材料焊接性之不銹鋼及耐熱鋼的焊接

第4章不銹鋼及耐熱鋼的焊接不銹鋼不銹鋼是耐蝕和耐熱高合金鋼的統(tǒng)稱。不銹鋼通常含有Cr（wCr≥12%）、Ni、Mn、Mo等元素，具有良好的耐腐蝕性、耐熱性和較好的力學(xué)性能，適于制造要求耐腐蝕、抗氧化、耐高溫和超低溫的零部件和設(shè)備不銹鋼焊接接頭的宏觀照片YAG-MAG激光電弧復(fù)合焊

4.1不銹鋼及耐熱鋼的分類及特性

4.1.1不銹鋼的基本定義

不銹鋼的定義原義型習(xí)慣型廣義型僅指在無污染的大氣環(huán)境中能夠不生銹的鋼

指原義型含義不銹鋼與能耐酸腐蝕的耐酸不銹鋼的統(tǒng)稱

泛指耐蝕鋼和耐熱鋼，統(tǒng)稱為不銹鋼StainlessSteels

4.1.2不銹鋼及耐熱鋼的分類

按主要化學(xué)成分分類

鉻錳氮不銹鋼鉻鎳不銹鋼

鉻不銹鋼指Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于12%～30%之間的不銹鋼，其基本類型為Cr13型

Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于12%～30%，Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于6%～12%和含其他少量元素的鋼種，基本類型為Cr18Ni9鋼

屬于節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼，化學(xué)成分中部分鎳被錳、氮替代，可減少鎳的含量如1Cr18Mn8Ni5N、1Cr18Mn6Ni5N

按用途分類

超低碳Cr-Ni鋼(如00Cr25Ni22Mo2、00Cr22Ni5Mo3N)等低碳Cr-Ni鋼（如0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti）高Cr鋼（如1Cr13、2Cr13）不銹鋼

抗氧化鋼熱強鋼

高Cr鋼（如1Cr17、1Cr25Si2）

如1Cr18Ni9Ti、1Cr16Ni25Mo6、4Cr25Ni20、4Cr25Ni34等

Cr-Ni鋼（如2Cr25Ni20、2Cr25Ni20Si2）

以Cr12為基的多元合金化高Cr鋼（如1Cr12MoWV）

按組織分類

奧氏體鋼鐵素體鋼

馬氏體鋼鐵素體－奧氏體雙相鋼0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti(18-8Ti)2Cr25Ni20Si2、4Cr25Ni200Cr21Ni32、4Cr25Ni35沉淀硬化鋼1Cr17、1Cr25Si2000Cr30Mo2

Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13及1Cr17Ni12、

1Cr12MoWV00Cr18Ni5Mo3Si2、0Cr25Ni5Mo3N、00Cr22Ni5Mo3N

0Cr17Ni4Cu4Nb，簡稱17-4PH0Cr17Ni7Al，簡稱17-7PH

4.1.3不銹鋼及耐熱鋼的特性

表4-1不銹鋼及耐熱鋼的物理性能不銹鋼的耐蝕性能

應(yīng)力腐蝕（SCC):不銹鋼在特定的腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力作用下出現(xiàn)的低于強度極限的脆性開裂現(xiàn)象。晶間腐蝕：在晶粒邊界附近發(fā)生的有選擇性的腐蝕現(xiàn)象。

縫隙腐蝕：在電解液中，如在氯離子環(huán)境中，不銹鋼間或與異物接觸的表面間存在間隙時，縫隙中不銹鋼鈍化膜吸附Cl－而被局部破壞的現(xiàn)象。點腐蝕（孔蝕或坑蝕）：金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發(fā)生的局部腐蝕

