會計學1奧氏體不銹鋼的焊接會計學1奧氏體不銹鋼的焊接4.2奧氏體不銹鋼的焊接

奧氏體不銹鋼是不銹鋼中最重要的鋼種，在石油化工、食品機械、生物醫學、輕工等領域中得到廣泛應用，使用量約占不銹鋼總用量的70%以上。

奧氏體不銹鋼的類型：18-8、25-20、Cr-Mn-N鋼4.2.1奧氏體不銹鋼的焊接性分析

1.焊接接頭的耐蝕性

2.應力腐蝕開裂3.焊接接頭的熱裂紋第1頁/共35頁4.2奧氏體不銹鋼的焊接奧

4.2.1奧氏體不銹鋼的焊接性分析

1.焊接接頭的耐蝕性

圖4-318-8不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕部位

1—HAZ敏化區腐蝕；2—焊縫晶間腐蝕；3—熔合區刀蝕焊接區晶間腐蝕第2頁/共35頁

(1)晶間腐蝕的特征焊縫晶間腐蝕

18-8鋼前道焊縫熱影響區達到敏化溫度(600~1000℃)區，晶界上易析出M23C6型碳化物，形成貧鉻晶粒邊界。這樣焊縫表面與腐蝕介質接觸就會產生晶間腐蝕。熔合區“刀蝕”

γ晶界碳原子偏聚，同時γ晶界碳化物沉淀；在腐蝕介質作用下，將從表面開始產生晶間腐蝕，直至形成刀狀腐蝕，刀蝕寬度與Cr23C6的比例有關。熱影響區敏化區腐蝕

18-8鋼當熱影響區加熱到600~1000℃，會出現敏化區腐蝕。含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳18-8鋼，不易有敏化區出現。第3頁/共35頁(1)晶間腐蝕的特征焊縫晶間腐蝕第3頁/共35頁

不銹鋼中的合金元素

Cr當量（Creq）和Ni當量（Nieq）計算奧氏體化元素(鎳當量Nieq)：C、N、Ni、Mn、Cu鐵素體化元素(鉻當量Creq)：Cr、Mo、Ti(Nb)、Si、Al舍弗勒（Schaeffler）組織圖中

Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb,%Nieq=Ni+30C+0.5Mn,%德龍（Delong）組織圖中

Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb,%Nieq=Ni+30C+30N+0.5Mn,%第4頁/共35頁不銹鋼中的合金元素

Cr當量

圖4-4舍夫勒（Schaeffler）焊縫組織圖第5頁/共35頁圖4-4舍夫勒（Schaeffler）焊縫組織圖第5

第6頁/共35頁第6頁/共35頁

(2)晶間腐蝕的原因貧Cr理論：不銹鋼耐蝕基本保證：Cr≥12%

無論整體或局部，若Cr<12%，腐蝕晶界處析出碳化鉻（Cr23C6），造成貧鉻的晶界，是產生晶間腐蝕的主要原因。影響因素：化學成分、腐蝕介質、熱循環溫度及時間。第7頁/共35頁(2)晶間腐蝕的原因貧Cr理論：不銹鋼耐蝕基本保

第8頁/共35頁第8頁/共35頁

18-8鋼的晶間腐蝕敏感溫度-時間曲線18-8鋼在450~850℃停留一定時間，晶界處析出富鉻碳化物(M23C6型)，形成貧鉻區。在腐蝕介質作用下，貧鉻區優先腐蝕，即產生晶間腐蝕。受到晶間腐蝕的不銹鋼在表面上沒有明顯的變化，但在受力時會沿晶間斷裂。第9頁/共35頁

