5焊接工艺—不锈钢的焊接.ppt

第十章 不锈钢的焊接 主讲老师：吴新华 本章讲述要点： 慨述 不锈钢的焊接性 不锈钢的焊接工艺 奥氏体不锈钢典型结构的焊接工艺 异种钢焊接 第一节 不锈钢及耐热钢的分类及特性 一、不锈钢的基本定义 二、不锈钢及耐热钢的分类 第二节 不锈钢的特性 一般地说，合金元素含量越多，热导率λ越小，而线膨胀系数α和电阻率μ越大。马氏体钢和铁素体钢的λ约为低碳钢的1/2，其α与低碳钢大体相当。奥氏体钢的λ约为低碳钢的1/3，其α则比低碳钢大50%，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地提高。由于奥氏体不锈钢这些特殊的物理性能，在焊接过程中会引起较大的焊接变形，特别是在异种金属焊接时，由于这两种材料的热导率和线膨胀系数有很大差异，会产生很大的残余应力，成为焊接接头产生裂纹的主要原因之一。 非奥氏体钢均显现磁性；奥氏体钢中只有25-20型及16-36型奥氏体钢不呈现磁性；18-8型奥氏体钢在退火状态下虽无磁性，在冷作条件能显示出强磁性。 (4) 晶间腐蚀 在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象。受这种腐蚀的设备或零件，外观虽呈金属光泽，但因晶粒彼此间已失去联系，敲击时已无金属的声音，钢质变脆。晶间腐蚀多半与晶界层“贫铬”现象有联系。 18-8奥氏体不锈钢在450～850℃加热（敏化加热）时，由于沿晶界沉淀出铬的碳化物Cr23C6，致使晶界边界层Cr低于12%，形成贫Cr区，在腐蚀介质中即可沿晶粒边界发生所谓晶间腐蚀(Inter-granular corrosion)。现已证明，若钢中含碳量低于其溶解度，C0.0155-0.03%,就不会析出Cr23C6，因而不会贫铬。 钢中含碳量越高，晶间腐蚀倾向越大。若钢中存在碳化物稳定元素，如Ti、Nb等(常称为稳定化元素)，经稳定化处理（加热850℃*2h），优先形成NbC或TIC，因可限制Cr与C结合，而防止Cr的损失，故可提高抗晶间腐蚀性能。 (5) 应力腐蚀 也称应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking，简称SCC），是指不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现的低于强度极限的脆性开裂现象。不锈钢的应力腐蚀大部分是由氯引起的。高浓度苛性碱、硫酸水溶液等也会引起应力腐蚀。 第三节 奥氏体不锈钢的焊接性 一、奥氏体不锈钢的类型 奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢种，生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%，该类钢是一种十分优良的材料，有极好的抗腐蚀性和生物相容性，因而在化学工业、沿海、食品、生物医学、石油化工等领域中得到广泛应用。 奥氏体不锈钢的类型 常用的奥氏体型不锈钢根据其主要合金元素Cr、Ni的含量不同，可分为如下三类： 18-8型奥氏体不锈钢 是应用最广泛的一类奥氏体不锈钢，也是奥氏体型不锈钢的基本钢种，其他奥氏体钢的钢号都是根据不同使用要求而衍生出来的。 (2) 18-12Mo型奥氏体不锈钢 这类钢中钼的质量分数一般为2%～4%。由于Mo是缩小奥氏体相区的元素，为了固溶处理后得到单一的奥氏体相，在钢中Ni的质量分数要提高到10%以上 (3) 25-20型奥氏体不锈钢 这类钢铬、镍含量很高，具有很好的耐腐蚀性能和耐热性能。 (1) 晶间腐蚀 奥氏体不锈钢焊接接头，在腐蚀介质中工作一段时间可能局部发生沿晶界的腐蚀，一般称此腐蚀为晶间腐蚀。 18-8钢焊接接头有三个部位能出现晶间腐蚀现象，如图4-3所示。它发生的部位是在热循环峰值温度600～1000℃的热影响区，如图3-10a所示；也有的发生在焊缝金属上，如图3-10b所示；另一种晶间腐蚀发生在焊缝的熔合线轮廓外侧很狭窄的范围内，像刃状深入发展，故称之刀状腐蚀，如图3-10c所示，它是晶间腐蚀的一种特殊形式。 在同一个接头并不能同时看到这三种晶间腐蚀的出现，这取决于钢和焊缝的成分。出现敏化区腐蚀就不会有熔合区腐蚀。焊缝区的腐蚀主要决定于焊接材料。在正常情况下，现代技术水平可以保证焊缝区不会产生晶间腐蚀。 18-8钢焊接接头晶间腐蚀现象 焊缝区晶间腐蚀 1) 焊缝区晶间腐蚀 根据贫铬理论，为防止焊缝发生晶间腐蚀：一是通过焊接材料，使焊缝金属或者成为超低碳情况，或者含有足够的稳定化元素Nb（因Ti不易过渡到焊缝中而不采用Ti），一般希望wNb≥8wC或wNb≈1％；二是调整焊缝成分以获得一定数量的铁素体（δ）相。 钝化 敏华 固溶处理 2）热影响区敏化区晶间腐蚀 所谓热影响区（HAZ）敏化区晶间腐蚀是指焊接热影响区中加热峰值温度处于敏化加热