24Mn18Cr3Ni0.62n奧氏體不銹鋼的焊接性與焊接技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作 者： 學(xué) 號(hào)： 系 部： 模具技術(shù)系 專 業(yè)： 焊接技術(shù)與自動(dòng)化 題 目： 24Mn18Cr3Ni0.62n奧氏體不銹鋼 的焊接性與焊接技術(shù) 指導(dǎo)者： 評(píng)閱者： 2011年 5 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要 本文以24Mn-13Cr-O.44N、24Mn-18Cr-3Ni-0.62N和1Cr18Ni9Ti三種奧氏體不銹鋼為研究對(duì)象，研究了24Mn- 18Cr-3N-0.62N在室溫下的拉伸性能，該新型奧氏體不銹鋼拉伸時(shí)沒有明顯的屈服平臺(tái)，具有很高的強(qiáng)度和優(yōu)良的塑性，拉伸時(shí)形成的滑移帶粗大、密集，若金相截面，面平行或接近平行，還可發(fā)現(xiàn)具有正三角形的形變組織，拉伸斷口為韌性斷

2、口，塊狀?yuàn)A雜物為裂紋發(fā)源地之一，凈化材料可以進(jìn)一步提高材料的抗拉強(qiáng)度。同時(shí)，本文重點(diǎn)研究了兩種高氮奧氏體不銹鋼的磨粒磨損性能，并與24Mn18Cr3Ni0.62n型奧氏體不銹鋼作了對(duì)比探討其磨粒磨損機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明，在三個(gè)低載荷下，24Mn18Cr3Ni0.62n型不銹鋼隨載荷的增加，磨損量急劇上升，而兩種高氮的奧氏體不銹鋼受載荷的影響比較小。此外，磨粒的形狀和粒度對(duì)材料耐磨性也有重要影響，在同樣載荷下，在粗砂時(shí)要比細(xì)砂時(shí)磨損量大。磨損前期主要是磨粒磨損，最明顯的特征是“犁溝”，后期以粘著磨損為主。接下來以粘著和剝落機(jī)制為主，剝落區(qū)內(nèi)有部分犁溝痕跡，還有少量的微裂紋。隨著載荷的增加，磨粒磨損

3、加劇了，并且粘著磨損也提前了，出現(xiàn)了磨粒磨損和粘著磨損明顯的交互作用。在磨損過程中，24Mn18Cr3Ni0.62n型奧氏體不銹鋼亞表層發(fā)生了。馬氏體相變，而兩種含氮的奧氏體不銹鋼很少或幾乎沒有。馬氏體出現(xiàn)，但出現(xiàn)了大量的位錯(cuò)和形變孿晶。在對(duì)磨損剖面形變層的硬度進(jìn)行測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，普通的不銹鋼由于發(fā)生了馬氏體相變，硬度增加明顯，而兩種含氮奧氏體不銹鋼幾乎沒有發(fā)生馬氏體相變，硬度增加不是很多，即在低載荷下，加工硬化不足。一個(gè)可能的結(jié)論是:此新型奧氏體不銹鋼正如高錳鋼一樣，在高載荷下，它的耐磨性才表現(xiàn)得更為突出。AbstractBased on 24Mn a 13 cr - 44N o. 24Mn,

4、a 18Cr 3Ni - a 0.62 N and ICr18NigTi three austenitic stainless steel is studied 24Mn a 18Cr 3Ni - a 0.62 N at room temperature, the tensile properties of the new austenitic stainless steel tension when no obvious yield, high strength and high plasticity, stretching the formation of sliding with bul

5、ky, dense, if one (111 section and metallographic surface parallel or close), parallel, still can find positive triangular deformation, the tensile fracture toughness, fracture, and for the massive inclusions for crack cradles and purification materials can further enhance the tensile strength of ma

6、terials.At the same time, this paper focuses on two kinds of high nitrogen austenitic stainless steel of abrasive wear performance, and 24Mn18Cr3Ni0. 62ntype austenitic stainless steel contrast, discusses the abrasive wear mechanism. Experimental results show that in the three low load, 24Mn18Cr3Ni0

7、. 62n type stainless steel with load increases, wear is rising quickly, and two kinds of high nitrogen austenitic stainless steel load of a comparatively small impact. In addition, the grain shape and size of material also have an important impact resistance, with the same load in sand, sand than wh

8、en large amount of wear. The main wear abrasive wear is the most obvious characteristics, is ", "late in gully adhesive wear. Next to stick and spalling mechanism, peeling area, there are part of a furrow micro-cracks. With the increase of load, abrasive wear sharpened, and adhesion wear a

9、lso appeared ahead of abrasive wear and adhesion wear apparent interaction. In the wear process, 24Mn18Cr3Ni0. 62n type austenitic stainless steel and surface. Martensite transformation, and two kinds of nitrogen austenitic stainless steel little or no. Martensite appeared, but appeared a lot of dis

10、location and deformation half-curled chip. To wear profiles in the hardness testing deformation layer, ordinary stainless steel due to martensite transformation, hardness, and two significantly increased nitrogen austenitic stainless steel almost no martensite transformation, hardness, low in not ma

11、ny loads, processing sclerosis. The conclusion is: a possible the austenitic stainless steel as high manganese steel, high load, its wearability to behave more outstanding.目 錄第一章 緒論51.1 奧氏體不銹鋼的應(yīng)用51.1 含氮及高氮奧氏體不銹鋼的制造與應(yīng)用61.2 氮在奧氏體不銹鋼中的存在形式和作用91.2.1 氮的存在形式及作用91.2.2 氮對(duì)奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的影響101.2.3 氮對(duì)奧氏體不銹鋼腐蝕性能的影響

12、13第二章24Mn18Cr3Ni0.62n奧氏體不銹鋼焊接技術(shù)172.1 含氮奧氏體不銹鋼焊接存在的問題及其原因172.2 試驗(yàn)材料化學(xué)成分182.3 焊接工藝要點(diǎn)182.4 焊接方法202.4.1 焊條電弧焊202.4.2 埋弧焊222.4.3 氨弧焊有鎢極氫弧焊(TIG)和熔化極氫弧焊(MIG)兩種242.4.4 電渣焊282.4.5 結(jié)論282.5 焊后熱處理工藝28第三章 奧氏體不銹鋼性能試驗(yàn)303.1 焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)303.1.l 力學(xué)性能試樣取樣方法303.1.2 焊接接頭拉伸試驗(yàn)313.1.3 焊接接頭彎曲試驗(yàn)323.1.4 焊接接頭硬度333.2本章小結(jié)34第四章 含氮不