均勻腐蝕：接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象σ相脆化化：是Cr的的質(zhì)量分分?jǐn)?shù)約45%的的典型FeCr金屬間化化合物，，無磁性性，硬而而脆。475℃℃脆性：：主要出現(xiàn)現(xiàn)在Cr＞15%的的鐵素體體鋼中。430～480℃℃之間長長期加熱熱并緩冷冷，導(dǎo)致致在常溫時或或負(fù)溫時時出現(xiàn)強強度升高高而韌性性下降的的現(xiàn)象。。熱強性：：在高溫下下長時間間工作時時對斷裂裂的抗力力（持久強強度），，或在高高溫下長長時間工工作時抗抗塑性變形形的能力力（蠕變變抗力））。數(shù)據(jù)：劉劉會杰書書186表7-3耐熱性能能：耐熱性能能是指高高溫下，，既有抗抗氧化或耐氣體體介質(zhì)腐腐蝕的性性能即熱熱穩(wěn)定性性，同時時又有足夠的的強度即即熱強性性。不銹鋼及及耐熱鋼的的高溫性能能4.1.4Fe-Cr，F(xiàn)e-Ni相圖圖及合金金元素的的影響響圖4-1Fe-Cr二元元合金狀狀態(tài)圖圖4-2Fe-Ni二元元合金狀狀態(tài)圖合金元素對相圖的影響碳的影響氮的影響錳的影響鉬的影響碳是強奧奧氏體化化元素，，會使γ相區(qū)增增大，而而δ相區(qū)區(qū)減小氮是強奧奧氏體化化元素Mo也是是鐵素體體形成元元素Mo對γγ相區(qū)有有強烈的的縮小作作用Mn是奧奧氏體形形成元素素，與Ni相相似，會會擴大γγ相區(qū)，，使γ-αα的轉(zhuǎn)變變向低溫溫移動4.2奧奧氏體體不銹鋼鋼的焊接接4.2.1奧奧氏體不不銹鋼的的類型類型18-8型奧氏體不銹銹鋼18-12Mo型奧氏體不不銹鋼為克服晶晶間腐蝕蝕傾開發(fā)發(fā)了1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni11Nb等主要牌號號有1Cr18Ni9和0Cr18Ni925-20型奧奧氏體不銹銹鋼超低碳18-8型不銹銹鋼，如00Cr19Ni10等0Cr17Ni12Mo2、、0Cr18Ni12Mo2Ti等牌號有0Cr25Ni20等等4.2.2奧奧氏體不不銹鋼焊焊接性分分析奧氏體不銹鋼焊接性分析奧氏體不不銹鋼焊接接頭頭的耐蝕蝕性熱裂紋析出現(xiàn)象象低溫脆化化晶間腐蝕應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）熱影響區(qū)區(qū)敏化區(qū)區(qū)晶間腐腐蝕焊縫區(qū)晶晶間腐蝕蝕點蝕刀狀腐蝕蝕腐蝕介質(zhì)質(zhì)的影響響焊接應(yīng)力力的作用用合金元素素的作用用奧氏體鋼鋼焊接接接頭有點點蝕傾向，雙雙相鋼有有時也會會有點蝕產(chǎn)生生。焊接接頭頭的耐蝕蝕性焊縫區(qū)晶晶間腐蝕蝕防止途徑徑選擇超低低碳焊接接材料調(diào)整焊縫縫成分獲獲得一定定δ相圖4-50Cr18Ni9不銹鋼鋼HAZ晶間腐腐蝕圖4-318-8不不銹鋼焊焊接接頭頭可能出出現(xiàn)晶間間腐蝕的的部位1—HAZ敏化化區(qū)2—焊縫縫區(qū)3—熔合合區(qū)圖4-4舍夫夫勒焊縫縫組織圖圖鉻當(dāng)量鎳鎳當(dāng)量奧氏體不不銹鋼焊焊接熱影影響區(qū)可可劃分為為過熱區(qū)區(qū)、σ相相脆化區(qū)區(qū)和敏化區(qū)區(qū)三個區(qū)區(qū)。