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时间:2017-11-07
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1、§4-5奥氏体不锈钢的焊接奥氏体钢的焊接奥氏体钢的分类及特点奥氏体钢的焊接性奥氏体钢的焊接工艺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。不锈钢实际上是不锈钢和不锈耐酸蚀钢的总称。在空气或弱介质中能抵抗侵蚀的钢称为不锈钢;在某些强腐蚀介质中能抵抗侵蚀的钢称为不锈耐酸蚀钢。不锈钢不一定能耐(酸)腐蚀,而耐蚀钢一定具有良好的耐蚀性。一、奥氏体不锈钢的分类及性能(一)不锈钢的分类1、按其合金元素的特点分,可划分为铬不锈钢和铬镍不锈钢。2、按其正火状态下钢的组织状态分,可划分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体-铁素体型不锈钢。(
2、1)马氏体不锈钢室温组织为马氏体铬的质量分数较高(13%~17%),碳的质量分数也较高(0.1%~1.1%)。马氏体不锈钢具有一定的淬硬性、耐酸腐蚀性和较好的热稳定性及热强性。主要用于力学性能要求较高、且在弱腐蚀介质中工作的零件和工具,也可作为温度在700℃以下长期工作的耐热钢使用,如汽轮机的叶片、内燃机排气阀和医疗器械等。这类钢的焊接性较差,其典型牌号的钢板有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。(2)铁素体不锈钢室温组织为铁素体铬的质量分数较高(13%~30%),碳的质量分数较低(低于15%)。此类钢的耐酸能力强;加入钼后,则可以提高耐酸腐蚀性和抗应力腐蚀的能力。此外,还有
3、很好的抗氧化能力,强度低,塑性好,主要用于制作化工设备中的容器、管道等,广泛用于硝酸、氮肥工业中。典型牌号的钢板有00Cr17Mo、00Cr30Mo2、00Cr12、1Cr17、1Cr17Mo等。根据其C和N的总含量分,铁素体不锈钢分为普通纯度铁素体不锈钢和超高纯度铁素体不锈钢两种。(1)普通纯度铁素体不锈钢其碳的质量分数wc为0.1%左右,并含有少量的氮,其典型的牌号为1Cr17Mo等。与奥氏体不锈钢相比,缺点是材质较脆,焊接性较差。其主要原因是其中碳和氮的总质量分数较高、在高温加热条件下造成钢的脆性转变温度升高。(2)超高纯度铁素体不锈钢通过真空或保护气体精炼技术炼出超低碳和超低氮含量
4、(C和N总质量分数≤0.025%~0.035%)的超高纯度铁素体不锈钢,其典型牌号有00Cr18Mo2和00Cr27Mo等。这类钢不论在韧性、耐蚀性还是焊接性等方面均优于普通纯度的铁素体不锈钢,并得到了广泛的应用。(3)奥氏体不锈钢室温组织为奥氏体它是在高铬不锈钢中加入适当的镍(镍的质量分数WNi为8%~25%)而形成的。其主要合金元素是铬、镍。奥氏体不锈钢属于耐蚀钢,它有更优良的耐腐蚀性,强度较低,而塑性、韧性极好,焊接性能良好。是目前工业上应用最广泛的不锈钢。主要用作化工容器、设备和零件等。典型牌号的钢板0Cr18Ni9,00Cr19Ni10,1Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti,0
5、Cr18Ni10Ti,18Ni11Nb,1Cr18Ni12,0Cr18Ni12Mo2Ti,0Cr25Ni20,0Cr23Ni13等。(4)奥氏体-铁素体不锈钢室温组织为奥氏体+铁素体与含碳量相同的奥氏体不锈钢相比,具有较小的晶间腐蚀倾向和较高的力学性能,且韧性比铁素体不锈钢好。同时,由于少量铁素体的存在,还有利于奥氏体不锈钢在焊接过程中防止热裂纹的形成。当铁素体的体积分数在30%~60%时,不锈钢具有特殊的抗点蚀、抗应力腐蚀的性能,如00Cr18Ni5Mo3Si2、0Cr26Ni5Mo2等牌号,这类钢的屈服点约为一般奥氏体不锈钢的两倍。主要广泛应用于化肥厂和化工厂等设备装置,其机械加工、冷
6、冲压和焊接性能良好,且具有较好的耐蚀性能。(5)沉淀硬度不锈钢沉淀硬化不锈钢是在不锈钢中单独或复合添加硬化元素,通过适当热处理获得高强度、高韧性并具有良好耐蚀性能的一类不锈钢。典型材料有马氏体沉淀硬化不锈钢(17-4PH)0Cr17Ni4Cu4,半奥氏体沉淀硬化钢(17-7PH)0Cr17Ni7Al。通常作为耐磨、耐蚀、高强度结构件,如轴、齿轮、弹簧、阀等零件以及高强度压力容器、化工处理设备和航空航天设备等。(二)不锈钢的性能1.不锈钢的物理性能与焊接有关的物理性能主要有:(1)不锈钢的热导率低于碳钢,尤其是奥氏体不锈钢的热导率,约为碳钢的1/3。(2)不锈钢的电阻率高,尤其是奥氏体不锈钢
7、的电阻率,约为碳钢的5倍。(3)奥氏体不锈钢的线膨胀系数比碳钢约大50%,马氏体不锈钢和铁素体不锈钢的线膨胀系数大体上与碳钢相等。(4)奥氏体不锈钢的密度大于碳钢,马氏体不锈钢和铁素体不锈钢的密度稍小于碳钢。(5)奥氏体不锈钢没有磁性,马氏体不锈钢和铁素体不锈钢有磁性。2.不锈钢的耐腐蚀性能金属受腐蚀介质的化学及电化学作用而损坏的现象称为腐蚀。不锈钢的腐蚀形式有均匀腐蚀(整体腐蚀)、晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等
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