13、銹鋼無損檢測(cè)354.1 奧氏體不銹鋼無損探傷檢測(cè)354.1.1 超聲檢測(cè)35第五章總結(jié)37致謝38參考文獻(xiàn)39第一章 緒論奧氏體不銹鋼是不銹鋼中最重要的一類鋼，生產(chǎn)量和使用量約占不銹鋼總產(chǎn)量及用量的70%，鋼號(hào)也最多l(xiāng)。最常用的奧氏體不銹鋼是Fe-Cr-Ni系合金(即美國(guó)的AISI300系);Fe-Cr-Ni-Mn系(即美國(guó)的AISIZOO系);特殊奧氏體不銹鋼等三種。由于奧氏體不銹鋼具有良好的力學(xué)性能、耐腐蝕性能、焊接性能以及易冷熱成型性能，因而在化工、石油化工、航空、航天、能源、交通、生物醫(yī)藥、食品和其它行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于其硬度偏低 (200250HV)、耐磨性較差，使用受到限

14、制。在1926年，由于戰(zhàn)爭(zhēng)導(dǎo)致鎳的短缺，激發(fā)人們研究用氮取代部分鎳來穩(wěn)定奧氏體。也許Adcock是第一個(gè)研究鋼中加入氮的作用。在奧氏體不銹鋼中加入氮，可以穩(wěn)定奧氏體組織、提高強(qiáng)度，并且提高耐腐蝕性能，特別是耐局部腐蝕，如耐晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕等。因此，近年來含氮和高氮奧氏體不銹鋼的研究受到廣泛的重視。1.1 奧氏體不銹鋼的應(yīng)用奧氏體不銹鋼是為了克服馬氏體不銹鋼的耐蝕性能差和鐵素體不銹鋼脆性過大的缺點(diǎn)發(fā)展起來的。奧氏體不銹鋼于1913年在德國(guó)問世以后，在隨后的80多年內(nèi)，奧氏體不銹鋼一直是根據(jù)各種技術(shù)要求和當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)能力按不同道路不斷地發(fā)展起來的。奧氏體型不銹鋼其顯微組織為奧氏體。它是在高

15、鉻不銹鋼中添加適當(dāng)?shù)逆嚕ㄦ嚨馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為825%）而形成的，具在奧氏體組織的不銹鋼。奧氏體型不銹鋼以Cr18Ni19鐵基合金為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上隨著不同的用途，發(fā)展成圖1-2所示的鉻鎳奧氏體不銹鋼系列。奧氏體型不銹鋼一般屬于耐蝕鋼，是應(yīng)用最廣泛的一類鋼，其中以18-8型不銹鋼最有代表性，它是有較好的力學(xué)性能，便于進(jìn)行機(jī)械加工、沖壓和焊接。在氧化性環(huán)境中具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和良好的耐熱性能。但對(duì)溶液中含有氯離子（CL-）的介質(zhì)特別敏感，易于發(fā)生應(yīng)力腐蝕。18-8型不銹鋼按其化學(xué)成分中碳含量的不同又分為三個(gè)等級(jí)：一般含碳量（Wc0.15%）低碳級(jí)（Wc0.08）和超低碳級(jí)（Wc0.03%）。例如我國(guó)國(guó)

16、家標(biāo)準(zhǔn)中的1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9、00Cr17Ni14M02三種鋼板分屬上面三個(gè)等級(jí)。世界許多國(guó)家都感到鎳儲(chǔ)量的緊缺。為了節(jié)省鎳，早在四、五十年代世界上就開始用錳和氮取代18-8型不銹鋼中的部分鎳。研制并列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的鋼板牌號(hào)有1Cr17Mn6Ni5N和0Cr19Ni9N等。 奧氏體-鐵素體型不銹鋼 其顯微組織為奧氏體加鐵素體。鐵素體的體積分?jǐn)?shù)小于10的不銹鋼，是在奧氏體鋼基礎(chǔ)上發(fā)展的鋼種。 沉淀硬化型不銹鋼 按其組織形態(tài)可分為三類：沉淀硬化半奧氏體型、沉淀硬化馬氏體型和沉淀硬化奧氏體型不銹鋼。列入我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼板牌號(hào)的0Cr17Ni7Al、0Cr17Ni4Cu4Nb和0Cr1

17、5Ni7M02Al三種,是屬于沉淀硬化半奧氏體型不銹鋼。該鋼的組織特點(diǎn)是在固溶或退火狀態(tài)時(shí)具有奧氏體加體積分?jǐn)?shù)為80的鐵素體組織。這種鋼經(jīng)過系列的熱處理或機(jī)械變形處理后奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，再通過時(shí)效析出硬化達(dá)到所需要的高強(qiáng)度。這種鋼有很好的成形性能和良好的焊接性，可作為超高強(qiáng)度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中，得到應(yīng)用。1.2 含氮及高氮奧氏體不銹鋼的制造與應(yīng)用具有優(yōu)良機(jī)械、抗蝕性能的含氮奧氏體不銹鋼可以用常規(guī)加工制造方法就可以達(dá)到，為了能夠得到高的氮含量，方法有以下幾種:(1)加壓熔煉(2)加壓等離子熔煉(3)壓力電渣重熔(4)熱等靜壓下的粉末冶金(P/M一HIP)其中在粉末冶金中采用(1)

18、壓縮氣體原子化;(2)在液態(tài)反應(yīng)床或旋轉(zhuǎn)爐中的氮化;(3)熱等靜壓加氮;(4)反應(yīng)機(jī)械合金化。由于高氮奧氏體不銹鋼有著優(yōu)良的機(jī)械性能、抗腐蝕性等，使其具有廣泛的用途:1、用作低溫、超導(dǎo)結(jié)構(gòu)用鋼許多高技術(shù)領(lǐng)域都需要新型的高性能結(jié)構(gòu)材料，如超導(dǎo)、超低溫技術(shù)、受控射核聚變裝置v、超導(dǎo)磁懸浮列車、高速無噪聲的船舶推進(jìn)裝置，超導(dǎo)磁場(chǎng)的磁分離技術(shù)等。另外，在煤化工的低溫泵閥、低溫容器，低溫海洋設(shè)備等許多方面都需要高性能的無磁結(jié)構(gòu)鋼。無磁結(jié)構(gòu)鋼在國(guó)防上也應(yīng)用很多，如潛艇、掃雷艇等。為制造以上這些裝置、容器、零部件，必須要有在不同低溫下工作的具有優(yōu)良性能的低溫奧氏體鋼。由于各種低溫技術(shù)的溫度、應(yīng)力等服役條件不

