金属材料焊接 教学课件 作者 张连生 主编 第五章　耐热钢的焊接.ppt

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1、金属材料焊接第五章　耐热钢的焊接第五章　耐热钢的焊接第一节　耐热钢的类型及性能第二节　低、中合金耐热钢的焊接第三节　高合金耐热钢的焊接第四节　低合金钢与奥氏体不锈钢的焊接复习思考题第一节　耐热钢的类型及性能一、耐热钢的类型耐热钢的种类很多，按特性分类可分为热稳定钢——在高温状态下具有抗氧化或耐气体介质腐蚀的一类钢，如常用的铬镍钢(Cr25Ni20、Cr25Ni20Si2等)和高铬钢(Cr17、Cr25Ti等)；热强钢——在高温状态下既要具有抗氧化或耐气体介质腐蚀，又必须具有一定的高温强度的一类钢，主要是高铬镍钢(1Cr18Ni9Ti、4Cr25Ni20等)以及

2、多元合金化的以Cr12为基的马氏体钢(1Cr12MoWV等)。第一节　耐热钢的类型及性能按合金元素的质量分数分类，可分为低合金耐热钢(合金元素的质量分数为５%以下)，其系列有Mo、Cr⁃Mo、Mo⁃V、Cr⁃Mo⁃V、Mn⁃Mo⁃V、Mn⁃Ni⁃Mo和Cr⁃Mo⁃Ti⁃B等,对于焊接结构用的低合金耐热钢,为改善其焊接性,w(C)均控制在0．2%以下,某些合金成分较高的低合金耐热钢,标准规定其w(C)不高于0．15%；中合金耐热钢(合金元素的质量分数为6%～12%之间)，其合金系列有Cr⁃Mo、Cr⁃Mo⁃V、Cr⁃Mo⁃Nb和Cr⁃Mo⁃W⁃V⁃Nb等；高合金

3、耐热钢(合金元素的质量分数为12%以上)，其合金系列有Cr⁃Ni、Cr⁃Ni⁃Ti、Cr⁃Ni⁃Mo、Cr⁃Ni⁃Nb、Cr⁃Ni⁃Mo⁃Nb、Cr⁃Ni⁃Mo⁃V⁃Nb和Cr⁃Ni⁃Si等。按组织可分为低合金耐热钢、贝氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢。第一节　耐热钢的类型及性能二、耐热钢的特性耐热钢最基本的特性是要求具有高温化学稳定性和优良的高温力学性能。(一)高温化学稳定性(二)高温力学性能1)利用Mo、W固溶强化，提高原子间结合力。2)形成稳定的第二相，主要是碳化物相(MC、M6C或M23C6)。3)减少晶界和强化晶界，如控制晶粒度，

4、加入微量细化晶粒的合金元素(B、RE)等。第一节　耐热钢的类型及性能三、对耐热钢焊接接头性能的基本要求耐热钢焊接接头性能的基本要求取决于所焊设备的运行条件、制造工艺过程和焊接结构的复杂性。为保证耐热钢焊接结构在高温、高压和各种腐蚀介质条件下长期安全的运行，除了满足常温力学性能要求外，最重要的是必须具有足够的高温性能，具体要求如下：1.等热强性原则——接头的热强性与母材相当2.接头的抗氧化性3.接头组织的稳定性4.接头的物理均一性第二节　低、中合金耐热钢的焊接一、低、中合金耐热钢的成分与性能低、中合金耐热钢是以Cr⁃Mo基为主要合金元素的一类合金钢。一般情况下，

5、w(Cr)在0．5%～12．5%之间，w(Mo)在0．5%～1%之间，随着使用温度的提高，钢中还加入了V、W、Nb、Ti、B等微量合金元素，进一步提高了热强性，合金元素总的质量分数小于13%。1.Mo钢2.Cr-Mo钢3.多元复合合金化的低合金耐热钢第二节　低、中合金耐热钢的焊接二、低、中合金耐热钢的焊接性低合金耐热钢在焊接中出现的问题与低碳调质钢相似，主要问题是焊缝及热影响区淬硬性与冷裂纹敏感性、热影响区的软化问题；对某些低合金耐热钢，接头还会出现再热裂纹及明显的回火脆性。第二节　低、中合金耐热钢的焊接表5-1　常见低合金耐热钢的化学成分第二节　低、中合金耐

6、热钢的焊接表5-2　常见低合金耐热钢的常温力学性能第二节　低、中合金耐热钢的焊接(一)淬硬性及冷裂纹敏感性图5-1　12Cr2MoWVTiB钢过热区组第二节　低、中合金耐热钢的焊接(二)再热裂纹(消除应力处理裂纹)倾向图5-2　10CrMo910钢过热粗晶区的再热裂第二节　低、中合金耐热钢的焊接1)严格控制母材和焊接材料的合金成分，特别是要限制V、Nb、Ti等合金元素的含量到最低的程度。2)选用高温塑性优于母材的焊接材料，并降低焊接接头残余应力和应力集中，焊后用砂轮将焊缝余高和焊趾打磨圆滑。3)采用低热输入焊接工艺和方法，缩小焊接接头过热区的宽度，细化晶粒

7、。4)选择合理的热处理制度，避免在敏感温度区间停留较长时间。(三)热影响区的软化(四)回火脆性三、低、中合金耐热钢的焊接工艺(一)低合金耐热钢的焊接工艺1.焊接方法第二节　低、中合金耐热钢的焊接2.焊前准备1)对于所有厚度的2.25Cr-Mo、3Cr-1Mo型钢和15mm以上的1.25Cr-0.5Mo钢板，热切割前应将切口边缘预热150℃以上。2)对于15mm以下的2.25Cr-Mo钢板和15mm以上的0.5Mo钢板，热切割前应预热100℃以上。3)对于15mm以下的0.5Mo钢板，热切割不必预热，热切割边缘最好用机械加工。表5-3　常用低合金耐热钢焊条和焊剂

8、的烘干温度第二节　低、中合金耐热钢的焊