第18讲 不锈钢、耐热钢焊接

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1、第18讲不锈钢、耐热钢焊接131一、不锈钢、耐热钢的类型㈠按用途分类⑴不锈钢包括大气环境下及有侵蚀性化学介质中使用的钢，工作温度一般不超过500℃，要求耐腐蚀，对强度要求不高。应用最广泛的有高Cr钢（如1Cr13、2Cr13）和低碳Cr-Ni钢（如0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti）或超低碳钢（如00Cr25Ni22Mo3N）。§7.1不锈钢、耐热钢的类型和特性231⑵抗氧化钢在高温下具有抗氧化性能的钢，它对高温强度要求不高。工作温度可高达900～1100℃。常用的钢有高Cr钢（1Cr17、1Cr25Si2）和Cr-Ni钢（2Cr25Ni20、2Cr25Ni20Si2）。⑶热强钢在高温

2、下即要有抗氧化能力，又要有一定的高温强度，工作温度可高达600～800℃。广泛应用的是Cr-Ni钢（1Cr18Ni9Ti、1Cr16Ni25Mo6、4Cr25Ni20、4Cr25Ni34）。常将抗氧化钢和热强钢统称耐热钢。331㈡按组织分类⑴奥氏体钢：以高Cr-Ni钢为典型。⑵铁素体钢：含Cr为17-30%的高Cr钢属此。⑶马氏体钢：Cr13钢⑷沉淀硬化钢：经过时效强化处理形成析出硬化相的高强钢。⑸铁素体－奥氏体双相钢431二、不锈钢及耐热钢特性㈠不锈钢的耐蚀性能金属受介质的化学及电化学作用而破坏的现象称腐蚀。不锈钢在一定条件下也可能产生腐蚀。其腐蚀形式可归纳为均匀腐蚀和局部腐蚀两大类，对焊

3、接接头危害较大的是局部腐蚀。5311)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。硝酸等氧化性酸：不锈钢表面能形成富铬氧化膜，它阻止金属的离子化而产生钝化作用，不易产生均匀腐蚀。硫酸等还原酸：只含Cr的马氏体钢和铁素体钢不耐腐蚀；含有Ni的奥氏体不锈钢则有良好的耐蚀性。在含Cl－的介质中，铬－镍奥氏体钢也容易发生钝化膜破坏，而被腐蚀。6312)点蚀和缝隙腐蚀点蚀是指金属表面产生小孔状或小坑状的腐蚀，其直径一般等于或小于深度；缝隙腐蚀是在金属结构的各种缝隙处产生的腐蚀。两者形成的条件不同，但产生腐蚀的机理是一样的。点蚀主要是不锈钢在含有Cl－等卤素离子的溶液中，其表面钝化膜由于某种原

4、因发生局部破坏，在破坏点形成了腐蚀电池而发生的腐蚀。缝隙腐蚀：在氯离子环境中由于有缝隙存在，在该处溶液流动发生迟滞，介质扩散受到限制，出现介质成分和浓度与整体有很大差别，形成了闭塞电池而产生腐蚀。7313)晶间腐蚀是指介质从金属表面沿晶界向内部扩展，造成沿晶的腐蚀破坏。具有隐蔽性，危害极大，根源在于金属受热后晶界的物理化学状态发生变化，晶粒晶界之间构成了腐蚀电池。常见于奥氏体不锈钢。831对于18-8奥氏体钢，固溶处理再经450-850℃加热（敏化加热）会延晶界沉淀出Cr23C6或（Cr，Fe）23C6（常写成M23C6），以致使晶界边界层含Cr量低于12%，即所谓“贫Cr”。这种状态的不锈

5、钢放入化学介质中，将会沿晶界发生腐蚀。若钢中含C量低于其溶解度，就不会产生贫Cr现象。如果钢中含有能形成稳定碳化物的元素Nb或Ti，经稳定化处理（加热850℃×2h空冷），使之优先形成NbC或TiC，则不会形成Cr23C6，也不会产生贫Cr现象。931高Cr铁素体钢的晶间腐蚀倾向与Cr-Ni奥氏体钢相反，从高温（Cr17约为1100-1200℃，Cr25约为1000-1200℃）急冷下来时就产生了晶间腐蚀倾向；再经650-850℃加热缓冷以后反而消除了晶间腐蚀倾向。这是由于C在F中的溶解度比在A中小得多，易于沉淀，而且C在F中的扩散速度也比较大，在从高温急冷过程中实际已等于“敏化”而形成了C

6、r23C6，因而在晶界发生贫Cr现象。再次在650-850℃加热，相当于稳定化处理，由于促使Cr的扩散均匀化，于是贫Cr层消失。1031固溶处理可以改善耐晶间腐蚀性能。为改善晶间腐蚀性能，应适当提高钢中F化元素（Cr、Mo、Nb、Ti、Si等），同时降低A化元素（Ni、C、N）。如果A钢中能存在一定数量的F相，晶间腐蚀倾向可显著减小。11314)应力腐蚀是在拉应力与腐蚀介质共同作用下引起的破裂。这种破裂往往是在远低于材料屈服点的低应力下和在即使很微弱的腐蚀环境中以裂纹形式出现。这种裂纹一旦形成，常以很快速度向前发展，事先无明显征兆，故危险性很大。纯金属一般不产生应力腐蚀，应力腐蚀发生在合金中

7、。在晶界上的合金元素偏析是引起晶间型开裂的应力腐蚀重要原因。不锈钢的应力腐蚀大部分是由氯引起，高浓度苛性碱、硫酸水溶液等也会引起应力腐蚀。1231㈡耐热钢的高温性能⑴高温性能在常温下，Cr钢或Cr-Ni钢因热处理不同具有不同的性能；奥氏体钢具有优异的热强性；Ni量提高，热强性随之提高。1331⑵合金化问题耐热钢的热强性主要表现在高温长期工作下抗断裂的能力(即持久强度)和抗塑性变形的能力(即蠕变强度)。提高钢材