鐵素素體不銹銹鋼的熱熱影響區(qū)區(qū)可分為為過熱區(qū)區(qū)、σ相脆化化區(qū)、475℃℃脆性區(qū)區(qū)。圖2—9為為不銹鋼鋼熱影響響區(qū)的劃劃分示意意圖。(一一)過熱熱區(qū)加加熱溫溫度在Tks～～Tm。。(二)σσ相脆脆化區(qū)加加熱熱溫度在在650～850℃。。(三)敏敏化區(qū)加加熱熱溫度在在450～850℃。。(四)475℃℃脆性區(qū)區(qū)加加熱溫度度在400～600℃℃HAZ晶晶間腐蝕蝕晶間腐蝕蝕的機理理是什么么呢？貧鉻區(qū)：：不銹鋼表面或內(nèi)部局局部鉻含量低于于平均含量的區(qū)域。。貧鉻區(qū)的出現(xiàn)，，通常是是碳化鉻析出的結(jié)果。。由于鉻鉻是保證證不銹鋼鋼耐腐蝕性性的元素，貧鉻區(qū)區(qū)往往優(yōu)優(yōu)先發(fā)生生腐蝕。例如不銹銹鋼中沿沿晶界析出碳化化鉻后導(dǎo)導(dǎo)致晶界界附近貧鉻鉻，從而而容易發(fā)發(fā)生晶間腐蝕蝕。什么是敏敏化區(qū)？？18-8鋼型奧奧氏體不不銹鋼在在450-850℃溫度范圍內(nèi)加加熱后對對晶間腐腐蝕最為為敏感，，通常把這一溫溫度區(qū)間間成為敏敏化溫度度區(qū)間，，在此區(qū)間內(nèi)加加熱的過過程稱為為敏化過過程。超超低碳以及含Ti或Nb的奧奧氏體不不銹鋼不不易有敏化區(qū)出出現(xiàn)。圖4-6Cr23C6、TiC的析出出溫度Cr23C6的析出溫度：600-850℃；TiC的的析出溫度：1100℃刀狀腐蝕蝕定義：在熔合區(qū)區(qū)產(chǎn)生的的晶間腐腐蝕，如如刀削切切口形式式，故稱為刀刀狀腐蝕蝕。發(fā)生部位位：只發(fā)生在在含或的的18-8和18-8鋼的熔熔合區(qū)。。實質(zhì)：與M23C6沉淀形成成貧鉻層層有關(guān)。。必要條件件：高溫過熱熱和中溫溫敏化的的相繼作作用。圖4-818-8Ti鋼熱熱影響區(qū)區(qū)中碳化化物的分分布特征征WM—焊焊縫WI—焊縫縫邊界圖4-7不不銹銹鋼刀狀狀腐蝕形形貌500××圖4-100Cr17Ni12Mo2不不銹鋼焊焊趾處處的應(yīng)力力腐蝕裂裂紋10××應(yīng)力力腐腐蝕蝕開開裂裂1））腐腐蝕蝕介介質(zhì)質(zhì)的的影影響響腐腐蝕蝕介介質(zhì)質(zhì)與與材材料料組組合合上上的的選選擇擇性性，，在在此此特特定定組組合合之之外外不不會會產(chǎn)產(chǎn)生生應(yīng)應(yīng)力力腐腐蝕蝕。。2））焊焊接接應(yīng)應(yīng)力力的的作作用用應(yīng)應(yīng)力力腐腐蝕蝕開開裂裂是是應(yīng)應(yīng)力力和和腐腐蝕蝕介介質(zhì)質(zhì)共共同同作作用用的的結(jié)結(jié)果果。。由由于于低低熱熱導(dǎo)導(dǎo)率率及及高高熱熱膨膨脹脹系系數(shù)數(shù)，，不不銹銹鋼鋼焊焊后后常常常常產(chǎn)產(chǎn)生生較較大大的的殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力。。