圖4-60Cr18Ni9鋼碳化物溶解曲線圖4-818-8Ti鋼HAZ碳化物分布第10頁/共35頁圖4-60Cr18Ni9鋼碳化物溶解曲線

(3)防止晶間腐蝕的措施1)選用超低碳或添加Ti、Nb等穩定元素的不銹鋼焊接材料。要求：母材C<0.03%，焊絲C<0.02%2)使之形成（γ+δ）雙相組織，δ約5%；3)采用小熱輸入，減小敏化區停留時間；采用小電流、快速焊、短弧焊、不橫向擺動，焊縫強制冷卻，減小HAZ，控制層間溫度，后焊道在前焊道冷卻到60℃以下再焊；4)接觸腐蝕介質面的焊縫最后焊接；5)焊后進行穩定化處理，也就是在850~900℃短時加熱后空冷，可消除晶間腐蝕傾向

。第11頁/共35頁(3)防止晶間腐蝕的措施1)選用超低碳或添加Ti、N2.接頭區應力腐蝕開裂（SCC）應力腐蝕開裂是奧氏體不銹鋼焊接接頭較嚴重的失效形式，是一種無塑性變形的脆性破壞。大多發生在焊縫表面，深入到焊縫內部，尖部多分枝，穿過奧氏體晶粒，少量穿過晶界處的鐵素體晶粒。是應力和腐蝕介質共同作用的結果。影響因素：①焊接區的殘余拉應力②焊縫組織和碳化物析出③由于焊接結構原因，在接頭區存在局部濃縮和沉積的介質引起應力腐蝕開裂須具備三個條件：

①金屬在該環境中具有應力腐蝕開裂的傾向；

②由這種材質組成的結構處于選擇性的腐蝕介質中；

③有高于一定水平的拉應力。第12頁/共35頁2.接頭區應力腐蝕開裂（SCC）應力腐蝕開

圖4-1118-8鋼管C含量對焊接接頭SCC斷裂的影響超低碳有利于提高抗SCC性能第13頁/共35頁圖4-1118-8鋼管C含量對焊接接頭SCC斷裂的影

防止應力腐蝕開裂的措施：①合理設計焊接接頭，避免腐蝕性介質在接頭處聚集，減小應力集中；②減少或消除焊接應力，合理布置焊道順序，如采用分段退焊等。減小焊接接頭的拘束度，焊后進行消除應力的退火處理。在難以實施焊后熱處理時，改變焊件的表面狀態，對腐蝕表面進行噴丸處理，使該區產生壓應力，或對敏化表面進行拋光、電鍍或噴涂等，提高耐腐蝕性能。③合理選擇母材和焊接材料，采用超合金化的焊接材料，即焊縫金屬中的耐蝕合金元素（Cr、Mo、Ni等）含量高于母材。④采用熱量集中的焊接方法、小熱輸入、快速冷卻等，減少焊接區碳化物析出和避免接頭區過熱。保證焊接接頭部位光滑潔凈，焊接飛濺物、電弧擦傷等是導致應力腐蝕開裂的起源，因此保證焊接接頭的外在質量也是重要的。第14頁/共35頁防止應力腐蝕開裂的措施：①合理設計焊接接頭，避免腐

3.焊接接頭的熱裂紋

（1）特征奧氏體鋼具有較高的熱裂紋敏感性，最常見的是焊縫橫（縱）向裂紋、弧坑裂紋、焊縫凝固裂紋，HAZ液化裂紋，厚大焊件中有時出現焊道下裂紋。

（2）產生原因①奧氏體鋼線膨脹系數大（是低碳鋼1.5倍），導熱系數小（是低碳鋼1/3），焊接局部加熱和冷卻條件下，焊縫及熱影響區在高溫承受較大的拉伸應力與應變；②合金組成復雜，焊縫結晶時，在凝固結晶過程的溫度范圍很大，一些低熔點雜質元素偏析嚴重，并且在晶界聚集；③焊縫方向性很強，在凝固結晶后期以液態夾層存在于柱狀晶粒之間，在一定的拉應力作用下起裂、擴展形成晶間開裂。④焊接區較大的焊接應力是形成焊接熱裂紋的必要條件。

