馬氏體不銹鋼焊接分析(馬氏體不銹鋼焊接工藝分析)
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本文導讀目錄:

馬氏體不銹鋼焊接分析
馬氏體不銹鋼可以分為普通Cr13型馬氏體不銹鋼和熱強馬氏體不銹鋼兩類。
1Cr13、2Cr13、3Cr13等是Cr13型馬氏體不銹鋼常見型號,其中含碳量較低的1Cr13、2Cr13用來制作力學性能較高并需要耐蝕性的零件,比如汽輪機葉片、醫療器械等。
含碳量較高的4Cr13、7Cr13等用來制造醫用手術器具、量具等耐磨工件。
不過,馬氏體不銹鋼很少用于管道、容器等構件制造。
馬氏體不銹鋼屬于熱處理強化鋼,其在高溫加熱空冷后有淬硬(即冷裂)傾向。
由于鉻是促成鐵素體的元素,在馬氏體不銹鋼中含量在12%以上,為了提高淬透性,以便熱處理后形成馬氏體組織,鋼含有比較多的碳和鎳等元素。
馬氏體不銹鋼導熱性差,焊接時殘余應力較大,加上氫的作用,焊接完冷卻時很容易產生冷裂紋。
另外,馬氏體不銹鋼在AC3臨界溫度以上是奧氏體組織,焊后快速冷卻時,面心立方的奧氏體轉變成體心立方的馬氏體,容碳能力急劇惡化,導致體積發生變化,產生應力并伴隨塑性下降。
馬氏體不銹鋼高溫狀態下晶粒容易粗大,焊后快速冷卻時,焊縫區組織形成粗大且脆硬的馬氏體;冷卻速度較慢時,則出現粗大的鐵素體和碳化物組織,都導致接頭脆化問題產生。
馬氏體不銹鋼作為熱處理強化鋼,熱影響區內存在著軟化層。
軟化層在高溫環境下強度低,嚴重影響其熱強性能。
馬氏體不銹鋼易發生淬硬傾向,所以要嚴格控制焊接冷裂紋的產生,還有要注意焊接接頭過熱后產生的脆化和軟化。
根據馬氏體不銹鋼的焊接性分析,其焊接性差,要采用嚴格的焊接工藝措施,來保證獲得合格的焊接接頭。
馬氏體不銹鋼常用的焊接材料有兩類:一類是采用奧氏體的焊接材料;一類是采用和母材化學成分相近的焊接材料。
選用奧氏體焊接材料將得到奧氏體金屬焊縫,其塑性良好,殘余應力低,可以減少冷裂紋的生成。
如果產品需要較好的強度或者熱硬性,則宜采用于母材接近的焊接材料,獲得同質焊縫。
奧氏體焊接材料的強度、硬度和線膨脹系數與馬氏體鋼差別較大,特別是再高溫環境下使用產生的熱應力會導致焊接接頭失效。
反之,焊接結構不能進行預熱、焊后熱處理等工藝時,焊接必須采用奧氏體焊接材料,得到異質焊縫,能降低冷裂紋傾向。
馬氏體不銹鋼焊接主要方法是焊條電弧焊和氬弧焊兩種。
焊條焊須使用低氫堿性焊條;對于拘束度大的接頭,最好采用氬弧焊。
前文所述,采用與母材化學成分基本相同的焊接材料,獲得同質焊縫,其焊縫區和熱影響區易產生裂紋,焊前預熱是防止產生冷裂紋的主要工藝措施。
含碳量越大,淬硬性越大,預熱溫度就要越高。
表1為馬氏體不銹鋼焊前預熱溫度、母材碳質量分數、熱輸入量及焊后熱處理的相互關系。
[2]張士相:《焊工,中國勞動社會保障出版社,2002。
馬氏體不銹鋼焊接工藝分析
3、正確選擇焊前預熱溫度:焊前預熱溫度應低于馬氏體開始轉變溫度,一般為150~400℃,高不超過450℃。
碳含量是確定預熱溫度的主要因素,含碳量高,預熱溫度應相應高一些。
影響選擇預熱溫度的其他因素還有材料厚度、填充金屬種類、焊接方法和拘束程度等。
含碳量小于0.1%時,可不預熱,也可預熱至200℃;含碳量為0.1%~0.2%時,預熱200~260℃。
在特別苛刻情況下可采用更高的預熱溫度,如預熱400~450℃。
2、正確選擇工藝參數:一般選用較大焊接線能量焊接,可能降低冷卻速度。
②保全部焊透,如采用鎢極氬弧焊進行打底焊,可以避免產生根部裂紋。
②對接頭進行回火處理以減小硬度,改善組織和力學性能。
一種是焊后進行調質處理,這種處理是在焊后立即進行,不必再進行高溫回火。
馬氏體不銹鋼與奧氏體不銹鋼有何不同
通常用在弱腐蝕性介質,如海水、淡水和水蒸汽等中,使用溫度小于或等于580℃、通常作為受力較大的零件和工具的制作材料,由于此鋼焊接性能不好,故一般不用作焊接件。
這類鋼具有高的韌性,低的脆性轉變溫度,良好的耐蝕性和高溫強度、較好的抗氧化性以及良好的壓力加工和焊接性能。
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