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焊接技术

常见不锈钢的分类及可焊性

时间:2017-11-13 10:12:05   作者:   来源:   阅读:1   评论:0
    不锈钢可定义为:在大气和酸、碱、盐等腐蚀性介质中呈现钝态、耐蚀而不生锈的高铬(一般为12%-30%)合金钢。不锈钢基本合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等,以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。

1、奥氏体不锈钢

    奥氏体不锈钢含铬大于18%,还含有 8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好,可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。这类钢中含有大量的Ni和Cr,使钢在室温下呈奥氏体状态。

    这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性,在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好,用来制作耐酸设备,如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等,另外还可用作不锈钢钟表饰品的主体材料。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理,即将钢加热至1050~1150℃,然后水冷或风冷,以获得单相奥氏体组织。

    一般情况下,奥氏体不锈钢可采用同材质的焊接材料进行焊接,焊接性也是优良的。

2、铁素体不锈钢

    铁素体不锈钢含铬12%-30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高,耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等。

    铁素体不锈钢因为含铬量高,耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好,但机械性能与工艺性能较差,多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。

    这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀,并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点,用于硝酸及食品工厂设备,也可制作在高温下工作的零件,如燃气轮机零件等。

    铁素体不锈钢焊接存在的主要问题,是避免475℃脆性现象的发生。这是由铁素体演变而来的Fe-Cr金属化合物,即σ(西格玛)相所致。当钢中铁素体的体积分数超过5%时,很快就会形成σ相。σ相性硬而脆,其硬度可达68HRc。由于σ相析出的结果,使焊缝的冲击韧度急剧下降,称为“σ相脆化”。

    为了消除已经生成的σ相,恢复焊接接头的韧度,可以把焊接接头加热到1000-1050℃,然后快速冷却。

    σ相在1Crl8Ni9Ti不锈钢的焊缝中一般不产生,因此采用奥氏体不锈钢焊接材料来焊接铁素体不锈钢,可以改善接头性能。

3、双相不锈钢

    奥氏体 - 铁素体双相不锈钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性,为奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下,Cr含量在18%-28%,Ni含量在3%-10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。

    该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。

    与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。

    双相不锈钢具有良好的焊接性能,与铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢相比,它既不像铁素体不锈钢的焊接热影响区,由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低,也不像奥氏体不锈钢那样,对焊接热裂纹比较敏感。

4、马氏体不锈钢

    马氏体不锈钢强度高,但塑性和可焊性较差,常用牌号有1Cr13、3Cr13等。

    马氏体不锈钢中因含碳较高,故具有较高的强度、硬度和耐磨性,但耐蚀性稍差,用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上,如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。

    这类钢是在淬火、回火处理后使用的。锻造、冲压后需退火。

    马氏体不锈钢具有强烈的空淬倾向,其焊缝和热影响区的焊后状态组织为马氏体,很容易产生冷裂纹。为避免冷裂纹及改善焊接接头的力学性能,应采取预热、后热和焊后高温回火等措施。

    马氏体不锈钢常见的焊接方法有手工电弧焊、钨极氩弧焊和CO2焊。


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