合金金元元素素的的作作用用在在晶晶界界上上的的合合金金元元素素偏偏析析引引起起合合金金晶晶間間開開裂裂是是應(yīng)應(yīng)力力腐腐蝕蝕的的主主要要因因素素之之一一。。三個個條條件件：：環(huán)境境選擇擇性性的的腐腐蝕蝕介介質(zhì)質(zhì)拉應(yīng)應(yīng)力力點蝕蝕奧氏氏體體鋼鋼焊焊接接接接頭頭有有點點蝕蝕傾傾向向，，點點蝕蝕指指數(shù)數(shù)PI越越小小的的鋼鋼，，點點蝕蝕傾傾向向越越大大。。易產(chǎn)產(chǎn)生生部部位位：：焊焊縫縫中中的的不不完完全全混混合合區(qū)區(qū)焊接接材材料料選選擇擇不不當(dāng)當(dāng)時時，，焊焊縫縫中中心心部部位位也也會會有有點點蝕蝕產(chǎn)產(chǎn)生生，，主主要要原原因因：：耐耐點點蝕蝕成成分分Cr與與Mo的的偏偏析析。。TIG自自熔熔焊焊易易形形成成點點蝕蝕，，甚甚至至填填送送同同質(zhì)質(zhì)焊焊絲絲時時也也是是如如此此，，仍仍不不如如母母材材。。為提提高高耐耐點點蝕蝕性性能能：：一方方面面須須減減少少Cr、、Mo的的偏偏析析；；一方方面面采采用用較較母母材材更更高高Cr、、Mo含含量量的的所所謂謂““超超合合金金化化””焊焊接接材材料料（（OveralloyedFillerMetal））。。提高高Ni含含量量，，晶晶軸軸中中Cr、、Mo的的負(fù)負(fù)偏偏析析顯顯著著減減少少。。凝固固模模式式對對熱熱裂裂紋紋的的影影響響凝固固裂裂紋紋最最易易產(chǎn)產(chǎn)生生于于單單相相奧奧氏氏體體（（γγ））組組織織的的焊焊縫縫中中，，如如果果為為γγ＋＋δδ雙雙相相組組織織，，則則不不易易于于產(chǎn)產(chǎn)生生凝凝固固裂裂紋紋。。所謂謂凝凝固固模模式式，，首首先先是是指指以以何何種種初初生生相相（（γγ或或δδ））開開始始結(jié)結(jié)晶晶進進行行凝凝固固過過程程，，其其次次是是指指以以何何種種相相完完成成凝凝固固過過程程。?？煽捎杏兴乃姆N種凝凝固固模模式式：：FAFFAA奧氏氏體體鋼鋼焊焊接接熱熱裂裂紋紋的的原原因因：：1.奧奧氏氏體體鋼鋼的的熱熱導(dǎo)導(dǎo)率率小小和和線線膨膨脹脹系系數(shù)數(shù)大大，，較較大大拉拉應(yīng)應(yīng)力力2.奧奧氏氏體體鋼鋼易易于于聯(lián)聯(lián)生生結(jié)結(jié)晶晶形形成成方方向向性性強強的的柱柱狀狀晶晶的的焊焊縫縫組組織織，，有有利利于于有有害害雜雜質(zhì)質(zhì)偏偏析析3.奧奧氏氏體體鋼鋼合合金金組組成成較較復(fù)復(fù)雜雜，，易易溶溶共共晶晶多多熱裂裂紋紋化學(xué)學(xué)成成分分對對熱熱裂裂紋紋的的影影響響任何何鋼鋼種種都都是是一一個個復(fù)復(fù)雜雜的的合合金金系系統(tǒng)統(tǒng)，，某某一一元元素素單單獨獨作作用用和和其其他他元元素素共共存存時時發(fā)發(fā)生生的的作作用用，，往往往往不不盡盡相相同同，，甚甚至至可可能能相相反反。。