第二章+异种钢的焊接作业精要.ppt

第二章 异种钢的焊接 三、不锈钢的性能 电化学腐蚀过程示意图 珠光体电化学腐蚀示意图 一、A不锈钢的焊接 焊接接头的晶间腐蚀区 A、焊缝区腐蚀 ① 焊态下已有Cr23C6析出，如多层焊的重复加热区域 ② 接头在焊态下无贫铬层，焊后经敏化处理，有发生倾向 B、HAZ敏化区 在焊接热影响区峰值温度处于敏化温度区间的部位所发生的腐蚀 温度范围：600-1000℃ 普通的18-8钢才有敏化区，含Ti、Nb的和超低碳的18-8钢不易出现 C、刀状腐蚀 发生部位：在熔合区产生的晶间腐蚀 发生材质：含有铌、钛的18-8钢的过热区，如0Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni11Nb等，超低碳时也不容易发生。 产生原因： 焊接时，过热区的峰值温度高达1200℃以上，钢中的TiC溶人奥氏体，分解出的碳在冷却过程中偏聚在晶界形成过饱和状态，而钛则因扩散能力远比碳低而留于晶内。当接头在敏化温度区间（450-850℃）再次加热，过饱和的碳在晶间以Cr23C6形式析出，在晶界形成贫铬层，使耐腐蚀能力降低。 （2）应力腐蚀开裂 导热性差、线胀系数大，焊接残余应力大 介质：氯化物、氟化物 防止措施 A、选择合适的材料 B、消除产品残余应力 C、改进结构设计和加工工艺 D、进行防腐蚀处理，保护奥氏体不锈钢表面的钝化膜 （4）热裂纹 原因：（1）δ打乱A方向性，细化晶粒，低熔点杂质被δ分散和隔开，避免低熔点杂质呈连续网状分布，阻碍热裂纹扩展和延伸；（2）δ能溶解较多的S、P，使其在晶界上数量大大减少，提高抗裂能力。 2、焊接工艺要点 双相不锈钢具有良好的焊接性 如果选用合适的焊接材料则不会发生焊接热裂纹和冷裂纹； 焊接接头的力学性能基本上能够满足焊接结构的使用性能要求； 焊接接头具有良好的耐应力腐蚀能力，耐点蚀和缝蚀的能力也均优于奥氏体不锈钢，抗晶间腐蚀能力和奥氏体不锈钢相当。 但焊接接头近缝区受到焊接热循环的影响，其过热区的铁素体晶粒不可避免地会粗大，从而将降低该区域的耐蚀性。 习 题 ④ 改变焊缝的组织状态：使焊缝由单一的γ相改变为γ+δ双相。 原因：δ相可以打乱粗大的柱状树枝晶，使面积较小而直的晶界变为曲折的晶界，从而破坏腐蚀通道； 铬在δ相中溶解度大，有良好的供铬条件，从而减少贫铬层形成。 δ相量： 4％-12％ ，最好5％左右。 δ相过多： ①有脆化倾向，过量δ存在多层焊时易形成σ相； ②因δ相与γ相之电极电位不同，还会引起选择性腐蚀。 ⑤ 稳定化处理：T＝1050-1150℃，让全部溶于固溶体并形成稳定碳化物 ⑥ 操作上：尽量采用窄焊缝，多道多层焊，焊接区快速冷却，焊缝背面可用纯铜垫 防治措施： 采用含钛、铌或低碳18-8钢 选用较低线能量、快速冷却的工艺 采用固溶处理或稳定化退火 产生条件：高温加热+中温敏化相继作用 防治措施： （1）降低含碳量：一般要求WC0.06% （2）减少近缝区的过热:选用小线能量 （3）避免在敏化温度下工作 （4）焊后热处理：固溶处理、稳定化处理。 （5）合理安排焊接顺序：与腐蚀介质接触的焊缝应尽可能最后焊接。与腐蚀介质接触的焊缝无法最后焊接时．应调整焊接参数，使后焊焊缝的敏化区不要与第一面焊缝表面的过热区重合。 （3）点腐蚀 含Mo钢耐点蚀能力强；TIG自熔焊接所形成焊缝易形成点蚀。 产生部位：焊缝中的不完全混合区 预防措施： A、不进行自熔焊接； B、焊接材料与母材“超合金化”匹配； C、考虑木材的稀释作用，以保证足够的合金含量； D、提高Ni含量，必要时用Ni基合金焊材。 焊缝中主要是结晶裂纹，热影响区及多层焊层间金属，则多为高温液化裂纹。 产生原因： A、奥氏体钢是单相组织，焊缝从凝固冷却到室温不发生相变．很容易形成方向性很强的粗大柱状晶组织 B、奥氏体钢中合金元素的品种多，数量大，不仅硫、磷等杂质会与铁形成低熔点共晶，合金元素之间或与杂质间作用也可形成低熔点化合物或共晶。 C、热导率低，热膨胀系数大，局部加热时温度分布不均匀，收缩量大等都将使接头在冷却过程中产生较大的内应力。 防止措施： A、控制钢材中的硫磷含量，含镍量越高，控制越严； B、合理进行合金化 ：如在单相稳定奥氏体钢中适当增加Mn、C、N的含量，可以改善抗裂性（合金中有Cu时，Mn与Cu共存将促进偏析而使裂纹增加，此时不能提高含Mn量 ） ；对18-8不锈钢，当焊接材料的Cr/Ni1.6时，易产生热裂纹，Cr/Ni