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不銹鋼在焊接加工時,其焊接性能對加工效果的影響非常大,鐵素體、馬氏體和奧氏體不銹鋼作為主流的三種不銹鋼類型,它們的焊接性能問題具有很大代表性,下面就來詳細說下這三種不銹鋼的焊接性能問題。
鐵素體不銹鋼在焊接加工時存在的問題主要是熱脆。而形成熱脆的原因主要有兩個方面,一方面是鐵素體不銹鋼從熔融到室溫不生成相變,不能通過相變來使得晶粒細化,所以在焊接時非常容易導致焊口與熱影響區(qū)晶粒產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的粗化;另個方面是高鉻鐵素體組織在700℃至室溫區(qū)間會形成σ相與475℃的脆性反應(yīng)。解決問題是采用添加鈦和鈮的方法,抑制組織中的晶粒長大。使用焊后退火再快冷的工藝,來解決掉熱脆問題。
奧氏體不銹鋼的焊接性能比鐵素體不銹鋼更好,焊縫與焊接熱影響區(qū)不會形成硬脆組織,但會形成熱裂紋。常見的裂紋形式有焊縫橫向、縱向裂紋與熱影響區(qū)裂紋三種。奧氏體不銹鋼的膨脹系數(shù)較大、導熱率較小,在焊接之后的降溫過程中焊接區(qū)肯定會形成比較大的拉應(yīng)力,這是產(chǎn)生各種熱裂紋的內(nèi)在因素。
焊縫裂紋的成因是焊縫與熔接區(qū)的磷、硫夾雜與低融點相的偏聚。而碳化鉻的大量析出,晶粒過分長大是熱影響區(qū)抗晶間腐蝕性能快速降低與形成熱裂紋的原因。因此焊接用不銹鋼絲應(yīng)嚴格控制磷、硫、硼等有害元素含量,同時還要適當調(diào)整組織成分,用18-8不銹鋼舉例,該不銹鋼中鉻鎳比低于1.61時,就容易形成熱裂紋,當鉻鎳比達到2.3-3.2時,就能夠顯著避免熱裂紋的生成。控制鉻鎳比本質(zhì)上是確保焊縫中存在一定量的鐵素體,由于鐵素體組織可以溶解更多的磷、硫等微量元素,降低其在晶界的偏聚,同時鐵素體組織把晶界上的低融點相分隔開來,防止有害夾雜與低熔點呈現(xiàn)為連續(xù)網(wǎng)狀分布,防止熱裂紋的擴展。少量鐵素體組織還會具備抑制奧氏體晶粒長大的作用,奧氏體不銹鋼焊絲中通常會有3-8%的δ鐵素體。為解決晶間腐蝕問題,焊絲通常會選擇低碳或超低碳不銹鋼。
馬氏體不銹鋼在焊接時容易形成硬脆的馬氏體組織、焊縫的殘余應(yīng)力很高、冷卻低于200℃時非常容易形成裂紋。為防止冷裂紋的產(chǎn)生,在焊接前就要把焊絲充分烘干,并對焊接母材做好預熱。為防止焊縫硬度大于母材,去除殘余應(yīng)力,在焊后要迅速做好退火處理。
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