19、同，因此對(duì)所需結(jié)構(gòu)材料的性能要求也不同。所以開發(fā)了各種系列用途的低溫鋼。對(duì)于大型的超導(dǎo)磁體承載結(jié)構(gòu)，含N的非磁性可以達(dá)到。它在環(huán)境壓力下熔煉，可以在焊接時(shí)不會(huì)有排氣現(xiàn)象;超導(dǎo)磁鐵房的結(jié)構(gòu)材料，可抵抗超導(dǎo)磁鐵的強(qiáng)大的磁力，另外有低的馬氏體轉(zhuǎn)變傾向，高的彈性模量，低的熱、電導(dǎo)率和及好的低溫?cái)嗔秧g性。2、石油化工等領(lǐng)域的應(yīng)用其優(yōu)越的抗腐蝕性能，使其廣泛的應(yīng)用在化學(xué)設(shè)備、石油化工等領(lǐng)域:含氮0.55%的5CrMnN18鋼經(jīng)過固溶退火和淬火后，它的屈服強(qiáng)度超過了600MPa。該種鋼可以在冷加工狀態(tài)下，抵抗在100水中的應(yīng)力腐蝕斷裂。因此適合用來制造固定環(huán)，該環(huán)裝在發(fā)動(dòng)桿上，預(yù)制了緊縮力來抵抗離心力，而且

20、還具有冷膨脹效應(yīng);含氮0.8%左右，屈服強(qiáng)度鋼具有更高的抗腐蝕能力。因此，這種鋼被用來煙氣脫硫和有鹽水污染的石油開采、埋污入土污水處理以及制漿和紙的生產(chǎn)等裝置中;含氮奧氏體鋼還可用于制作冷加工不銹鋼鋼絲，其最大強(qiáng)度大于2000MPa，高的形變硬化系數(shù)使得在中等形變后即可獲得高的強(qiáng)度的大直徑絲材。用于海洋、抵抗潮濕環(huán)境腐蝕的高強(qiáng)度纜繩表明了這方面的應(yīng)用前景。報(bào)道了普通奧氏體不銹鋼己不能滿足油井管和鉆桿中使用的無磁鉆挺對(duì)無磁性、高的組織穩(wěn)定性和高強(qiáng)度的要求，高氮奧氏體不銹鋼有望在此領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。3、高溫環(huán)境下的應(yīng)用用高氮奧氏體不銹鋼制成的冷加工絲材，經(jīng)應(yīng)變時(shí)效后，其強(qiáng)度可提高到25OOMPa。

21、因此可用氮奧氏體制成低應(yīng)力松弛彈性材料。用這樣的材料制成彈簧可在高溫下使用。這是因?yàn)橥紛W氏體相比，氮奧氏體應(yīng)變時(shí)效峰溫度向上移了100一150。屈服強(qiáng)度1000MPa，高強(qiáng)度、高溫下的應(yīng)用的連接材料;使用了離心鑄造和壓力錠凝固技術(shù)使得在Fe一c卜靦奧氏體鋼中達(dá)到的氮含量為0.75wt.%。這些合金在高溫下的抗拉和抗蠕變性能要優(yōu)于那些AISI300系列該種合金被考慮在高溫場(chǎng)合使用。4、生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用醫(yī)用不銹鋼是生物植入材料的主體，研究開發(fā)高耐蝕性、高耐磨性、高疲勞強(qiáng)度和高韌性生體合金非常重要l0。由于對(duì)高氮不銹鋼的深入研究，低鎳和無鎳C卜Mn一N型奧氏體不銹鋼的研究引起關(guān)注。一些研究學(xué)者提

22、出把高氮的C卜Mn一N奧氏體不銹鋼應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)，這種不銹鋼有良好的抗腐蝕能力，特別是抗點(diǎn)蝕和晶間腐蝕，而且具有較高的耐蝕性，重要的是鋼中沒有鎳元素，從而可避免鎳元素在人體內(nèi)造成的致敏性及其它組織反應(yīng)。含NO.85wt.%左右的壓力電渣重溶鋼XSCrMnN1818具有生物相容性。因此，它適合用來做成裝飾珠寶和牙架;新型的無鎳奧氏體不銹鋼在生物醫(yī)用骨架材料上有很好的應(yīng)用前景。5、在發(fā)電、核工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用我國(guó)“七五”期間引進(jìn)18Mn0.5N鋼用來制造發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)等部件。316LN含有0.08wt.%的氮，成為快速增殖反應(yīng)堆的備選結(jié)構(gòu)材料;最近的用途是用作發(fā)電電機(jī)的兩端的保持環(huán)，其要求是:屈服強(qiáng)

23、度 >1oooMPa，而且有足夠的韌性，高的形變硬化率，低磁導(dǎo)率，良好的應(yīng)力腐蝕和點(diǎn)蝕抗力。通常這種環(huán)由冷變形加工而得到，這樣會(huì)使碳化物一氮化物容易析出，要找到一個(gè)不易析出的材料，因此采用Fe一18Cr一18Mn一0.6N來取代Fe一18Mn一4Cr一0.6C和Fe一SMn一SNi一4Cr-0.6C。因?yàn)楹髢烧咴谑褂脮r(shí)會(huì)析出碳化物，替代材料的氮化物析出速度需慢得多;奧氏體不銹鋼用來做輕水堆的連接件和管材，在快中子增殖反應(yīng)堆中作結(jié)構(gòu)材料l3，緣于良好的抗蝕性、可焊性和高溫機(jī)械性能。另外，高氮奧氏體不銹鋼在工業(yè)上的用途還有造船、鐵路等，如線材，彈簧，滑雪板的板邊材料，火車的輪子等等。高氮奧氏

24、體不銹鋼的在變形時(shí)組織保持穩(wěn)定，馬氏體轉(zhuǎn)變被完全抑制，這一點(diǎn)用在斷裂控制、良好的尺寸公差和沒有鐵磁相的場(chǎng)合。1.3 氮在奧氏體不銹鋼中的存在形式和作用1.3.1 氮的存在形式及作用N的性質(zhì)與C相類似，是生成間隙相的主要元素，這是由它較小的原子尺寸及電子層結(jié)構(gòu)所決定的，在奧氏體類不銹鋼中，N絕大部分固溶于奧氏體中，固溶于鐵素體中的N的量很少。在低于1200時(shí)，加氮僅能輕微抑制鐵素體的形成，高于1200時(shí)，在約含7.swt.%Ni的合金中，氮能夠強(qiáng)烈穩(wěn)定奧氏體結(jié)構(gòu)。N在擴(kuò)大奧氏體區(qū)和穩(wěn)定奧氏體的作用相當(dāng)于Ni的25倍左右。氮穩(wěn)定奧氏體的能力亦大于碳。氮會(huì)降低Cr在鋼中的擴(kuò)散系數(shù)，阻礙碳化物形核及長(zhǎng)

