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半奥氏体沉淀硬化不锈钢的焊接
2010/10/14 14:12:36 来源:51网络采购 点击:388次
内容摘要:半奥氏体沉淀硬化不锈钢的焊接
(1)半奥氏体沉淀硬化不锈钢的焊接性  半奥氏体沉淀硬化不锈钢通常在退火状态下施焊。由于该钢以奥氏体组织为主,它具有奥氏体组织的良好韧性,其焊接性也与奥氏体不锈钢相似,除由于收弧不当引起火口裂纹外,焊接接头不会形成冷、热裂纹。即使这种钢经过相变后转为马氏体组织再进行焊接,对热裂纹也不敏感,这是因为所形成的低碳马氏体的硬度不高,且塑性较好之故。在近缝区的母材金属也不会出现冷裂纹,因为热影响区在焊接过程中已经奥氏体化,并且焊接接头向室温冷却时残留相当多的奥氏体组织。
    但是,这类钢对缺口敏感性较强,容易引起断裂。在焊接结构设计中,应尽量避免焊接接头应力集中;在施焊过程要避免焊缝咬边、焊缝余高超标,以及焊缝不能圆滑过渡到母材金属而引起应力集中。
    (2)半奥氏体沉淀硬化不锈钢的焊接工艺  半奥氏体沉淀硬化不锈钢可采用焊条电弧焊、惰性气体保护电弧焊(TIG及MIG)等。
1)焊接特点。焊接时,由于焊接热循环的特点,在焊接接头会出现下列情况:
    ①由于焊缝金属及近缝区加热温度远远高于其固溶温度,焊接接头区铁素体含量有所增加,冷却时导致焊接接头区铁素体相比例增加。
    ②在焊接的高温作用下,各种合金元素会溶入固溶体,提高了固溶体中合金元素的含量。同时也使碳化物特别是铬的碳化物溶解,导致固溶体中碳和铬合金元素的含量增加,使马氏体相变点(Ms)大大降低,甚至降到-73℃的低温,在常温下不能发生奥氏体向马氏体的转变。为此,焊后必须进行适当的热处理,使碳化物析出,降低固溶体中合金元素含量,使相变温度(Ms)上升,从而发生奥氏体向马氏体的转变,提高焊接接头的强度和韧性。
2)焊接材料的选择
    ①选择与母材金属相同的焊接材料。选择与母材金属相同的焊接材料,目的是使焊接接头力学性能与母材金属相当。采用钨极氩弧焊时,焊丝可从母材金属钢板上截取,或者熔炼出与母材金属成分相当的棒状焊丝。但焊后必须进行下列的整体复合热处理才能使焊接接头力学性能与母材金属等效。
    a.焊后调整处理。在746℃保温3h后空冷,以便析出铬的碳化物,使固溶体中的合金元素下降,马氏体相变点(Ms)上升,为奥氏体转变成马氏体创造条件。
    b.退火。在930℃保温1h后水冷,进一步从固溶体中析出Cr23C6等碳化物,使固溶体中的合金元素含量大大降低,这样,可使残余奥氏体的相变温度提高大约155~166℃。
    c.冰冷处理。在退火后立即进行冰冷处理,使其在-73℃保持3h以上,然后自然升至室温,使母材金属中的奥氏体全部转变为马氏体组织,在焊缝中仅残留少量的奥氏体,其他全部转为马氏体组织。
    d.时效硬化处理。其处理温度和保温时间对焊接接头的组织和性能影响较大。
    a)当保温时间不变,而时效温度从350℃增至600℃时,焊接接头中残余奥氏体减少,回火马氏体增高,组织变得细小而球化,析出碳化物增多。
    b)当时效温度不变时,保温时间短,则焊接接头中残余奥氏体相增多,马氏体回火不充分,析出碳化物较少,对焊接接头性能不利;反之,保温时间的延长,残余奥氏体相减少,马氏体逐渐球化、细小而密布,析出碳化物也增多,焊接接头强化效果明显提高。
    整体复合热处理工艺较为复杂,但是能使焊接接头基本达到与母材金属等强度。
    ②选择与母材金属成分不同的异种焊接材料。可用于不要求等强度或等耐蚀性能的焊接接头。焊接方法有焊条电弧焊和钨极氩弧焊。
    焊条电弧焊时,可选用E308、E308L、E309、E310或E316等型号奥氏体不锈钢焊条。
    钨极氩弧焊时,可选用H0Cr2lNi10、H0Cr19Nil2Mo2、H1Cr24Ni13或H1Cr26Ni21等牌号奥氏体不锈钢焊丝。
    使用上述焊接方法焊接时,焊前不要预热,焊后不需要进行一系列的热处理,就能获得优质的焊接接头。
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