MnSPSiNbTiCB焊接接工工藝藝對對熱熱裂裂紋紋的的影影響響有一一定定影影響響圖4-13凝凝固固模模式式對對熱熱裂裂紋紋的的影影響響圖4-14Fe-Cr-Ni三三元元合合金金一一個個70%Fe的的偽偽二二元元相相圖圖圖4-17熱熱裂裂傾傾向向關(guān)鍵鍵是是Creq/Nieq比比值值，，而而并并非非室室溫溫δδ相相數(shù)數(shù)量量。。18-8系系列列奧奧氏氏體體鋼鋼，，因因Creq/Nieq處處于于1.5～～2.0之之間間，，一一般般不不會會輕輕易易發(fā)發(fā)生生熱熱裂裂。。而25-20系系列列奧奧氏氏體體鋼鋼，，因因Creq/Nieq＜＜1.5，，Ni含含量量越越高高，，其其比比值值越越小小，，所所以以具具有有明明顯顯的的熱熱裂裂敏敏感感性性。。析出出現(xiàn)現(xiàn)象象低溫溫脆脆化化σ相相通通常常只只有有在在鉻鉻的的質(zhì)質(zhì)量量分分?jǐn)?shù)數(shù)大大于于16%時時才才會會析析出出，，由由于于鉻鉻有有很很高高的的擴擴散散性性，，σσ相相在在鐵鐵素素體體中中的的析析出出比比奧奧氏氏體體中中的的快快。。σσ相相的的析析出出使使材材料料的的韌韌性性降降低低，，硬硬度度增增加加。。有有時時還還增增加加了了材材料料的的腐腐蝕蝕敏敏感感性性。。σσ相相的的產(chǎn)產(chǎn)生生，，是是δδ→→σσ或或是是γγ→→σσ。。為了了滿滿足足低低溫溫韌韌性性要要求求，，有有時時采采用用18-8鋼鋼，，焊焊縫縫組組織織希希望望是是單單一一γγ相相，，成成為為完完全全面面心心立立方方結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，盡盡量量避避免免出出現(xiàn)現(xiàn)δδ相相。。δδ相相的的存存在在，，總總是是惡惡化化低低溫溫韌韌性性4.2.3奧奧氏氏體體不不銹銹鋼鋼的的焊焊接接工工藝藝特特點點焊接接材材料選選擇擇應(yīng)注注意意的問問題題應(yīng)堅堅持持““適適用用性性原原則則””根據(jù)據(jù)所所選選各各焊焊接接材材料料的的具體體成成分分來來確確定定是是否否適適用用考慮具具體應(yīng)應(yīng)用的的焊接接方法法和工工藝參數(shù)數(shù)可能能造成成的熔熔合比比大小小根據(jù)技技術(shù)條條件規(guī)規(guī)定的的全面面焊接性性要求求來確確定合合金化化程度度不僅要要重視視焊縫縫金屬屬合金金系統(tǒng)統(tǒng)，而且要要注意意具體體合金金成分分在該該合金系系統(tǒng)中中的作作用；；不僅僅考慮慮使用性性能要要求，，也要要考慮慮防止止焊接缺缺陷的的工藝藝焊接接性的的要求求焊接工藝要點合理選選擇焊焊接方方法控制焊焊接參參數(shù)，，避免免接頭產(chǎn)產(chǎn)生過過熱現(xiàn)現(xiàn)象接頭設(shè)設(shè)計的的合理理性應(yīng)給以以足夠夠的重重視盡可能能控制制焊接接工藝藝穩(wěn)定以保保證焊焊縫金金屬成成分穩(wěn)穩(wěn)定控制焊焊縫成成形防止焊焊件工工作表表面的的污染染4.3鐵素體體及馬馬氏體體不銹銹鋼的的焊接接4.3.1鐵鐵素體體不銹銹鋼焊焊接性性分析析鐵素體不銹鋼的類型普通鐵鐵素體鋼鋼高純度度鐵素體體鋼低Cr（wCr=12％～～14％））鋼如00Cr12、0Cr13、0Cr13Al等中Cr（wCr=16％～～18％））鋼如0Cr17Ti、、1Cr17