第15頁/共35頁3.焊接接頭的熱裂紋

奧氏體化元素對熱裂紋的影響第16頁/共35頁奧氏體化元素對熱裂紋的影響第16頁/共35頁

鐵素體化元素對熱裂紋的影響第17頁/共35頁鐵素體化元素對熱裂紋的影響第17頁/共(3)凝固模式對熱裂紋的影響

圖4-13δ鐵素體含量對熱裂傾向的影響

TCL—裂紋總長BTR—脆性溫度區間第18頁/共35頁(3)凝固模式對熱裂紋的影響

圖4-13δ鐵(3)凝固模式對熱裂紋的影響凝固裂紋易產生于單相γ組織的焊縫中，如果為γ＋δ雙相組織，則不易于產生凝固裂紋。通常用室溫下焊縫中δ相數量來判斷熱裂傾向。室溫δ量由0%增至100%，熱裂傾向與脆性溫度區（BTR）大小完全對應。圖4-13δ鐵素體含量對熱裂傾向的影響

TCL—裂紋總長BTR—脆性溫度區間第19頁/共35頁(3)凝固模式對熱裂紋的影響凝固裂紋易產生于單相

凝固裂紋與凝固模式的關系凝固模式：以何種初生相（γ或δ）開始結晶，以何種相完成凝固過程。四種凝固模式（圖4-14）①合金，以δ相完成整個凝固過程，凝固模式以F表示；②合金初生相δ，超過A、B面后又依次發生包晶和共晶反應，即

L+δ→L+δ+γ→δ+γ，凝固模式以FA表示；③合金初生相γ，超過AC面后發生包晶和共晶反應，即

L+γ→L+γ+δ→γ+δ，凝固模式以AF表示；④合金初生相γ，直到凝固結束不再發生變化，用A表示。Fe-Cr-Ni二元合金相圖第20頁/共35頁凝固裂紋與凝固模式的關系凝固模式：以何種初生相（γ或δ）根據晶粒潤濕理論，偏析液膜能夠潤濕γ-γ、δ-δ界面，不能潤濕γ-δ異相界面。以FA模式形成的δ鐵素體呈蠕蟲狀，防礙γ枝晶發展，構成的γ-δ界面，不會有熱裂傾向。單純F或A模式凝固時，只有γ-γ或δ-δ界面，所以有熱裂傾向。以AF模式凝固時，由于是通過包晶/共晶反應形成γ+δ，這種共晶δ不足以構成理想的γ-δ界面，仍可呈現液膜潤濕現象，還會有一定的熱裂傾向。第21頁/共35頁根據晶粒潤濕理論，偏析液膜能夠潤濕γ-γ、δ-δ界面，不能潤AF與FA的分界具有重要意義圖4-16WRC-1992焊縫組織圖(適用范圍：Mn≤10%,Mo≤3%,Si≤1%,N≤0.2%)

按焊縫組織圖Creq、Nieq的計算，AF與FA界線相當Creq/Nieq≈1.5，有熱裂傾向。將這一界線標于組織圖上，可將防止熱裂所需室溫δ量與凝固模式AF/FA界線聯系起來。

第22頁/共35頁AF與FA的分界具有重要意義HAZ熱裂紋與Creq/Nieq的關系按舍夫勒圖計算，在Creq/Nieq＜1.5時，雜質P+S＜0.01%，方可保證不產生熱裂紋。易產生液化裂紋的部位是過熱區（1300～1450℃），該區易出現偏析液膜。18-8鋼，Creq/Nieq處于1.5～2.0，一般不會發生熱裂；25-20鋼，Creq/Nieq＜1.5，Ni含量越高，其比值越小，所以具有明顯的熱裂敏感性。圖4-17

