双相不锈钢焊接接头的析出现象.ppt

第4章 不锈钢及耐热钢的焊接 不锈钢是耐蚀和耐热高合金钢的统称。不锈钢通常含有Cr（wCr≥12%）、Ni、Mn、Mo等元素，具有良好的耐腐蚀性、耐热性和较好的力学性能，适于制造要求耐腐蚀、抗氧化、耐高温和超低温的零部件和设备，应用十分广泛，其焊接具有特殊性。 4.1 不锈钢及耐热钢的分类及特性 4.1.1 不锈钢的基本定义 不锈钢的定义 不锈钢是指能耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的，具有高度化学稳定性的合金钢的总称 4.1.2 不锈钢及耐热钢的分类 1．按主要化学成分分类 (1) 铬不锈钢 指Cr的质量分数介于12%～30%之间的不锈钢，其基本类型为Cr13型。 (2) 铬镍不锈钢 指Cr的质量分数介于12%～30%，Ni的质量分数介于6%～12%和含其他少量元素的钢种，基本类型为Cr18Ni9钢。 (3) 铬锰氮不锈钢 属于节镍型奥氏体不锈钢，化学成分中部分镍被锰、氮替代，可减少镍的含量。这类钢种如1Cr18Mn8Ni5N、1Cr18Mn6Ni5N等。 2．按用途分类 (1)不锈钢（指习惯型含义） (2) 抗氧化钢 (3) 热强钢 3．按组织分类 按空冷后室温来分类，是应用最广泛的分类方法。 (1)奥氏体钢 是在高铬不锈钢中添加适当的镍（镍的质量分数为8%～25%）而形成的具有奥氏体组织的不锈钢。它是应用最广的一类，以高Cr-Ni钢最为典型。 (2) 铁素体钢 显微组织为铁素体，铬的质量分数在11.5%～32.0%范围。主要用作耐热钢（抗氧化钢），也用作耐蚀钢，如1Cr17、1Cr25Si2。铁素体钢以退火状态供货。 (3) 马氏体钢 显微组织为马氏体，这类钢中铬的质量分数为11.5%～18.0%。 Cr13系列最为典型 ， 如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13及1Cr17Ni12，常用作不锈钢。热处理对马氏体钢力学性能影响很大，须根据要求规定供货状态，或者是退火态，或者是淬火回火态。 (4) 铁素体－奥氏体双相钢 钢中铁素体δ占60﹪～40﹪，奥氏体γ占40﹪～60﹪，故常称为双相不锈钢。这类钢具有极其优异的抗腐蚀性能。 (5) 沉淀硬化钢 经时效强化处理以形成析出硬化相的高强钢，主要用作高强度不锈钢。典型钢种，如0Cr17Ni4Cu4Nb，简称17-4PH；半奥氏体（奥氏体＋马氏体）沉淀硬化钢，如0Cr17Ni7Al，简称17-7PH。所以，也常称这类钢为PH不锈钢（Precipitation Hardening Stainless Steels）。 4.1.3 不锈钢及耐热钢的特性 1．不锈钢的物理性能 不锈钢的物理性能对焊接性构成影响的主要有两方面： 1 、导热系数λ小，仅为低碳钢的1/3 2 、热膨胀系数大，比低碳钢大50% 2．不锈钢的耐蚀性能 不锈钢的主要腐蚀形式有均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等。 （1）均匀腐蚀 均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象。 (2) 点腐蚀 点腐蚀是指在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微，而分散发生高度的局部腐蚀，又称坑蚀或孔蚀（Pitting Corrosion），常见蚀点的尺寸小于1mm，深度往往大于表面孔径，轻者有较浅的蚀坑，严重的甚至形成穿孔。不锈钢常因Cl－的存在而使钝化层局部破坏以至形成腐蚀坑。 (3) 缝隙腐蚀 在电解液中，如在氯离子环境中，不锈钢间或与异物接触的表面间存在间隙时，缝隙中溶液流动将发生迟滞现象，以至溶液局部Cl－浓化，形成浓差电池，从而导致缝隙中不锈钢钝化膜吸附Cl－而被局部破坏的现象称为缝隙腐蚀 (4) 晶间腐蚀 在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象。受这种腐蚀的设备或零件，外观虽呈金属光泽，但因晶粒彼此间已失去联系，敲击时已无金属的声音，钢质变脆。晶间腐蚀多半与晶界层“贫铬”现象有联系。 (5) 应力腐蚀 也称应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking，简称SCC），是指不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现的低于强度极限的脆性开裂现象。不锈钢的应力腐蚀大部分是由氯引起的。高浓度苛性碱、硫酸水溶液等也会引起应力腐蚀。 3．不锈钢及耐热钢的高温性能 耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时又有足够的强度即热强性。 (1)高温性能 不锈钢表面形成的钝化膜不仅具有抗氧化和耐腐蚀的性能，而且还可提高使用温度。 (2) 合金化问题 耐热钢的高温性能中首先要保证抗氧化性能。为此钢中一般均含有Cr、Si或Al，可形成