第二章+异种钢的焊接文献精要.ppt

第二章 异种钢的焊接 第一节 耐热钢的分类及特点 高温条件下具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢(heat-resisting steels)。 一、按照高温性能分类 抗氧化钢(高温不起皮钢) 一般钢铁在高温下生成松脆多孔的FeO，它与基体结合能力薄弱而易剥落。氧原子容易通过FeO进行扩散，使钢的内部继续进行氧化，最终导致零件破坏。抗氧化钢中加入合金元素铬、硅、铝等，形成一层致密的、高熔点的并牢固覆盖于钢表面的氧化膜(Cr2O3、SiO2、Al2O3)，可将金属与外界高温氧化性气体隔绝，从而避免进一步氧化。 热强钢 金属在高温下的强度有两个特点：一是温度升高，金属原子间结合力减弱和强度下降；二是在再结晶温度上即使金属受的应力不超过该温度下的弹性极限，它也会缓慢地发生塑性变形，且变形量随时间的增长而增大，最后导致金属产生蠕变破坏。 二、按照组织状态分类 根据正火状态组织不同，常用耐热钢分为珠光体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢。 珠光体耐热钢 含碳量0.1～0.4%，加入Cr、Mo、W、V 等主要是强化铁素体，防止高温下片状Fe3C的球化和石墨化，提高钢的高温强度。典型牌号：12CrMo、15CrMoV、25Cr2MoVA 等。 这类钢在正火状态下的显微组织是P+F。由于含碳量较低，合金元素含量少(不超过3～5%)，因而热膨胀系数小，导热性好，并有良好的冷、热加工性能。广泛用于制造工作温度350～600℃的锅炉及管道、压力容器、汽轮机转子等。 马氏体耐热钢 这类钢淬透性好，空冷就能得到马氏体，在小于620℃范围内使用。 常用的钢号 1Cr13、2Cr13及在其基础上发展的1Cr11Mo、 1Cr12WmoV (在500℃以下具有良好的蠕变抗力和优良的消震性，最宜于制造汽轮机叶片，故又称叶片钢。） 4Cr9Si2及4Cr10Si2Mo等铬硅钢是另一类马氏体热强钢，他们含碳量为中碳，主要为提高耐磨性，长用作制造内燃机的气阀，故又称为气阀钢。 铁素体耐热钢 这类钢抗氧化强，但高温强度低、脆性大和焊接性差，多用于受力不大的加热炉部件。 成分及性能特点 在铁素体耐热钢的基础上加入Si、Al等合金元素，提高其抗氧化性能。 典型牌号 1Cr13Si3、1Cr13SiAl、1Cr18Si2等。 奥氏体耐热钢 是在奥氏体不锈钢的基础上加入W、Mo、V、Ti、Nb、Al等元素以强化奥氏体，形成稳定碳化合物和金属间化合物，提高钢的高温强度。不仅有高的抗氧化性(700～900℃)，且在600℃还有足够的强度。这类钢一般在600～700℃范围内使用。 常用的钢号 1Cr18Ni9Ti(18-8型钢)、 4Cr14Ni14W2Mo钢(14-14-2型钢)等。 前者常用于高压锅炉的过热器、化工高压反应器、喷气发动机尾喷管登。后者是应用最多的奥氏体热强钢，它的热强性、组织稳定性及抗氧化性均高于马氏体气阀钢，故常用于制造工作温度≥650℃的内燃机排气阀。 三、新一代耐热钢简介 铁素体耐热钢的最高工作温度为580～590 ℃，这种钢的热膨胀性较高，对应力腐蚀敏感，异种钢接头寿命短，不适合用于高温、高压汽水锅炉及管道。 T91／P91钢 新型铁素体耐热钢T91／P91钢是在9Cr1Mo钢的基础上，采用纯净化、细晶化冶金技术，以及微合金化和控轧、控冷等工艺，开发出的新一代中合金耐热钢。 T122/P122钢 铁素体耐热钢T122/P122(HCM12A)是改进的12Cr钢，添加2％Nb和1％Cu，固溶强化和析出强化的效果都有很大增加，600和650℃的许用应力分别比X20CrMoV121提高113％和168％，具有更高的热强性和耐蚀性。 T23(HCM2S)、T24钢 在T22(2.25Cr-1Mo)钢的基础上吸收了钢102的优点而改进的。它在600℃时的强度比T22高93％，与钢102相当。但由于C含量降低，加工性能和焊接性能优于钢102，在一些情况下可以焊前不预热;当壁厚小于等于8mm时，焊后可不热处理。 奥氏体耐热钢Super304H 是TP304H的改进型，添加了3％Cu和0.4％Nb，从而获得了极高的蠕变断裂强度，在600～650℃下的许用应力比TP304H高30％，这一高强度是奥氏体基体中同时产生NbCrN、Nb、(N、C)、M23C6和细的富铜相沉淀强化的结果。该钢的组织和力学性能稳定，而且价格便宜，是超超临界锅炉过热器、再热器的首选材料。 此外，近年来还通过特定的热加工和热处理工艺开发了TP347HFG钢和HR3C(TP310NbN)钢等新型细晶奥氏体耐热钢。具有极好的抗蒸汽氧化性能