Creq/Nieq對HAZ熱裂紋的影響第23頁/共35頁HAZ熱裂紋與Creq/Nieq的關系按舍夫勒圖計算，在Cr

（4）熱裂紋防止措施1)正確選用焊材用低氫型焊條可以使焊縫晶粒細化，減少雜質偏析，提高抗裂性，但降低耐蝕性。用酸性焊條，氧化性強，合金元素燒損嚴重，抗裂性差，晶粒粗大，容易產生熱裂紋；2)減少焊縫金屬中Ni、C、S和P含量，增加Cr、Mo、Si及Mn等元素含量，可以減少熱裂紋。為了獲得雙相組織，一般Cr、Ni含量的比例為Cr/Ni=2.2~2.3，Ni含量過高，易產生熱裂紋；3)控制焊縫金屬的組織焊縫組織為γ+δ組織時，晶界處不易產生低熔點雜質偏析，可以減少熱裂紋。但δ<5%，否則會造成σ相脆化；4)控制工藝參數采用小熱輸入，即小電流、快速焊，減少熔池過熱，避免形成粗大柱狀晶。采用快冷，減少偏析，提高抗裂性。要控制層間溫度，后道焊縫要在前焊道冷卻到60℃以下再施焊。第24頁/共35頁（4）熱裂紋防止措施1)正確選用焊材用低氫型

防止熱裂（小結）

針對18-8鋼（Ni<10-15%）

1）降低S、P2）使焊縫成為（γ+δ）雙相組織，δ相約5%針對25-20鋼（Ni>20%）

1）降低S、P，采用堿性渣

2）使焊縫成為雙相組織，（γ+C1）

3）加Mn4-6%，Mo2-5%，Nb1.5-2%第25頁/共35頁防止熱裂（小結）針對18-8鋼（Ni<10-15%

4.2.2焊接方法和焊接材料

（1）焊接方法許多熔焊方法都可以用于奧氏體不銹鋼的焊接。但從經濟性、技術性等方面考慮，常采用SMAW、TIG、SAW、PAW等。選擇焊接方法須考慮到質量、效率、成本及自動化程度等因素，以獲得最大的綜合效益。例如，焊接不銹鋼薄板時，選用TIG焊比較合適；焊接不銹鋼中、厚板，宜選用MIG或SAW，但應考慮施工條件及焊縫位置。平直焊縫，板厚大于6mm時，可采用焊劑墊或陶瓷襯墊單面焊雙面成形，不僅背面無需清根，還可節約焊接材料，提高生產效率。

第26頁/共35頁4.2.2焊接方法和焊接材料

表7.9焊接方法對不同類型不銹鋼的適用性第27頁/共35頁表7.9焊接方法對不同類型不銹鋼(2)焊接材料

奧氏體不銹鋼焊接通常采用與母材化學成分相似的焊接材料，即要求按“等成分原則”選擇焊材，以滿足奧氏體不銹鋼接頭的耐蝕性等使用性能要求。填充金屬的選擇主要考慮所獲得的熔敷金屬的顯微組織，焊縫中的主要組成相是奧氏體（γ相）、鐵素體（δ相）和碳化物。控制焊縫中鐵素體（δ相）的比例。第28頁/共35頁(2)焊接材料奧氏體不銹鋼焊接通常采用與母材化學成

表7.11常用奧氏體不銹鋼焊接材料的選用

第29頁/共35頁表7.11常用奧氏體不銹鋼焊接材料的選用

圖4-18焊縫組織圖上不同焊材的成分范圍焊條E308（18-8），實際成分可能是A、B、D成分。用于焊接18-8鋼，希望為FA凝固模式，即應處于aaˊ線右下側。A成分已在aaˊ線以上，有熱裂傾向，耐晶間腐蝕性能也將下降。E308（18-8）E316（17-12Mo）E309（23-13）E310（25-20）E312（23-13Mo）第30頁/共35頁圖4-18

