奥氏体不锈钢的焊接课件.ppt

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1、奥氏体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按铬、镍元素含量分一、奥氏体钢的分类及特点（一）奥氏体型不锈钢的分类18-8型钢18-12型钢25-20型钢铬锰低镍型（二）性能特点18-8型应用最多的奥氏体不锈钢，这类钢由于含镍量低，常温时形成奥氏体不稳定，因而冷作硬化倾向较大。18-12型在各类酸中耐蚀性较强，一般可作为耐酸钢使用。25-20型这类钢的铬镍含量都很高，具有很高的高温抗氧化性、组织稳定性和耐热性。铬锰低镍型这类钢也具有良好的塑性、韧性和工艺成形性能，强度较高

2、，焊接性良好，但耐蚀性和抗氧化性略低，冷作硬化倾向交大。二、焊接性奥氏体不锈钢在任何温度下都不会发生相变，对清脆不敏感，在焊态下奥氏体不锈钢接头也有较好的塑形和韧性。焊接的主要问题是：各种形式的腐蚀、焊接热裂纹等。此外，因导热性能差、线膨胀系数大，焊接应力和变形较大。主要问题（一）、各种形式的腐蚀1.晶间腐蚀产生的原因晶间腐蚀目前比较一致的看法是：奥氏体钢在固溶状态下碳以过饱和形式溶解于γ固溶体中，加热时过饱和的碳以Cr23C6的形式沿晶界析出。Cr23C6的析出消耗了大量的铬（Cr23C6中ωCr>90%

3、），因而使晶界附近ωCr降到低于钝化所需的最低量（12%），形成了贫铬层。贫铬层的电极电位比晶粒内低得多。当金属与腐蚀介质接触时，就形成了微电池电极电位低的晶界成为阳极，被腐蚀溶解形成晶间腐蚀。2、敏化温度区间奥氏体钢在加热到400~800℃时，对晶间腐蚀最为敏感。这是因为，当温度低于400℃是，碳原子的活动能力很弱，Cr23C6析出困难而不会形成贫铬层；当温度高于800℃是，晶粒内部的铬获得了足够的动能，扩散到晶界，从而使已形成的贫铬区消失。在400-800℃之间，既有利于Cr23C6的析出，晶内的铬原子

4、又不能扩散到晶界，最容易形成贫铬层，对晶间腐蚀也最敏感。一般称400~800℃温度范围为敏化温度区间。根据奥氏体钢产生晶间腐蚀的规律，焊接接头在冷却过程中，若在敏化区停留一定时间，接头的耐晶间腐蚀能力降低。整个接头中以焊缝和峰值温度600~1000℃的影响区两个部位，对晶间腐蚀最为敏感，称为敏化区。3、提高焊接接头耐晶间腐蚀的措施降低母材和焊缝中的含碳量加入稳定碳化物的元素，改变碳化物类型加入与C原子亲和力大于Cr的Ti、Nb等元素。焊后进行固溶处理固溶处理可以是析出的Cr23C6重新溶解到奥氏体中去。改变

5、焊缝组织状态使单一的奥氏体相变为奥氏体+铁素体双相刀口腐蚀一种特有的进晶间腐蚀，只发生于含有稳定剂钛、铌（0Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni11Nb等）的奥氏体钢的焊接接头上。腐蚀部位在焊接热影响区的过热区，开始宽度只有3~5个晶粒，逐渐可扩大到1.0~1.5毫米.。腐蚀一直深入到金属内部，因形状似刀刃而得名。刀口腐蚀的防治措施降低含碳量最好采用超低碳不锈钢。对于稳定化不锈钢，要求wc≤0.06%减少近逢区过热尽量选用小的线能量，以减少过热区在高温停留的时间。合理安排焊接顺序刀口腐蚀不仅产生于焊后在敏化

6、温度再热时，而在多层焊与双面焊时后一焊缝的热作用，有可能对先焊焊缝的过热区起到敏化温度加热作用，在于腐蚀介质接触时也会产生刀口腐蚀。焊后进行稳定化处理使过热区的碳与稳定剂结合为稳定的碳化物，从而不会再以Cr23C6的形式析出应力腐蚀开裂问题随着不锈钢焊接时晶间腐蚀的问题得到较好的解决，应力腐蚀开裂问题逐渐成为不锈钢腐蚀破坏最突出的问题。应力腐蚀开裂时没有任何变形，属于突发性的，所以后果极其严重。不锈钢在使用条件下产生应力腐蚀开裂的影响因素：a、应力性质、大小及结构特点；b、钢的成分和组织状态；c、腐蚀介质的

7、种类、温度、浓度等。防止应力腐蚀开裂的措施正确的选用材料高纯铬-镍奥氏体不锈钢、高硅铬-镍奥氏体不锈钢、铁素体-奥氏体双相钢、高铬铁素体钢等。这些钢的耐应力腐蚀能力，大都是在质量分数42%夫人沸MgCl2溶液中进行试验而测得的，因此，认为这些钢在任何介质条件下都具有良好的乃应力腐蚀性能。消除产品的残余应力可采用消除应力热处理或喷丸等方法。对材料进行防腐处理通过电镀、喷镀、衬里等方法，用金属或非金属覆盖层将金属与腐蚀介质隔离。改进部件结构及接头设计（二）、焊接热裂纹奥氏体不锈钢钢焊接时产生的裂纹是热裂纹，在焊

8、缝和热影响区都可能出现，焊缝中主要是结晶裂纹；热影响区及多层焊层间金属，则多为高温液化裂纹。二者都与偏析导致的晶间液化有关。裂纹产生的原因奥氏体钢对热裂纹比较敏感，主要是由冶金因素决定的，即由刚的化学成分、组织与性能决定的。其一，由于奥氏体钢是单相组织，焊缝从凝固冷却到室温不发生相变，很容易形成方向性很强的粗大晶粒，为低熔点物质的偏析与聚集创造了条件；其二，奥氏体钢中合金元素品种多，数量大，不仅硫磷等杂志会与铁形