Mo等等高Cr（wCr=25％～30％％）鋼鋼，如1Cr25Ti、、1Cr28等等wC＋wN≤0.035％～0.045％如00Cr18Mo2等等wC＋wN≤0.03%，如00Cr18Mo2Ti等等wC＋wN≤0.01%～～0.015％如000Cr18Mo2Ti、000Cr26Mo1等等焊接性性分析焊接接接頭的晶間間腐蝕蝕焊接接接頭的脆化化高溫脆性σ相脆化475℃脆化從鐵素素體組組織的的塑性性、韌韌性以以及線線膨脹脹系數(shù)數(shù)分析析，其其焊接接熱裂裂紋和和冷裂裂紋的的問題題并不不突出出。但是焊焊接接接頭耐耐蝕性性和高高溫下下長期期服役役可能能出現(xiàn)現(xiàn)的脆脆化脆脆化問問題需需要引引起重重視。。高純鐵鐵素體體鋼比比普通通鐵素素體鋼鋼的焊焊接性性要好好得多多。焊接接接頭的的晶間間腐蝕蝕發(fā)生腐腐蝕的的條件件稍有有不同同。從從900C以上上快速速冷卻卻，鐵鐵素體體鉻不不銹鋼鋼對腐腐蝕很很敏感感，但但經(jīng)過過650~800C的回回火后后，又又可恢恢復(fù)其其耐蝕蝕性。。所以以，焊焊接接接頭產(chǎn)產(chǎn)生晶晶間腐腐蝕的的位置置是緊緊挨焊焊縫的的高溫溫區(qū)。。高溫脆性σ相脆化475℃脆化焊接接接頭的的脆化化鐵素體體不銹銹鋼焊焊接接接頭加加熱至至950～～1000℃以以上后后急冷冷至室室溫，，焊接接熱影影響區(qū)區(qū)的塑塑性和和韌性性顯著著降低低，稱稱為““高溫溫脆性性”。。其脆脆化程程度與與合金金元素素碳和和氮的的含量量有關(guān)關(guān)。普通純純度鐵鐵素體體不銹銹鋼中中wCr>21%時時，若若在520～820℃之之間長長時間間加熱熱，可可析出出σ相相。σσ相的的形成成與焊焊縫金金屬中中的化化學(xué)成成分、、組織織、加加熱溫溫度、、保溫溫時間間以及及預(yù)先先冷變變形等等因素素有關(guān)關(guān)。wCr>15%的普普通純純度鐵鐵素體體不銹銹鋼在在400～～500℃℃長期期加熱熱后，，即可可出現(xiàn)現(xiàn)475℃℃脆性性。475℃℃脆化化可通通過焊焊后熱熱處理理消除除。4.3.2鐵鐵素體體不銹銹鋼的的焊接接工藝藝特點點焊接方法焊接材料的選擇擇低溫預(yù)預(yù)熱及焊后后熱處理理可采用用焊條條電弧弧焊、、藥芯芯焊絲絲電弧焊焊、熔熔化極極氣體體保護護焊、、鎢極氬氬弧焊焊和埋埋弧焊焊同質(zhì)鐵鐵素體體型、、奧氏體體型和和鎳基基合金金預(yù)熱在在100～～200℃℃600-700℃焊焊后熱熱處理理4.3.3馬馬氏體體不銹銹鋼焊焊接性性分析析馬氏體體不銹鋼鋼的類型型Cr13系系鋼1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13熱強馬馬氏體體鋼2Cr12WMoV、2Cr12MoV、、超低碳碳復(fù)相相馬氏氏體鋼鋼0.01C-13Cr-7Ni-3Si、、0.03C-12.5Cr-4Ni-0.3Ti焊接性性分析焊接接接頭的冷裂裂紋焊接接接頭的硬化化現(xiàn)象象超低碳碳復(fù)相相馬氏氏體鋼鋼無淬淬硬傾傾向，，并具具有較較高的的塑性性和韌韌性。。常見見馬氏氏體鋼鋼均有有脆硬硬傾向向，含含碳量量越高高，脆脆硬傾傾向越越大。。