4.2.3奧氏體不銹鋼焊接工藝要點1.一般特點

1）選熱量集中，加熱-冷卻快的焊接方法；

2）I焊比低碳鋼時小10-20%，短弧、不擺動；

3）盡量機械化快速焊，保持工藝參數穩定。2.焊接材料選擇

18-8、25-20、25-133.焊接方法薄板：TIG、微束PAW、厚板：SMAW、TIG、MIG、PAW、SAW第31頁/共35頁4.2.3奧氏體不銹鋼焊接工藝要點1.一般特(1)焊前準備①焊前清理清除母材和坡口表面的油污和雜質；表面氧化皮較薄用酸洗清除；氧化皮較厚時，用鋼絲刷、打磨或噴丸等清理。②接頭設計和坡口形式根據不同的板厚和焊接方法設計接頭和坡口形式。為了保證焊接質量，坡口兩側20~30mm內應涂覆防飛濺涂料以防止焊接飛濺損傷鋼材表面。工件表面不允許有電弧擦傷或機械損傷。③焊接襯墊由于奧氏體鋼焊接熔池較大，液態金屬高溫停留的時間長，為了保證焊縫背面成形和防止燒穿，需要采用焊接襯墊或墊板。墊板材料應與母材相同。焊接不銹鋼管時，采用可熔襯塊。第一層用TIG施焊，也可直接在坡口鈍邊上用TIG焊封底。④點固焊采用SMAW焊接大厚度的奧氏體不銹鋼件，為了焊前裝配、定位和減小變形等需采用點固焊。點固焊焊條與施焊焊條相同，直徑稍細些。點固焊高度不超過工件板厚2/3。第32頁/共35頁(1)焊前準備①焊前清理清除母材和坡

4.焊接工藝要點

盡量采用小電流、快速焊、窄道焊，以減小晶間腐蝕及熱裂紋傾向。焊接熱輸入應比低碳鋼低10%-20%。第33頁/共35頁4.焊接工藝要點第33頁/共35頁

第34頁/共35頁第34頁/共35頁感謝您的觀看！第35頁/共35頁感謝您的觀看！第35頁/共35頁會計學37奧氏體不銹鋼的焊接會計學1奧氏體不銹鋼的焊接4.2奧氏體不銹鋼的焊接

奧氏體不銹鋼是不銹鋼中最重要的鋼種，在石油化工、食品機械、生物醫學、輕工等領域中得到廣泛應用，使用量約占不銹鋼總用量的70%以上。

奧氏體不銹鋼的類型：18-8、25-20、Cr-Mn-N鋼4.2.1奧氏體不銹鋼的焊接性分析

1.焊接接頭的耐蝕性

2.應力腐蝕開裂3.焊接接頭的熱裂紋第1頁/共35頁4.2奧氏體不銹鋼的焊接奧

4.2.1奧氏體不銹鋼的焊接性分析

1.焊接接頭的耐蝕性

圖4-318-8不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕部位

1—HAZ敏化區腐蝕；2—焊縫晶間腐蝕；3—熔合區刀蝕焊接區晶間腐蝕第2頁/共35頁

(1)晶間腐蝕的特征焊縫晶間腐蝕

18-8鋼前道焊縫熱影響區達到敏化溫度(600~1000℃)區，晶界上易析出M23C6型碳化物，形成貧鉻晶粒邊界。這樣焊縫表面與腐蝕介質接觸就會產生晶間腐蝕。熔合區“刀蝕”

γ晶界碳原子偏聚，同時γ晶界碳化物沉淀；在腐蝕介質作用下，將從表面開始產生晶間腐蝕，直至形成刀狀腐蝕，刀蝕寬度與Cr23C6的比例有關。熱影響區敏化區腐蝕

18-8鋼當熱影響區加熱到600~1000℃，會出現敏化區腐蝕。含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳18-8鋼，不易有敏化區出現。第3頁/共35頁(1)晶間腐蝕的特征焊縫晶間腐蝕第3頁/共35頁

不銹鋼中的合金元素

Cr當量（Creq）和Ni當量（Nieq）計算奧氏體化元素(鎳當量Nieq)：C、N、Ni、Mn、Cu鐵素體化元素(鉻當量Creq)：Cr、Mo、Ti(Nb)、Si、Al舍弗勒（Schaeffler）組織圖中

Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb,%Nieq=Ni+30C+0.5Mn,%德龍（Delong）組織圖中

Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb,%Nieq=Ni+30C+30N+0.5Mn,%第4頁/共35頁不銹鋼中的合金元素

Cr當量

圖4-4舍夫勒（Schaeffler）焊縫組織圖第5頁/共35頁圖4-4舍夫勒（Schaeffler）焊縫組織圖第5

第6頁/共35頁第6頁/共35頁

(2)晶間腐蝕的原因貧Cr理論：不銹鋼耐蝕基本保證：Cr≥12%

無論整體或局部，若Cr<12%，腐蝕晶界處析出碳化鉻（Cr23C6），造成貧鉻的晶界，是產生晶間腐蝕的主要原因。影響因素：化學成分、腐蝕介質、熱循環溫度及時間。第7頁/共35頁(2)晶間腐蝕的原因貧Cr理論：不銹鋼耐蝕基本保

第8頁/共35頁第8頁/共35頁

18-8鋼的晶間腐蝕敏感溫度-時間曲線18-8鋼在450~850℃停留一定時間，晶界處析出富鉻碳化物(M23C6型)，形成貧鉻區。在腐蝕介質作用下，貧鉻區優先腐蝕，即產生晶間腐蝕。受到晶間腐蝕的不銹鋼在表面上沒有明顯的變化，但在受力時會沿晶間斷裂。第9頁/共35頁

圖4-60Cr18Ni9鋼碳化物溶解曲線圖4-818-8Ti鋼HAZ碳化物分布第10頁/共35頁圖4-60Cr18Ni9鋼碳化物溶解曲線

(3)防止晶間腐蝕的措施1)選用超低碳或添加Ti、Nb等穩定元素的不銹鋼焊接材料。要求：母材C<0.03%，焊絲C<0.02%2)使之形成（γ+δ）雙相組織，δ約5%；3)采用小熱輸入，減小敏化區停留時間；采用小電流、快速焊、短弧焊、不橫向擺動，焊縫強制冷卻，減小HAZ，控制層間溫度，后焊道在前焊道冷卻到60℃以下再焊；4)接觸腐蝕介質面的焊縫最后焊接；5)焊后進行穩定化處理，也就是在850~900℃短時加熱后空冷，可消除晶間腐蝕傾向

。第11頁/共35頁(3)防止晶間腐蝕的措施1)選用超低碳或添加Ti、N2.接頭區應力腐蝕開裂（SCC）應力腐蝕開裂是奧氏體不銹鋼焊接接頭較嚴重的失效形式，是一種無塑性變形的脆性破壞。大多發生在焊縫表面，深入到焊縫內部，尖部多分枝，穿過奧氏體晶粒，少量穿過晶界處的鐵素體晶粒。是應力和腐蝕介質共同作用的結果。影響因素：①焊接區的殘余拉應力②焊縫組織和碳化物析出③由于焊接結構原因，在接頭區存在局部濃縮和沉積的介質引起應力腐蝕開裂須具備三個條件：

