金属材料焊接 教学课件 作者 张连生 主编 第四章　不锈钢的焊接.ppt

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1、金属材料焊接第四章　不锈钢的焊接第四章　不锈钢的焊接第一节　不锈钢的类型及性能第二节　奥氏体不锈钢、双相不锈钢的焊接第三节　铁素体不锈钢的焊接第四节　马氏体不锈钢的焊接复习思考题第一节　不锈钢的类型及性能一、不锈钢的类型不锈钢按照组织类型可分为铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、双相不锈钢(包括奥氏体-铁素体型、奥氏体-马氏体型)和沉淀硬化不锈钢等五种。(一)铁素体不锈钢(二)马氏体不锈钢(三)奥氏体不锈钢1)在0Cr18Ni9的基础上降低含碳量，获得00Cr19Ni10等超低碳不锈钢，提高了耐蚀性；在此

2、基础上加入Mo、Cu、Ti，获得00Cr17Ni14Mo2、00Cr18Ni14Mo2Cu2Ti等，提高了抗还原性酸的能力。2)在0Cr18Ni9的基础上增加含碳量，获得1Cr18Ni9等，提高了强度。第一节　不锈钢的类型及性能3)在0Cr18Ni9的基础上加入Ti、Nb等稳定碳化物元素，获得0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni11Nb等，提高抗晶间腐蚀的能力。4)在0Cr18Ni9的基础上加入Mo、Cu、Ti等元素，获得1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti、0Cr18Ni

3、12Mo2Cu2等，提高了抗还原酸腐蚀的能力和抗晶间腐蚀的能力。5)在0Cr18Ni9的基础上加入Cr、Ni等元素，可获得1Cr23Ni13、1Cr25Ni20等，提高了耐热性。6)在0Cr18Ni9的基础上用Mn、N代Ni，节约了Cr、Ni，可获得1Cr17Mn6Ni5N、1Cr18Mn8Ni5N等。(四)奥氏体-铁素体型双相不锈钢(五)沉淀硬化不锈钢二、不锈钢的性能第一节　不锈钢的类型及性能(一)不锈钢的物理性能表4-1　典型不锈钢的物理性能第一节　不锈钢的类型及性能表4-2　典型不锈钢的力学性能(二)不锈钢的力

4、学性能第一节　不锈钢的类型及性能①1Cr17Ni2为淬火回火状态下的力学性能。(三)不锈钢的耐蚀性能1.均匀腐蚀2.晶间腐蚀3.点蚀4.缝隙腐蚀第一节　不锈钢的类型及性能5.应力腐蚀开裂(1)引起应力腐蚀开裂的介质条件　应力腐蚀的最大特点之一是腐蚀介质与材料的组合上有选择性。(2)应力条件　应力腐蚀破裂是在拉应力作用下才能产生，在压应力的作用下不会产生。(3)材料条件　一般条件下纯金属不产生应力腐蚀，应力腐蚀均发生在合金中。第二节　奥氏体不锈钢、双相不锈钢的焊接一、奥氏体不锈钢的焊接性奥氏体不锈钢具有面心立方晶体结构

5、，通常具有良好的塑性和韧性，这就决定了这类钢具有良好的弯折、卷曲和冲压成形性。这类钢冷加工不会产生任何的淬火硬化，尽管其线胀系数比较大，但焊接过程中的弹塑性应力应变量很大，故焊接过程中极少出现冷裂纹。从这一点上看，其焊接性比铁素体不锈钢和马氏体不锈钢都要好。奥氏体不锈钢焊接时存在的主要问题是：焊缝及热影响区热裂纹敏感性大；接头产生碳化铬沉淀析出，耐蚀性下降；接头中铁素体含量高时，可能出现475℃脆化或σ相脆化。(一)焊接热裂纹1.焊接接头产生热裂纹的原因第二节　奥氏体不锈钢、双相不锈钢的焊接1)奥氏体不锈钢中的合金元

6、素较多，尤其是含有一定数量的镍，它易与硫、磷等杂质形成低熔点共晶，如Ni-S共晶熔点为645℃，Ni-P共晶熔点为880℃，比Fe-S、Fe-P共晶的熔点更低，危害性也更大。2)奥氏体不锈钢焊缝易形成方向性强的粗大柱状晶组织，有利于有害杂质元素的偏析，从而促使形成连续的晶间液膜，提高了热裂纹的敏感性。3)从奥氏体不锈钢的物理性能看，它具有热导率小、线胀系数大的特点，因而在焊接局部加热和冷却条件下，易产生较大的焊接残余拉应力，进一步促进焊接热裂纹的产生。2.防止奥氏体不锈钢产生热裂纹的主要措施(1)冶金措施第二节　奥氏

7、体不锈钢、双相不锈钢的焊接1)严格控制焊缝金属中有害杂质元素的含量。图4-1　δ相含量对焊缝热裂倾向的影第二节　奥氏体不锈钢、双相不锈钢的焊接图4-2　δ相在奥氏体基体上的分a)单相γ　b)γ+δ第二节　奥氏体不锈钢、双相不锈钢的焊接2)调整焊缝化学成分。(2)工艺措施　焊接时应尽量减小熔池过热，以防止形成粗大的柱状晶。图4-3　奥氏体不锈钢焊接接头可能发生晶间腐蚀的部a—焊缝区　b—HAZ敏化区　c—熔合区第二节　奥氏体不锈钢、双相不锈钢的焊接(二)焊接接头的晶间腐蚀1.晶间腐蚀(1)产生晶间腐蚀的原因　奥氏

8、体不锈钢焊缝和HAZ敏化区的晶间腐蚀，都与敏化处理使晶界形成贫铬层有关。(2)防止焊接接头产生晶间腐蚀的措施1)冶金措施①使焊缝金属具有奥氏体-铁素体双相组织，其铁素体的体积分数应超过4%～12%。在此范围内，不仅能提高焊缝金属抗晶间腐蚀的能力和抗应力腐蚀的能力，同时还能提高焊缝金属抗热裂纹的能力。第二节　奥氏体不锈钢、双相不锈钢的焊接②在焊缝