因此此，首首先遇遇到的的問題題是含含碳量量較高高的馬馬氏體體鋼淬淬硬性性導(dǎo)致致的冷冷裂紋紋的問問題和和脆化化問題題。焊接接接頭的的冷裂裂紋馬氏體體型不不銹鋼鋼Cr≥12%，，增加加鋼的的奧氏氏體穩(wěn)穩(wěn)定性性,適適量的的碳和和鎳，，淬硬硬性和和淬透透性高高，經(jīng)經(jīng)固溶溶再空空冷也也會發(fā)發(fā)生馬馬氏體體轉(zhuǎn)變變。馬氏體體型不不銹鋼鋼焊縫縫和熱熱影響響區(qū)焊焊后狀狀態(tài)的的組織織為硬硬脆的的馬氏氏體組組織。。馬氏體體型不不銹鋼鋼導(dǎo)熱熱性較較碳鋼鋼差，，焊后后殘余余應(yīng)力力較大大，如如果焊焊接接接頭剛剛度又又大或或焊接接過程程中含含氫量量又較較高，，當(dāng)從從高溫溫直接接冷至至120～～100℃℃以下下時，，很容容易產(chǎn)產(chǎn)生冷冷裂紋紋。焊接接接頭的的硬化化現(xiàn)象象Cr13類類馬氏氏體不不銹鋼鋼以及及Cr12系列列的熱熱強鋼鋼，可可以在在退火火狀態(tài)態(tài)或淬淬火狀狀態(tài)下下進行行焊接接。無論焊焊前原原始狀狀態(tài)如如何，，冷卻卻速度度較快快時，，近縫縫區(qū)必必會出出現(xiàn)硬硬化現(xiàn)現(xiàn)象，，形成成粗大大馬氏氏體的的硬化化區(qū)。。在冷卻卻速度度較小小時，，近縫縫區(qū)會會出現(xiàn)現(xiàn)粗大大的鐵鐵素體體，塑塑性和和韌性性也明明顯下下降。。所以，，焊接接時冷冷卻速速度的的控制制是一一個難難題。。圖4-21高高強度度馬氏氏體鋼鋼TIG焊焊后的的硬度度1——1Cr132——2Cr133——00Cr13Ni7Si34.3.4馬馬氏氏體體不不銹銹鋼鋼的的焊焊接接工工藝藝特特點點同質(zhì)質(zhì)焊焊縫縫焊焊接接時時，，宜宜預(yù)預(yù)熱熱。。預(yù)預(yù)熱熱溫溫度度與與材材料料厚厚度度、、填填充充金金屬屬種種類類、、焊焊接接方方法法和和構(gòu)構(gòu)件件的的拘拘束束度度有有關(guān)關(guān)，，與與碳碳含含量量關(guān)關(guān)系系最最大大。。焊接接構(gòu)構(gòu)件件不不能能進進行行預(yù)預(yù)熱熱或或不不便便進進行行熱熱處處理理時時，，可可采采用用奧奧氏氏體體不不銹銹鋼鋼焊焊接接材材料料。。對于于熱熱強強型型馬馬氏氏體體鋼鋼，，最最希希望望焊焊縫縫成成分分接接近近母母材材。。焊接接材材料料的的選選擇擇+預(yù)預(yù)熱熱及及焊焊后后熱熱處處理理最好好采采用用同同質(zhì)質(zhì)填填充充金金屬屬來來焊焊接接馬馬氏氏體體鋼鋼，，同同時時應(yīng)應(yīng)考考慮慮合合理理的的合合金金化化，，加加少少量量Ti、、Al、、N、、Nb等等以以細(xì)細(xì)化化晶晶粒粒，，降降低低淬淬硬硬性性。。馬氏氏體體型型不不銹銹鋼鋼的的預(yù)預(yù)熱熱溫溫度度不不宜宜過過高高，，否否則則將將使使奧奧氏氏體體晶晶粒粒粗粗大大，，并并且且隨隨冷冷卻卻速速度度降降低低，，還還會會形形成成粗粗大大鐵鐵素素體體加加晶晶界界碳碳化化物物組組織織，，使使焊焊接接接接頭頭塑塑性性和和強強度度均均有有所所下下降降。。