①金屬在該環境中具有應力腐蝕開裂的傾向；

②由這種材質組成的結構處于選擇性的腐蝕介質中；

③有高于一定水平的拉應力。第12頁/共35頁2.接頭區應力腐蝕開裂（SCC）應力腐蝕開

圖4-1118-8鋼管C含量對焊接接頭SCC斷裂的影響超低碳有利于提高抗SCC性能第13頁/共35頁圖4-1118-8鋼管C含量對焊接接頭SCC斷裂的影

防止應力腐蝕開裂的措施：①合理設計焊接接頭，避免腐蝕性介質在接頭處聚集，減小應力集中；②減少或消除焊接應力，合理布置焊道順序，如采用分段退焊等。減小焊接接頭的拘束度，焊后進行消除應力的退火處理。在難以實施焊后熱處理時，改變焊件的表面狀態，對腐蝕表面進行噴丸處理，使該區產生壓應力，或對敏化表面進行拋光、電鍍或噴涂等，提高耐腐蝕性能。③合理選擇母材和焊接材料，采用超合金化的焊接材料，即焊縫金屬中的耐蝕合金元素（Cr、Mo、Ni等）含量高于母材。④采用熱量集中的焊接方法、小熱輸入、快速冷卻等，減少焊接區碳化物析出和避免接頭區過熱。保證焊接接頭部位光滑潔凈，焊接飛濺物、電弧擦傷等是導致應力腐蝕開裂的起源，因此保證焊接接頭的外在質量也是重要的。第14頁/共35頁防止應力腐蝕開裂的措施：①合理設計焊接接頭，避免腐

3.焊接接頭的熱裂紋

（1）特征奧氏體鋼具有較高的熱裂紋敏感性，最常見的是焊縫橫（縱）向裂紋、弧坑裂紋、焊縫凝固裂紋，HAZ液化裂紋，厚大焊件中有時出現焊道下裂紋。

（2）產生原因①奧氏體鋼線膨脹系數大（是低碳鋼1.5倍），導熱系數小（是低碳鋼1/3），焊接局部加熱和冷卻條件下，焊縫及熱影響區在高溫承受較大的拉伸應力與應變；②合金組成復雜，焊縫結晶時，在凝固結晶過程的溫度范圍很大，一些低熔點雜質元素偏析嚴重，并且在晶界聚集；③焊縫方向性很強，在凝固結晶后期以液態夾層存在于柱狀晶粒之間，在一定的拉應力作用下起裂、擴展形成晶間開裂。④焊接區較大的焊接應力是形成焊接熱裂紋的必要條件。

第15頁/共35頁3.焊接接頭的熱裂紋

奧氏體化元素對熱裂紋的影響第16頁/共35頁奧氏體化元素對熱裂紋的影響第16頁/共35頁

鐵素體化元素對熱裂紋的影響第17頁/共35頁鐵素體化元素對熱裂紋的影響第17頁/共(3)凝固模式對熱裂紋的影響

圖4-13δ鐵素體含量對熱裂傾向的影響

TCL—裂紋總長BTR—脆性溫度區間第18頁/共35頁(3)凝固模式對熱裂紋的影響

圖4-13δ鐵(3)凝固模式對熱裂紋的影響凝固裂紋易產生于單相γ組織的焊縫中，如果為γ＋δ雙相組織，則不易于產生凝固裂紋。通常用室溫下焊縫中δ相數量來判斷熱裂傾向。室溫δ量由0%增至100%，熱裂傾向與脆性溫度區（BTR）大小完全對應。圖4-13δ鐵素體含量對熱裂傾向的影響

TCL—裂紋總長BTR—脆性溫度區間第19頁/共35頁(3)凝固模式對熱裂紋的影響凝固裂紋易產生于單相

凝固裂紋與凝固模式的關系凝固模式：以何種初生相（γ或δ）開始結晶，以何種相完成凝固過程。四種凝固模式（圖4-14）①合金，以δ相完成整個凝固過程，凝固模式以F表示；②合金初生相δ，超過A、B面后又依次發生包晶和共晶反應，即

L+δ→L+δ+γ→δ+γ，凝固模式以FA表示；③合金初生相γ，超過AC面后發生包晶和共晶反應，即

L+γ→L+γ+δ→γ+δ，凝固模式以AF表示；④合金初生相γ，直到凝固結束不再發生變化，用A表示。Fe-Cr-Ni二元合金相圖第20頁/共35頁凝固裂紋與凝固模式的關系凝固模式：以何種初生相（γ或δ）根據晶粒潤濕理論，偏析液膜能夠潤濕γ-γ、δ-δ界面，不能潤濕γ-δ異相界面。以FA模式形成的δ鐵素體呈蠕蟲狀，防礙γ枝晶發展，構成的γ-δ界面，不會有熱裂傾向。單純F或A模式凝固時，只有γ-γ或δ-δ界面，所以有熱裂傾向。以AF模式凝固時，由于是通過包晶/共晶反應形成γ+δ，這種共晶δ不足以構成理想的γ-δ界面，仍可呈現液膜潤濕現象，還會有一定的熱裂傾向。第21頁/共35頁根據晶粒潤濕理論，偏析液膜能夠潤濕γ-γ、δ-δ界面，不能潤AF與FA的分界具有重要意義圖4-16WRC-1992焊縫組織圖(適用范圍：Mn≤10%,Mo≤3%,Si≤1%,N≤0.2%)