25、大。因?yàn)榧尤氲獣?huì)降低M23C6的晶格參數(shù)，增加了界面位錯(cuò)，這將延緩其生長(zhǎng)。在常規(guī)的18一8型奧氏體不銹鋼中會(huì)有少量鐵素體存在，隨鋼中含C量的降低，鐵素體量將增加，而加入N則彌補(bǔ)了降c對(duì)組織帶來的不利影響。N的增加在減少鋼中鐵素體相比例的同時(shí)，對(duì)其存在形態(tài)也有較大影響，使鐵素體逐漸由網(wǎng)狀、長(zhǎng)條狀向短棒狀、孤島狀轉(zhuǎn)變，從而降低了網(wǎng)狀鐵素休對(duì)奧氏體鋼強(qiáng)度和塑性的不良影響。N與鋼中合金元素相互作用的重要性表現(xiàn)在氮化物的彌散現(xiàn)象。在奧氏體鋼中存在許多彌散氮化物，主要是CrZN的彌散。CrZN為立方晶格結(jié)構(gòu)，在Cr、Ni含量較高的Alsl310中的溶解度要比在Alsl304鋼中的溶解度低。在含有Ti和Nb

26、的鋼中，會(huì)有TIN和NbN形成。有趣的是在含有Nb的Alsl347鋼中，N與NbC或C與NbN結(jié)合可提高它們?cè)趭W氏體中的溶解度盡管NbN溶解度要比NbC小得多;在含Nb奧氏體鋼中，增加N含量可顯著促進(jìn)平衡方程式M4X3向MX移動(dòng)，說明N占據(jù)著碳化物的間隙空間四。在含Nb鋼中，人們也發(fā)現(xiàn)了復(fù)雜的crsNb3N及CrNb從稱為z相)氮化物形成，在加工過程中，z相在晶粒邊界發(fā)生彌散現(xiàn)象，可提高鋼的強(qiáng)度。在奧氏體鋼中N延緩碳化物M23q及金屬間化合物的析出。這可能是由于CrZN的析出減少固溶的Cr含量。CrzN的析出也有害處，含氮奧氏體鋼在500一1050溫度范圍內(nèi)時(shí)效過程中對(duì)CrZN等化合物較敏感，

27、這些化合物的析出會(huì)導(dǎo)致時(shí)效脆化并會(huì)降低鋼的塑韌性，特別是低溫韌性。綜合上述，N在不銹鋼中主要通過N固溶強(qiáng)化、氮化物的彌散強(qiáng)化和晶粒細(xì)化三種途徑來改善鋼的性能。圖1-2在AISI304和301奧氏體不銹鋼重Cr2N想平衡的N的溶解度1.2.2 氮對(duì)奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的影響 由上面我們知道，氮的作用除了部分替代貴重的鎳，主要是作為固溶強(qiáng)化元素提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度，而且并不顯著損害鋼的塑性和韌性。氮提高不銹鋼強(qiáng)度的途徑主要有3種:固溶強(qiáng)化、晶粒尺寸強(qiáng)化和形變硬化腳l。氮元素提高強(qiáng)度的作用比碳及其它合金元素強(qiáng)，是最有效的固溶強(qiáng)化元素(見圖1-2)，MnCr可提高N在鋼中的溶解度(見圖1一3即)。氮

28、和碳非常相似，同是間隙固溶體成元素，并且也表現(xiàn)出類似的特性。氮和碳都能在鐵的合金里溶解，形成間隙固溶體，并且能形成穩(wěn)定的金屬間化合物，但是對(duì)合金的力學(xué)性能以及后面要介紹的腐蝕性能有不同的影響。氮比碳具有更有效的固溶強(qiáng)化作用，按原子含量相比氮的固溶強(qiáng)化效果是碳的兩倍，除此之外，氮還可以細(xì)化晶粒，按照Hall一Petch關(guān)系起到細(xì)晶強(qiáng)化作用。氮減少奧氏體中密排不全位錯(cuò)、限制了含間隙雜質(zhì)原子團(tuán)的sPlintered位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。因此，其強(qiáng)化效應(yīng)比碳強(qiáng)。加入0.l%的氮可使CrNi奧氏體不銹鋼的室溫強(qiáng)度(ob，a0.2)提高60一looMpal。氮對(duì)奧氏體不銹鋼的形變硬化作用也很顯著，氮的增加導(dǎo)致滑移平面

29、和形變孿晶增加，而活躍的滑移面和孿晶層則有效地阻止了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和孿晶擴(kuò)展，從而強(qiáng)烈地增大了奧氏體鋼的形變硬化率。近十年的研究表明，氮的大量加入可使奧氏體不銹鋼達(dá)到非常高的強(qiáng)度，使其應(yīng)用范圍更加廣泛。受溫度和含氮量的影響，隨含氮量的增加，晶粒尺寸強(qiáng)化作用將增大。在低溫下，氮的晶粒尺寸強(qiáng)化顯得更有效，而在高溫下氮的這種作用變小甚至消失。加氮后，鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度升高，伸長(zhǎng)率略有降低。這是由于氮的間隙強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化所造成的。含氮鋼的屈服強(qiáng)度由三部分組成，即基體強(qiáng)度、氮原子間隙固溶在奧氏體fcc中而導(dǎo)致的晶界強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化。氮的固溶強(qiáng)化減緩了鋼的回復(fù)速率。氮的晶界強(qiáng)化效應(yīng)可用Hall一Petch方程

30、描述。圖1一4說明了固溶N對(duì)奧氏體鋼抗拉強(qiáng)度的影響大于對(duì)屈服強(qiáng)度的影響。加N奧氏體不銹鋼在強(qiáng)度提高的同時(shí)，對(duì)塑性、韌性影響卻不大，通常奧氏體鋼的6值大于40%，即加N后鋼仍具有良好的塑性。圖1一5是在室溫下固溶N對(duì)奧氏體不銹鋼屈服強(qiáng)度及斷裂性能的影響，固溶N提高鋼的強(qiáng)度同時(shí)，并不降低斷裂韌性。N對(duì)抗蠕變性能的作用遠(yuǎn)高于Cls3，c降低斷裂韌性，而N對(duì)其無顯著影響。原因是在蠕變過程中，C的加入使粗大的碳化物Cr23C6分布于晶粒邊界，而N的存在使細(xì)小的FeZMo顆粒彌散于晶粒邊界。奧氏體不銹鋼的抗蠕變性能隨氮含量的增加而提高，其原因是由于彌散強(qiáng)化作用增強(qiáng)特別是當(dāng)鋼中含有Nb時(shí)，生成Nb(c喲彌散

