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双相不锈钢的焊接材料及选用
2010/10/14 10:04:22 来源:51网络采购 点击:391次
内容摘要:双相不锈钢的焊接材料及选用
(1)双相不锈钢的焊接材料  双相不锈钢的焊接材料列入标准的不多,在美国标准AWS A5.4—1992中,只有E2208和E2553两种,我国国标GB/T983—1995也只列入E2209以及E2553两种焊条。我国主要是北京钢铁研究总院研制的双相不锈钢的焊接材料,如表6-63所示。国外主要是瑞典山德维克(Sandvik)公司(表6-64)和英国曼彻特(Metrode)公司(表6-65)研制的双相不锈钢的焊接材料。
对于含氮的双相不锈钢和超级双相不锈钢的焊接材料通常采用比母材含镍量高,而且含氮量与母材相同,以保证的焊缝金属有足够的奥氏体量。国内大量采用的两种双相不锈钢00Cr18Ni5Mo3Si2钢及00Cr22Ni5Mo3N钢所使用的双相填充金属化学成分和可替代的焊接材料在表6-66中给出,
表6-67给出了双相不锈钢的异种钢焊接采用的填充材料,
表6-68所示为国外(以瑞典Sandvik公司为代表)常用双相不锈钢所采用的填充材料的牌号及典型的化学成分。


(2)对焊缝金属的要求虽然双相不锈钢是由奥氏体-铁素体两相组成,但实际上,一般来说,焊缝金属并不是各占一半,而是奥氏体占优势。因为,若铁素体占优势,铁素体组织晶粒粗大,部分铁素体会转变为二次奥氏体γ2。因为,铁素体中C、N的溶解度低,将可能造成Cr的C、N化合物的析出,引起焊缝金属的脆化和耐腐蚀性下降。但若焊缝金属中奥氏体含量过高,必须提高Ni含量,这样焊缝金属的结晶将是α+γ两相,直接从液体金属结晶为奥氏体+铁素体,这样,冷却时还会发生α→γ的转变,造成铁素体含量太低,焊缝金属的强度势必下降。又由于Cr、Mo在α、γ中的溶解度不同,Cr、Mo过分集中在α相而易于析出脆性相。
    实践证明,双相不锈钢焊缝金属中有60%~70%的奥氏体,具有优良的力学性能和耐腐蚀性。可以有效地防止C、N化合物和二次奥氏体γ2的析出,而提高韧性和耐腐蚀性及细化晶粒,由于大部分铁素体在冷却时要转变为奥氏体,可以形成较细的两相组织,提高焊缝金属的韧性和抗裂性。由于奥氏体占优势,使得Cr、Ni、Mo等合金元素在两相中分配比例适当,避免两相成分差异太大。对于一些超级双相不锈钢,脆性的σ相析出比较敏感,奥氏体占优势可以有效地防止σ相析出。
    (3)焊接材料的选用采用同母材化学成分相近的焊接材料焊接,焊缝金属结晶时,初始组织通常为单相铁素体。随着温度的下降,发生铁素体向奥氏体的转变及碳化物和氮化物的析出。由于焊缝金属从高温快速冷却,铁素体向奥氏体的转变是在不平衡条件下进行,铁素体向奥氏体的转变不完全,焊缝金属中的铁素体仍占大多数,甚至于出现单一铁素体组织的现象。这样,焊缝金属中产生的是粗大的铁素体组织,其韧性和耐腐蚀性都较低,与母材不相匹配。
    在双相不锈钢研究初期,大多采用奥氏体焊接材料,如:E309SiL、E309MoL、E316L等。这种奥氏体焊缝金属基本上能够满足一些双相不锈钢的需求,至今仍有应用。但是,焊缝金属与母材在化学成分和组织上的差异,焊缝金属的强度比母材低,耐腐蚀性也不匹配。
    现在,国内外已研制出适应于各种双相不锈钢的焊接材料,其特点是焊缝金属组织为奥氏体占优势的铁素体-奥氏体双相组织,主要耐腐蚀元素(Cr、Mo等)含量与母材相当,从而保证焊缝金属与母材有相当的耐腐蚀性。为了保证焊缝金属中的奥氏体含量,通常都要提高其Ni和N的含量,也就是提高约2%~4%的镍当量。在双相不锈钢母材中,一般都有一定的N含量,在焊接材料中也应有一定的N含量,但一般不宜太高,否则会产生气孔。因此,焊接材料的Ni含量比母材高就是一个主要差别。
 由于双相不锈钢发展时间不长,各国和不同厂家对焊接材料的选用差别较大,
表6-66~表6-69所示为我国和瑞典等各国选用的与母材相匹配的双相不锈钢焊接材料。



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