18-8不锈钢与3Cr13钢的焊接工艺研究.doc

作者：刘天民 - 相关文章*18-8不锈钢与3Cr13钢的焊接工艺研究 刘天民　　午秀芝 摘　要：18-8不锈钢与3Cr13钢的焊接，为异种金属的焊接。根据金属的可焊性组织与成分的分析研究，初步选择了3种焊接材料，进行了不同焊接工艺的试验，最终确定了A307焊接材料和相应的焊接工艺，成功地进行了焊接。关键词：异种金属　18-8钢　3Cr13分类号：TG 457.11 THE WELDING TECHNIQUE OF STAINLESS STEEL 18-8 AND 3Cr13 Liu Tianmin(Mechanical Factory,Lanzhou Railway Institute,Lanzhou 730070 China)Wu Xiuzhi(Commercial Mechanical Institute of Gansu,Lanzhou 730050 China) ABSTRACT　The welding of stainless steel 18-8 with 3Cr13 is one between two different metals.According to the constitutions and elements of these two steels,the test on welding technique was carried out.The two steels can be welded successfully by selecting an A307 welding rod.KEY WORDS different metals,steel 18-8,3Cr13 　　18-8不锈钢与3Cr13钢的焊接工艺，从组织上来说属于异种钢的焊接，根据这两种钢的可焊性分析，分别做以下几个方面的研究。1　可焊性分析　　18-8不锈钢属于奥氏体不锈钢，可焊性比较好。这类钢焊接时要特别注意接头在450到850的停留时间，其原因是容易产生晶间腐蚀和热裂等缺陷。在操作时应取小电流，快焊速，多层多道不作横向摆动，来减小焊接线能量，控制层间温度。也可以采取水冷的方法，以缩短接头在焊接热影响区的停留时间。　　3Cr13钢属于马氏体不锈钢，含碳量较高，有较强的淬硬倾向。在热影响区易产生粗大的马氏体组织，焊接时残余应力较大，冷裂倾向就更大。为了防止焊接接头的淬硬倾向和冷裂，除选用低氢型焊接材料外，还应采取焊前预热和焊后缓冷措施。操作时应适当加大线能量，焊后再进行高温回火以消除应力，来改善接头的组织性能。图1　Cr和Ni的交点 2　奥氏和马氏体钢的焊接分析 2.1　焊缝金相组织分析　　18-8钢与3Cr13钢焊接时，焊缝金属的组织，可通过它们的Cr含量和Ni含量在图1所示的组织中找出可能形成的金相组织。　　这两种金属的Cr、Ni含量可按下式计算：　　Cr%=(Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb)%　　Ni%=(Ni+30C+0.5Mn)%　　表1给出了这两种材料的Cr和Ni的计算结果。　　根据这一计算结果，在图1中找出3Cr13钢的Cr、Ni的交点1，该点组织为A+M；18-8钢的Cr、Ni的交点2，该点组织为A+0～5%F。在焊接时，将两种材料熔化在一起，如果是不同焊接材料，基本金属熔化各占焊缝金属的一半，可在1～2点连线上找出中点3，3点的组织为A-Mo，说明焊缝组织中可能会形成马氏体，容易形成淬硬倾向和裂缝。为改善焊缝组织，只有通过选择合适的填充金属来调节焊缝成分及选择可行的焊接工艺。 表1　18-8钢和3Cr13钢的质量分数及Cr、Ni含量 基本金属 元素质量分数％ Cr% Ni% 图中位置 Cr Mn Si Cr Ni 18-8 0.12 2 1 18 9 19.5 13.6 2 3Cr13 0.3 0.6 0.6 13 0 13.9 9.9 1 2.2　焊接材料的选择　　先选择A102、A307、A407，3种焊条进行比较。3种焊条的成分质量及Cr、Ni含量见表2，根据Cr、Ni值，在组织图中分别找出点4，6，8，连接3～4，3～6，3～8。假定熔合比为40%，按比例在连线上分别找出点5，7，9。点5的组织接近A-M，如果熔合比小于40%，则焊缝可能形成A-Mo当点7的组织为A-0～5%F，如熔合比略有改变，焊缝仍属于A+5%F的双相组织。点9的组织为A，不管熔合比大小如何改变，焊缝组织均为A，因此，3Cr13马氏体钢和18-8奥氏体钢焊接时，如果用A102焊条，接头有产生冷裂缝的倾向，如果选用A407焊条，接头组织也有产生热裂缝的倾向，而采用A307焊条，则改善调整焊缝化学成分与组织，得到具有良好抗裂性的A+0～5%F双相组织。 表2　焊条成分