31、強(qiáng)化相。圖1-2 奧氏體不銹鋼的固溶強(qiáng)化效應(yīng)圖1-3 合金元素含量對(duì)氮在鐵中溶解度的影響（1600，101.3kpa）圖1-4 N對(duì)奧氏體不銹鋼抗拉強(qiáng)度的影響圖1-5 室溫下固溶氮對(duì)奧氏體不銹鋼 圖1-6 不同溫度下N含量對(duì)ASIS304屈服強(qiáng)度及斷裂韌性的影響 及316鋼105小時(shí)斷裂應(yīng)力影響氮提高了奧氏體不銹鋼耐磨性的主要原因是有氮化物的析出，但這樣會(huì)降低鋼的耐腐蝕性能，同時(shí)使鋼的塑性變壞。N合金化可提高滑動(dòng)摩擦抗力，最主要的原因是N合金化會(huì)提高硬度和應(yīng)變硬化效果，亞穩(wěn)態(tài)的奧氏體會(huì)進(jìn)一步提高應(yīng)變硬化效果。含N鋼中很少會(huì)發(fā)生應(yīng)變誘發(fā)馬氏體的產(chǎn)生，磨損抗力取決于耐磨和不耐磨材料的硬度比值。同樣

32、，耐磨物質(zhì)的本質(zhì)、性狀、尺寸和棱角鋒利情況都對(duì)高氮奧氏體不銹鋼有影響。如果被磨損材料的硬度與耐磨材料相差不大，甚至超過耐磨材料，那么加工硬化可以提高高氮奧氏體不銹鋼的耐磨性。利用離子表面注入改性技術(shù)，可以得到一層高氮層，可以同時(shí)提高表面硬度、耐磨性及抗蝕性。可能是由于注入氮原子綴飾位錯(cuò)或進(jìn)入奧氏體固溶體所產(chǎn)生的固溶強(qiáng)化，礦注入顯著強(qiáng)化了奧氏體不銹鋼的表面，提高了表面硬度。該項(xiàng)技術(shù)改變了以往表面沉積、電鍍、化學(xué)鍍等鍍層與基體結(jié)合力差的問題。1.2.3 氮對(duì)奧氏體不銹鋼腐蝕性能的影響不銹鋼在腐蝕介質(zhì)作用下,在晶粒之間產(chǎn)生的一種腐蝕現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。(1)產(chǎn)生晶間腐蝕的原因奧氏體不銹鋼在450850

33、時(shí),過飽和的碳向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散,并與晶界的鉻化合形成碳化鉻(Cr23C6)。由于鉻在奧氏體中的擴(kuò)散速度小于碳的擴(kuò)散速度,使晶界的鉻得不到及時(shí)補(bǔ)充,造成奧氏體邊界貧鉻。當(dāng)晶界附近的金屬含Cr量低于12%時(shí),就失去了抗腐蝕能力,在腐蝕介質(zhì)作用下,即產(chǎn)生晶間腐蝕。受到晶間腐蝕的不銹鋼,從表面上看來沒有痕跡,但在受到應(yīng)力時(shí)即會(huì)沿晶界斷裂,幾乎完全喪失強(qiáng)度。(2)減少和防止晶間腐蝕的措施控制含碳量碳是造成晶間腐蝕的主要元素,含C量越高,奧氏體晶界處形成的碳化鉻越多,貧鉻現(xiàn)象越嚴(yán)重,晶間腐蝕越大,所以焊接時(shí)采用含碳量小于0.03%的焊條,不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。進(jìn)行固溶處理焊后將接頭加熱到1 0501 10

34、0,使碳化物重新溶解到奧氏體中,然后迅速冷卻,穩(wěn)定了奧氏體組織。另外,也可以進(jìn)行850900保溫2 h的穩(wěn)定化熱處理使奧氏體晶粒內(nèi)部的鉻擴(kuò)散到晶界,晶界處的含鉻量重新恢復(fù)到大于12%,就不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。添加穩(wěn)定劑在鋼材和焊接材料中加入Ti、Nb等與碳的親和力比鉻強(qiáng)的元素,能夠與碳結(jié)合成穩(wěn)定的化合物,從而避免在奧氏體晶界造成貧鉻。如1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni2Mo2Ti鋼, E347 - 15、H0Cr19Ni9Ti焊絲等。改變焊縫的組織狀態(tài)使焊縫由單一的奧氏體相改變?yōu)閵W氏體加鐵素體雙相,Cr在鐵素體中擴(kuò)散速度比在奧氏體中快,因此,鉻在鐵素體中較快地?cái)U(kuò)散到晶界,減輕了奧氏體晶界貧鉻現(xiàn)

35、象?？焖倮鋮s因奧氏體鋼不會(huì)出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象所以在焊接過程中加快冷卻速度,縮短焊接接頭在危險(xiǎn)溫度區(qū)的停留時(shí)間,以免形成貧鉻區(qū)。焊接接頭的刀狀腐蝕(1)原因在焊縫和基本金屬的熔合線附近,發(fā)生如刀刃狀的晶間腐蝕,稱為刀狀腐蝕。只發(fā)生于含有穩(wěn)定劑鈦、鈮的奧氏體鋼(如0Cr18Ni11Ti)的焊接接頭上,產(chǎn)生的原因也和Cr23C6析出后形成的貧鉻層有關(guān)。焊接時(shí),過熱區(qū)的峰值溫度高達(dá)1 200以上鋼中的TiC溶入奧氏體,分解出的碳在冷卻過程中偏聚在晶界形成過飽和狀態(tài),而鈦則因擴(kuò)散能力遠(yuǎn)比碳低而留于晶內(nèi),當(dāng)接頭在敏化溫度區(qū)間再次加熱,過飽和的碳在晶間以Cr23C6形式析出,在晶界形成貧鉻層,使耐腐蝕能力降低。(

36、2)防止刀狀腐蝕的措施降低含碳量最好采用超低碳不銹鋼,C0.06%。減少近縫區(qū)過熱盡量采用小的熱輸入,以減少過熱區(qū)在高溫停留時(shí)間。合理安排焊接順序雙面焊時(shí)與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫應(yīng)盡可能最后焊。焊后穩(wěn)定化處理將焊件加熱到1 0501 100,使過熱區(qū)的碳與穩(wěn)定劑結(jié)合為穩(wěn)定的碳化物。應(yīng)力腐蝕開裂問題金屬在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下,所發(fā)生的腐蝕破壞叫做應(yīng)力腐蝕開裂。(1)原因在化工設(shè)備的破壞事故中,由于不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂造成事故占50%,破壞涉及幾乎所有耐蝕材料。開裂時(shí)沒有任何變形,因而事故往往是突發(fā)性的,后果嚴(yán)重。拉應(yīng)力的存在是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件,表1列出了造成應(yīng)力腐蝕開裂主要應(yīng)力的來源。

