ti、Nb与C的结合降低C含量和避免形成Cr23C6，可以提高抗晶间腐蚀能力。2)工艺措施通过采用小线能量、强制冷却等方法，降低HAZ敏化温度区的停留时间，使之处于一次稳定状态。3)焊后热处理①固溶处理加热到1050~1150℃，使Cr23C6重新溶入奥氏体中，通过水淬快冷，使之来不及析出，从而达到一次稳定状态；②稳定化处理加热到850℃，保温2h，然后空冷，使Cr23C6充分析出，奥氏体中Cr扩散均匀，达到二次稳定状态，消除晶间腐蚀；2.热影响区脆化主要包括粗晶脆化、σ相脆化和475℃脆化。(1)粗晶脆化F不锈钢不发生相变，加热时有强烈的晶粒长大倾向。焊缝和HA

5、Z近缝区被加热到950℃以上，晶粒严重长大，又不能用热处理的方法使之细化，降低了HAZ韧性，导致粗晶脆化。晶粒粗化的程度取决于加热温度和时间，因此焊接时尽量缩短在950℃以上高温的停留时间。(2)σ相脆化σ相是一种Fe、Cr金属间化合物，具有复杂的晶体结构。焊后850~650℃温度区间冷却速度缓慢，δ铁素体会向σ相转化。Fe-Cr合金中Cr>20%时即可产生σ相。Mn、Si、Mo、W，会促使在较低Cr含r量下形成σ相，如FeCrMo。σ相硬度高（>68HRC），主要析集于柱状晶的晶界，从而导致接头的韧性降低。(3)475℃脆化Cr>15%的铁素体不锈钢，在430~4

6、80℃温度区间长时间加热并缓慢冷却，导致在常温时或负温时出现475℃脆化现象。造成475℃脆化的主要原因是在Fe-Cr系中共析反应沉淀析出富Cr的a’相（体心立方结构）所致。杂质（S、P、O、N、H）也会促进475℃脆化。高Cr铁素体钢的室温韧性防止焊缝和热影响区的脆化措施①选用含少量Ti元素的母材，以防止粗晶脆化；②减小475℃脆化，无论是母材或焊缝金属均应最大限度地提高其纯度；③采用小焊接热输入，缩短在950℃以上高温停留的时间，焊件避免用冲击整形；④缩短在475℃和σ相脆化温度区间停留的时间。一旦产生475℃脆化，可以在600℃以上短时加热、空冷。产生σ相脆化

7、，可加热到930~980℃后急冷的方法进行消除；⑤预热温度一般不超过150℃。4.3.2铁素体钢焊接工艺特点(1)焊接方法高铬铁素体不锈钢采用：SMAW、TIG/MIG、SAW、PAW、EBW等焊接方法。高纯铁素体不锈钢主要采用：TIG/MIG、PAW、电EBW等获得良好保护的焊接方法，也用SMAW。(2)焊接材料焊接填充金属分三类：同质铁素体、奥氏体不锈钢和镍基合金。同质焊缝与母材有一样的颜色，相同的线膨胀系数和近似的耐腐蚀性，颜色一致，但抗裂性能不高。要求焊缝有更好的塑性时，可采用铬镍奥氏体类型的焊条和焊丝。使用奥氏体型焊丝，可采用埋弧焊，参考舍夫勒焊缝组织