铁素体及马氏体不锈钢的焊接.doc

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1、铁素体及马氏体不锈钢的焊接1.铁素体不锈铜的类型（1）普通铁素体钢包括:1）低Cr（12%~14%）钢。2）中Cr（16%~18%}钢。低、中Cr钢，只有碳含量低时才是铁素体组织。3）高Cr（25%~30%）钢。（2）高纯度铁素体钢，钢中C+N的含量限制很严，可有以下三种:1）C+N≤0.035%~0.045%。2）C+N≤0.03%。3）C+N≤0.01%~0.015%。2.焊接性分析铁素体型不锈钢一般都是在室温下具有纯铁素体组织，塑性、韧性良好。由于铁素体的线膨胀系数较奥氏体的小，其焊接热裂纹和冷裂纹的间题并不突出。通常说，铁素体型不锈钢不如奥氏体不锈钢的好焊，主

2、要是指焊接过程中可能导致焊接接头的塑性、韧性降低即发生脆化的问题。此外，铁素体不锈钢的耐蚀性及高温下长期服役可能出现的脆化也是焊接过程中不可忽视的问题。高纯铁素体钢比普通铁素体钢的焊接性要好得多。（1）焊接接头的晶间腐蚀含碳量0.05%~0.1%的普通铁素体铬钢发生腐蚀的条件和奥氏体铬一镍钢稍有不同。从900℃以上快速冷却，铁素体铬不锈钢对腐蚀很敏感，但经过650~800℃的回火后，又可恢复其耐蚀性。所以，焊接接头产生晶间腐蚀的位置是紧挨焊缝的高温区。普通纯铁素体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀机理与奥氏体型的相同，认为符合贫铬理论。铁素体型不锈钢一般在退火状态下焊接，其组织

3、为固溶微量碳和氮的铁素体及少量均匀分布的碳和氮的化合物。当焊接温度高于950℃时，碳、氮的化合物逐步溶解到铁素体相之中，得到碳、氮过饱和固溶体。由于碳、氮在铁素体中的扩散速度比在奥氏体快得多，在焊后冷却过程巾，甚至在摔火冷却过程中，都来得及扩散到晶界区。加之晶界的碳、氮的浓度高于晶内，故在晶界上沉淀出碳化物和氮化物。由于铬的扩散速度慢，导致在晶界上出现贫铬区。在腐蚀介质的作用下即可出现晶间腐蚀。由于铬在铁素体中的扩散比在奥氏体中的快，故为了克服焊缝高温区的贫铬带，只需650~800℃短时间保温，即可使过饱和的碳和氮能完全析出，而铬又来得及补充到贫铬区，从而恢复到原来的

4、耐蚀性。若在600℃较长时间保温或焊接接头自例X!℃以上缓慢冷却，使碳、氮化物充分析出，达到或接近钢材退火状态下固溶的碳和氮含量的平衡值时，仍能保持其耐蚀性。超高纯度高铬铁素体不锈钢主要化学成分有Cr、Mo和C、N。其中C+N总含量不等，都存在一个晶间腐蚀的敏化临界温度区，即超过或低于此区域不会产生晶间腐蚀。同时还有一个临界敏化时间区，即在这个区时间之前的一段时间，即使在敏化临界温度也不会产生晶间腐蚀。因此，超高纯度高铬铁素体不锈钢必须满足既在敏化临界温度区，又在临界敏化时间区内才有可能产生晶间腐蚀。无论普通纯度铁素体型不锈钢还是超高纯度铁素体型不锈钢焊接接头的晶间腐

5、蚀倾向都与其合金元素的含量有关。随着钢中碳和氮的总含量降低，晶间腐蚀倾向减小。相可以降低氮在高铬铁素体不锈钢中的扩散速度.有助于临界敏化时间向后移动较长的时间，因此含有钥的高铬铁素体不锈钢具有较高的抗敏化性能。合金元素铁和妮为稳定化元素，能优先于铬和碳、氮形成化合物，避免贫铬区的形成。（2）焊接接头的脆化铁素体不锈钢的晶粒在900℃以上极易粗化；加热至475℃附近或自高温缓冷至475℃附近；在550~820℃温度区间停留均使接头的塑性、韧性降低而脆化。1）高温脆性。铁素体不锈钢焊接接头加热至950~1000℃以上后急冷至室温，焊接热影响区的塑性和韧性显著降低，称为“高

6、温脆性”。其脆化程度与合金元家碳和氮的含量有关。碳、氮含量越高，焊接热影响区脆化程度就越严重。焊接接头冷却速度越快，其韧性下降值越多；如果空冷或缓冷，则对塑性影响不大。这是由于快速冷却过程中，基体位错上析出细小分散的碳、氮化合物，阻碍位错运动，此时强度提高而塑性明显下降；缓冷时，位错上没有析出物，塑性不会降低。这种高温脆性+分有害，同时耐蚀性也显著降低。因此，减少C、N含量，对提高焊缝质量是有利的。出现高温脆性的焊接接头，若重新加热至750~850℃，则可以恢复其塑性。2）σ相脆化。普通纯度铁素体不锈钢中Cr大于21%时，若在520~820℃之间长时间加热，即可析出σ

7、相。σ相的形成与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温度、保温时间以及预先冷变形等因家有关。钢中促进铁素体形成的元素如铝、硅、钼、铁和铌均能弧烈地增大产生σ相的倾向；锰能使高铬钢形成。相所需络的含量降低；而碳和氮能稳定奥氏体相并能与铬形成化合物，会使形成。相所需铬含t增加；镶能使形成访相所需温度提高。由于σ相的形成有赖于Cr、Fe等原子的扩散迁移，故形成速度较慢。对于长期工作于σ相形成温度区的铁素休型耐热钢的焊接高温构件而言，必须引起足够的重视。3）475℃脆化。Cr大于15%的普通纯度铁素体不锈钢在400~500℃长期加热后，即可出现475脆性。随着铬