圖4-22正正確的的焊后熱處處理工藝圖4-23不不正確確的焊后熱熱處理工藝藝4.4奧奧氏體-鐵鐵素體雙相相不銹鋼的的焊接4.4.1奧氏體體-鐵素體雙相相不銹鋼的的類型中合金型雙相不銹鋼鋼低合金型雙相不銹鋼鋼高合金雙相不銹鋼鋼超級雙相不銹鋼鋼00Cr25Ni6Mo2N00Cr25Ni7Mo3WcuN0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti00Cr18Ni5Mo3Si200Cr23Ni4N鋼00Cr22NI5Mo3N00Cr25Ni7Mo4N00Cr25Ni6.5Mo3.5CuN4.4.2雙相不不銹鋼的耐耐蝕性雙相不銹鋼的耐蝕性耐應(yīng)力腐蝕蝕性能耐晶間腐蝕蝕性能耐點蝕性能能4.4.3奧氏體體-鐵素體體雙相不銹銹鋼的焊接接性分析雙相不銹鋼鋼焊接的冶金金特性雙相不銹鋼鋼焊接接頭的的析出現(xiàn)象焊縫金屬的組織轉(zhuǎn)變變焊接熱影響響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變變鉻的氮化物物（如Cr2N、CrN）、二次奧氏體體（γ2））及金屬間相相（如σ相相等）圖4-25γ相區(qū)區(qū)域?qū)挾葓D4-26峰值溫溫度對熱影影響區(qū)的影影響雙相不銹鋼鋼焊接的析析出現(xiàn)象有可能發(fā)生生三種類型型的析出，，即鉻的氮氮化物（如如Cr2N、CrN）、二次次奧氏體（（γ2）及金屬間間相（如σσ相等）。。當(dāng)焊縫金屬屬鐵素體數(shù)數(shù)量過多或或為純鐵素素體組織時時，很容易易有氮化物物的析出，，這與在高高溫時，氮氮在鐵素體體中的溶解解度高，而而快速冷時時溶解度又又下降有關(guān)關(guān)。尤其是是在焊縫近近表面，由由于氮的損損失，使鐵鐵素體量增增加，氮化化物更易析析出。焊縫縫若是健全全的兩相組組織，氮化化物的析出出量很少。。因此，為為了增加焊焊縫金屬的的奧氏體數(shù)數(shù)量，可在在填充金屬屬中提高鎳鎳、氮元素素的含量。。另外，若若采用大的的熱輸入焊焊接，也可可防止純鐵鐵素體晶粒粒的生成而而引起的氮氮化物的析析出。在含氮量高高的超級雙雙相不銹鋼鋼多層焊時時會出現(xiàn)二二次奧氏體體的析出。。特別是前前道焊縫采采用低熱輸輸入而后續(xù)續(xù)焊縫采用用大熱輸入入焊接時，，部分會轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成細(xì)小小分散的二二次奧氏體體γ2，這這種γ2也也和氮化物物一樣會降降低焊縫的的耐腐蝕性性能，尤其其以表面析析出影響更更大。一般來說，，采用較高高的熱輸入入和較低的的冷卻速度度有利于奧奧氏體的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變，減少少焊縫金屬屬的鐵素體體量，但是是熱輸入過過高或冷卻卻速度過慢慢又會帶來來金屬間相相的析出問問題。通常常雙相不銹銹鋼焊縫金金屬不會發(fā)發(fā)現(xiàn)有σ相相析出，但但在焊接材材料或熱輸輸入選用不不合理時，，也有可能能出現(xiàn)σ相相圖4-27兩種奧奧氏體-鐵鐵素體雙相相鋼的TTT圖4.4.4奧氏體體-鐵素體體雙相不銹銹鋼的焊接接工藝特點點焊接方法焊接材料焊接工藝措施控制熱輸入入采用奧氏體體相占比例例大的