37、可以看出,應(yīng)力主要來自于制造過程,因而焊接應(yīng)力造成事故占到30%以上。表1 引起不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂的主要應(yīng)力來源(2)防止應(yīng)力腐蝕開裂采取的措施正確選用材料根據(jù)介質(zhì)特性,選用對(duì)應(yīng)力腐蝕開裂敏感性低的材料是防止應(yīng)力腐蝕開裂最根本的措施,主要有高純鉻-鎳奧氏體不銹鋼,高硅鉻-鎳奧氏體不銹鋼,鐵素體-奧氏體雙相鋼等。消除焊件殘余應(yīng)力采用消除應(yīng)力熱處理及由機(jī)械方法降低表面殘余應(yīng)力或造成壓應(yīng)力(如進(jìn)行噴丸)狀態(tài)。對(duì)材料進(jìn)行防腐蝕處理通過電鍍、噴鍍、物理等方法,用金屬或金屬覆蓋層將金屬與腐蝕介質(zhì)隔離。改進(jìn)部件及接頭設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)得不合理往往會(huì)形成較大的應(yīng)力集中或在制造中產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力,這是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開

38、裂的重要條件。第二章24Mn18Cr3Ni0.62n奧氏體不銹鋼焊接技術(shù)2.1 含氮奧氏體不銹鋼焊接存在的問題及其原因 奧氏體不銹鋼比其他不銹鋼的焊接性好。在任何溫度下都不會(huì)發(fā)生相變，對(duì)氫脆不敏感，在焊態(tài)下奧氏體不銹鋼接頭也有較好的塑性和韌性。但焊接的主要問題是:焊接熱裂紋、脆化、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕等。此外，因?qū)嵝圆?，線脹系數(shù)大，焊接應(yīng)力和變形較大。經(jīng)驗(yàn)表明，奧氏體不銹鋼厚板的焊接主要有以下幾方面問題2:材料厚度大，其焊接接頭的拘束度大，焊后產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，進(jìn)而發(fā)展為焊接裂紋;由于奧氏體本身的特點(diǎn)，即柱狀晶的方向性很強(qiáng)，有利于雜質(zhì)的偏析以及晶格的聚集，這樣，在焊接中易產(chǎn)生焊接裂紋;在

39、對(duì)奧氏體鋼厚板進(jìn)行多層焊焊接時(shí)，碳化鉻在500-800溫度范圍內(nèi)沿晶界析出，形成貧鉻區(qū)，極易產(chǎn)生熱裂紋。因此，對(duì)厚板奧氏體不銹鋼的焊接必須采取合理的焊接工藝，嚴(yán)格按照焊接規(guī)范施焊，以保證其焊接質(zhì)量。焊縫和焊接部件的熱裂敏感性是由力學(xué)因素和冶金因素相互作用決定的。在奧氏體不銹鋼材料中，抗熱裂性主要由下列因素決定4:一次結(jié)晶的類型和殘余6鐵素的含量;合金元素和雜質(zhì)的影響;偏析的影響;脫氧還原的影響;材料的焊接工藝參的影響;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響。前4個(gè)因素是冶金方面的，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響屬于力學(xué)因素。材料厚度和焊接參數(shù)，既有冶金的因素也有力學(xué)的因素。這兩種因素相互作用，不僅影響凝固、結(jié)晶的程和成分過冷，也影

40、響內(nèi)應(yīng)力和收縮變形。對(duì)于厚板奧氏體不銹鋼的焊接，板厚的影響占主要作用。材料板厚的影響是多方面的。隨著板厚的增加，裂紋敏感性增大.對(duì)奧氏體鋼熱裂紋敏感性的影響主要在力學(xué)方面.隨著材料厚度的增加，焊接應(yīng)力將會(huì)由于整個(gè)構(gòu)件的變形而增大。在較厚的材料中，應(yīng)力集中和由材料收縮而引起的內(nèi)應(yīng)力更大，而且更易集中于焊接區(qū)域。當(dāng)焊接厚板時(shí)，力學(xué)因素對(duì)裂紋形成的影響變得重要。根據(jù)研究，與薄板焊接相比，焊接厚板時(shí)，焊縫中壓應(yīng)力到拉應(yīng)力的轉(zhuǎn)變更快，發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度更高。因此，焊縫和熱影響區(qū)在高溫時(shí)會(huì)更早地承受拉應(yīng)力，從而增加形成熱裂紋的傾向。2.2 試驗(yàn)材料化學(xué)成分試驗(yàn)材料選用正在開發(fā)的節(jié)鎳奧氏體不銹鋼24Mn18Cr

41、3Ni0.62N，其主要化學(xué)成分見表2-1。本試驗(yàn)中主要就其開發(fā)過程中焊接的相關(guān)關(guān)鍵問題進(jìn)行研究。選擇出合適的焊接材料，調(diào)整此鋼種焊接接頭的化學(xué)成分，以保證熔敷金屬中氮及其他合金元素含量合理。同時(shí)制定合理的焊接工藝，以解決在焊接過程中可能出現(xiàn)的熱裂紋等問題，嚴(yán)格控制焊縫金屬的凝固模式。并通過焊接接頭的拉伸、彎曲、硬度等力學(xué)性能試驗(yàn)以及金相觀察、電子探針等試驗(yàn)手段，檢測(cè)其焊接性能。從而調(diào)整并完善其焊接工藝參數(shù)，保證產(chǎn)品能獲得應(yīng)有的性能，為今后其工業(yè)應(yīng)用提供直接的加工依據(jù)。表2-1 母材化學(xué)成分（%）CSiMnNiCrCuNSP0.0900.3099.2030.99115.2591.540.130

42、.0010.0272.3 焊接工藝要點(diǎn) （1）焊前準(zhǔn)備 根據(jù)鋼板厚度及接頭形式,用機(jī)械加工、等離子切割或碳弧氣刨等方法下料和加工坡口。對(duì)接接頭板厚超過3 mm須開坡口,為了避免焊接時(shí)碳和雜質(zhì)混入焊縫,在焊前應(yīng)將焊縫兩側(cè)20 mm30 mm范圍內(nèi)用丙酮擦凈,并涂白堊粉,以避免表面被飛濺金屬損傷。 （2）點(diǎn)固焊 點(diǎn)固焊所用的焊條與正式焊接所用的焊條型號(hào)應(yīng)相同,并且直徑要稍細(xì)些。點(diǎn)固焊焊點(diǎn)高度不超過工件厚度的2/3,長(zhǎng)度不超過30 mm。 （3）熱輸入焊接奧氏體不銹鋼不能用大焊接熱輸入，一般焊接所需的熱輸入比碳鋼低20%一30%。過高的焊接熱輸入會(huì)造成焊縫開裂，降低抗蝕性能，變形嚴(yán)重和接頭力學(xué)性能改