按焊縫組織圖Creq、Nieq的計算，AF與FA界線相當Creq/Nieq≈1.5，有熱裂傾向。將這一界線標于組織圖上，可將防止熱裂所需室溫δ量與凝固模式AF/FA界線聯系起來。

第22頁/共35頁AF與FA的分界具有重要意義HAZ熱裂紋與Creq/Nieq的關系按舍夫勒圖計算，在Creq/Nieq＜1.5時，雜質P+S＜0.01%，方可保證不產生熱裂紋。易產生液化裂紋的部位是過熱區（1300～1450℃），該區易出現偏析液膜。18-8鋼，Creq/Nieq處于1.5～2.0，一般不會發生熱裂；25-20鋼，Creq/Nieq＜1.5，Ni含量越高，其比值越小，所以具有明顯的熱裂敏感性。圖4-17

Creq/Nieq對HAZ熱裂紋的影響第23頁/共35頁HAZ熱裂紋與Creq/Nieq的關系按舍夫勒圖計算，在Cr

（4）熱裂紋防止措施1)正確選用焊材用低氫型焊條可以使焊縫晶粒細化，減少雜質偏析，提高抗裂性，但降低耐蝕性。用酸性焊條，氧化性強，合金元素燒損嚴重，抗裂性差，晶粒粗大，容易產生熱裂紋；2)減少焊縫金屬中Ni、C、S和P含量，增加Cr、Mo、Si及Mn等元素含量，可以減少熱裂紋。為了獲得雙相組織，一般Cr、Ni含量的比例為Cr/Ni=2.2~2.3，Ni含量過高，易產生熱裂紋；3)控制焊縫金屬的組織焊縫組織為γ+δ組織時，晶界處不易產生低熔點雜質偏析，可以減少熱裂紋。但δ<5%，否則會造成σ相脆化；4)控制工藝參數采用小熱輸入，即小電流、快速焊，減少熔池過熱，避免形成粗大柱狀晶。采用快冷，減少偏析，提高抗裂性。要控制層間溫度，后道焊縫要在前焊道冷卻到60℃以下再施焊。第24頁/共35頁（4）熱裂紋防止措施1)正確選用焊材用低氫型

防止熱裂（小結）

針對18-8鋼（Ni<10-15%）

1）降低S、P2）使焊縫成為（γ+δ）雙相組織，δ相約5%針對25-20鋼（Ni>20%）

1）降低S、P，采用堿性渣

2）使焊縫成為雙相組織，（γ+C1）

3）加Mn4-6%，Mo2-5%，Nb1.5-2%第25頁/共35頁防止熱裂（小結）針對18-8鋼（Ni<10-15%

4.2.2焊接方法和焊接材料

（1）焊接方法許多熔焊方法都可以用于奧氏體不銹鋼的焊接。但從經濟性、技術性等方面考慮，常采用SMAW、TIG、SAW、PAW等。選擇焊接方法須考慮到質量、效率、成本及自動化程度等因素，以獲得最大的綜合效益。例如，焊接不銹鋼薄板時，選用TIG焊比較合適；焊接不銹鋼中、厚板，宜選用MIG或SAW，但應考慮施工條件及焊縫位置。平直焊縫，板厚大于6mm時，可采用焊劑墊或陶瓷襯墊單面焊雙面成形，不僅背面無需清根，還可節約焊接材料，提高生產效率。

第26頁/共35頁4.2.2焊接方法和焊接材