43、變。采用小電流、低電壓(短弧焊)和窄焊道快速焊可使熱輸入減小，采用必要的急冷措施可以防止接頭過熱的不利影響。（4）破口加工焊接接頭設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證構(gòu)件的強(qiáng)度和避免過大的角焊縫尺寸，一般中厚板的對(duì)接接頭和T形接頭都要進(jìn)行開坡口焊接。坡口形式主要由接頭強(qiáng)度、焊接方法、焊接效率、焊接成本等綜合因素決定。如果坡口精度(坡口角度、鈍角尺寸、坡口表面粗糙度和平直度等)高，則焊縫質(zhì)量就能保證，焊接成本也低;反之坡口精度差，易出現(xiàn)嚴(yán)重的焊接缺陷，焊接成本也隨之增加。（5）縫污染奧氏體不銹鋼焊縫受到污染其耐蝕性能和強(qiáng)度變差。外來污染有碳、氮、氧、水等。碳污染能引起裂紋和改變力學(xué)性能并降低抗蝕性能。碳來自車間灰塵

44、、油脂、油漆、作標(biāo)志用的材料和工具中。因此，焊前必須對(duì)焊接區(qū)表面(坡口及其附近)作徹底的清理，清除全部碳?xì)浠衔锛捌渌廴疚?。薄的氧化膜可用浸蝕(酸性)方法清除，也可用機(jī)械方法，如沒有用過的不銹鋼絲刷或砂輪噴丸等手段。層間若有焊渣必須清除后再焊，以防止產(chǎn)生夾渣，最后焊道表面也應(yīng)清渣，最好用鋼絲刷或機(jī)械拋光去除。為了比較不同焊接方法下試樣的接頭性能，本試驗(yàn)采用兩種不同的焊接方法，分別為鎢極氫弧焊（TIG）和手工電弧焊。同時(shí)改變焊接線能量焊接試板，觀察不同焊接線能量對(duì)此鋼種焊接接頭凝固模式的影響及接頭顯微組織的改變。選用鎢極氫弧焊，其保護(hù)氣體為純Ar，故可以避免焊縫中金屬元素的燒損和由此帶來的其它

45、焊接缺陷。由于這種焊接方法電弧穩(wěn)定，熱量調(diào)節(jié)方便，使輸入焊縫的焊接線能量更容易控制。手工電弧焊時(shí)采用選定的E309L-16（AO62）欽鈣型藥皮的超低碳不銹鋼焊條為焊接材料。選用RILTIG315AC/DC型逆變氫弧焊機(jī)作為試驗(yàn)的焊接電源。試驗(yàn)所用不銹鋼板尺寸均為3O0x20Ox4mm，根據(jù)試板厚度及相關(guān)焊接工藝手冊(cè)制定焊接工藝規(guī)范腳。兩種焊接方法所選取的焊接工藝規(guī)范。2.4 焊接方法由于奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的焊接性，幾乎所有的熔焊方法和部分壓焊方法都可以焊接。但從經(jīng)濟(jì)、實(shí)用和技術(shù)性能方面考慮，最好采用焊條電弧焊、惰性氣體保護(hù)焊、埋弧焊和等離子焊等111。但在厚板奧氏體不銹鋼焊接中惰性氣體保護(hù)

46、焊和等離子焊，從經(jīng)濟(jì)角度考慮不適合選用。一般奧氏體不銹鋼的選材原則是選用與母材相同化學(xué)成分的焊材。由于焊接接頭在組織、性能和應(yīng)力分布上與母材存在差異，是焊接接頭往往成為結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。通常是根據(jù)不銹鋼材質(zhì)、工作條件(工作溫度、接觸介質(zhì))和焊接方法來選用焊接材料。原則選用焊縫金屬的成分與母材相同或相近的焊接材料。2.4.1 焊條電弧焊厚度在Zmln以上的不銹鋼仍以焊條電弧焊為主，因?yàn)楹笚l電弧焊熱量比較集中，熱影響區(qū)小，焊接變形小，適應(yīng)各種焊接位置與不同板厚工藝要求，所用設(shè)備簡(jiǎn)單。此外，現(xiàn)在所用的焊條類型、規(guī)格和品種多，且配套齊全。但是，焊條電弧焊對(duì)清渣要求高，易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷，合金元素過

47、渡系數(shù)較小，與氧親和力強(qiáng)的元素，如欽、硼、鋁等易被燒損。 由于含碳量對(duì)不銹鋼的耐蝕性能影響很大，因此，選用熔覆金屬含碳量不高于母材的焊條。對(duì)奧氏體耐熱不銹鋼主要應(yīng)選用能滿足焊縫金屬的抗熱裂性能和接頭高溫性能的焊條。對(duì)于要求純奧氏體不銹鋼的焊縫或在結(jié)構(gòu)剛性很大，焊縫抗裂性能差時(shí)，宜選用堿性藥皮的奧氏體不銹鋼焊條。對(duì)于具有雙相奧氏體不銹鋼的焊縫因含有一定量的鐵素體，其塑性和韌性較好，這時(shí)宜選用焊接工藝性能好的欽型或欽鈣型藥皮類型的焊條。在保證焊透和熔合良好的條件下用小電流快焊速，使焊接熔池受熱盡可能小。平焊時(shí)，厚板奧氏體不銹鋼焊接技術(shù)及焊縫超聲波檢測(cè)的研究進(jìn)展控制在2一3rnrn，直線焊不作橫向擺

48、動(dòng)，為的是減少熔池?zé)崃?，防止鉻等有利元素?zé)龘p。層焊時(shí)，層間溫度不易過高，可待冷卻到60以下再清理渣和飛濺物，然后再焊。其層數(shù)不易過多，每層焊縫接頭相互錯(cuò)開。不在非焊部位引弧，焊縫收弧一定要填滿弧坑，否則產(chǎn)生弧坑裂紋成為腐蝕起源點(diǎn)，有條件的盡量使用引弧板和收弧板。以對(duì)接接頭為例，V形坡口適用于中厚鋼板的對(duì)接，且反面施焊有困難或根本無法施焊的場(chǎng)合。V形坡口一般在4060之間。為了避免燒穿，一般加工14nun之間的鈍邊。隨著對(duì)接板厚的增加，V形坡口的焊縫填充金屬量就急劇增加，如果可以正反面施焊，宜設(shè)計(jì)成X形坡口，這樣可節(jié)省填充金屬，又因正反兩面施焊，焊縫對(duì)稱，可以減少角變形。在同樣厚度下，X形坡口比

49、V形坡口，約能節(jié)約l/2的填充金屬量，它主要用于大厚度以及要求變形較小的結(jié)構(gòu)中。U形及雙U形坡口，由于有根部半徑，坡面角可很小，故填充金屬量更少(比V形和X形坡口都少)，焊接變形也少，但這種坡口加工較復(fù)雜，加工費(fèi)用高。一般只在較重要的及板厚較大的結(jié)構(gòu)中采用，隨著厚板奧氏體不銹鋼的應(yīng)用越來越廣泛，這種形式的坡口采用也越來越多。表2-2 氮強(qiáng)化奧氏體不銹鋼手工焊焊條成分AWS型號(hào)CCrNiMoMnSiPSNCu母材UNS鋼號(hào)20.59.51.54.00.10E2090.060.900.030.030.75S20 19024.012.03.07.00.319.05.58.00.10E2190.600

50、.751.000.030.030.75S21 90021.57.010.00.3017.04.010.50.10E2400.060.751.000.030.030.75S24 00019.06.013.50.20S24 100焊接材料的選擇首先決定于具體焊接方法的選擇。其次，在選擇具體焊接材料時(shí)，應(yīng)注意適用性原則。也就是說應(yīng)根據(jù)具體的用途和使用服役條件（工作溫度、接觸介質(zhì)），以及對(duì)焊縫金屬的技術(shù)要求選用焊接材料。原則上是選用與母材成分相同或相近的材料。然后根據(jù)所選焊接材料的具體成分來確定是否使用，并通過工藝評(píng)定試驗(yàn)加以驗(yàn)收。根據(jù)不銹鋼焊接材料的選擇規(guī)范，特別是注意含碳量，選用含碳量不應(yīng)高于母材

51、的不銹鋼焊條，針對(duì)本鋼種較特殊的化學(xué)成分，初步選定E3ogL一16（AO62）欽鈣型藥皮的超低碳不銹鋼焊條為焊接材料。焊條化學(xué)成分列于表2-3中。焊條直徑3.2mm。焊前焊條經(jīng)250在烘箱中烘焙1小時(shí)。 表2-3 E309L-16焊條主要化學(xué)成分CCrNiMoMnSiPSCu0.0422.025.012.014.00.750.52.50.900.0400.0300.75表2-4 手工電弧焊焊接工藝參數(shù)試樣編號(hào)焊條直徑mm焊接電壓V焊接電流A焊接速度mm/s坡口間隙mm焊接線能量J/mmHM3.224872.213774.74LM3.224402.013391.642.4.2 埋弧焊適于中奧氏體

52、不銹鋼的焊接，有是也用于薄板的焊接。由于此方法焊接參數(shù)穩(wěn)定，焊接成分和組織均勻，且表面光潔，無飛濺，因而接頭的耐蝕性能高。但是，埋弧焊的熱輸入大，熔池體積大，冷卻速度小，高溫停留時(shí)間長(zhǎng)，有促進(jìn)奧氏體鋼元素偏析和組織過熱傾向，容易導(dǎo)致焊接熱裂紋，其熱影響區(qū)耐蝕性也受到影響。因此，對(duì)熱裂紋敏感的純奧氏體不銹鋼，一般不推薦用埋弧焊。對(duì)壁厚大，焊縫較多的設(shè)備，采用埋弧自動(dòng)焊，既可以提高焊接效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)環(huán)境，又可降低生產(chǎn)成本。焊材選用應(yīng)遵循2個(gè)原則:采用同質(zhì)填充金屬;除考慮焊接工藝性(如保證焊縫外觀成形)外，還應(yīng)注意焊縫成分，嚴(yán)格限制S、P等雜質(zhì)，使焊縫具有Y+6雙相組織，提高抗晶間腐蝕

53、性能和抗熱裂性能。熔煉焊劑加入脫氧劑和合金元素較困難，很難調(diào)劑焊縫金屬中6相的含量，所以長(zhǎng)久以來不適于奧氏體不銹鋼厚板的焊接，目前針對(duì)這方面的問題，研制了新型奧氏體不銹鋼埋弧焊焊劑。接頭開坡口的主要目的是為了使焊絲很好地接近接頭根部，保證熔透。一般情況下，板厚為12-30Inm時(shí)，開單V形坡口，30-50們曲?？砷_X形坡口，2卜50nun時(shí)可開U形坡口，50Inln以上可開雙U形坡口。坡口加工可以用機(jī)械方法和熱切割方法進(jìn)行。機(jī)械加工的坡口處要去油污，熱切割后要去熔渣。埋弧焊的坡口要求加工精度高，坡口角度的允差一般 ，鈍邊高，間隙+0.5l刀nun。焊接前對(duì)坡口及焊縫中的一切污物用丙酮溶劑進(jìn)行清

54、理，直到表面有金屬光澤為止，埋弧焊焊劑和手工定位焊條需要烘干。鋼板焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，溫度不超過60。焊接時(shí)選用較低的焊接電流，較高的焊接速度及與其相匹配的焊接電壓進(jìn)行焊接。每焊完一道焊縫可采用自然冷卻或在焊縫反面用水強(qiáng)制冷卻至150以下，再進(jìn)行下一道焊縫的焊接。自動(dòng)埋弧焊接設(shè)備及焊接工藝因素一· 自動(dòng)埋弧焊接設(shè)備目前，得到較廣泛使用的WSI1000型懸臂式成套自動(dòng)埋弧焊機(jī)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表2。 表2送絲形式焊接電流（A）焊絲直徑(MM)送絲速度M/MIN焊接電流種類焊接電壓（V）弧壓自動(dòng)調(diào)節(jié)1001000360.52.5直流2542二· 焊接工藝因素由于自動(dòng)埋弧焊較手工電弧焊具有輸入線能量大的特點(diǎn)，且奧氏體不銹鋼具有導(dǎo)熱性較差、敏化溫度范圍寬、晶粒易長(zhǎng)大等屬性，焊接時(shí)諸多工藝條件對(duì)焊縫組織和力學(xué)性能都有一定的影響，在確定焊接工藝條件時(shí)，對(duì)這些特性必須加以充分考慮。自動(dòng)埋弧焊的焊接條件中屬重要工藝因素的有：焊絲鋼號(hào)、焊劑牌號(hào)、預(yù)熱溫度等；補(bǔ)加工藝因素有：焊縫層間溫度、電流種類或極性、線能量、焊絲擺動(dòng)幅度