奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼焊接(jie)時,焊縫及熱影響區均可能出現熱裂紋。最常見的是焊縫結晶裂紋,有時在熱影響區或多層焊層間金屬也可出現液化裂紋。奧氏體鋼具有較大的(de)熱(re)裂紋敏(min)感性,主要取決于鋼的(de)化學成分、組織(zhi)與性能(neng)的(de)特點。
奧氏體不銹鋼中合金元素較多,尤其是含有一定數量的鎳,它不僅提高了奧氏體的穩定性,而且還易和硫、磷等雜質形成低熔點化合物或共晶,如Ni-S共晶熔點為645℃、Ni-P共晶熔點為880℃,比Fe-S、Fe-P共晶熔點更低,危害性也更大。其他一些元素如硼、硅等的偏析,也將促使產生熱裂紋。
奧氏體不(bu)銹鋼焊縫易形成方向性強的粗大柱狀晶組織,有利于有害雜質和元素的偏析,從而促使形成連續的晶間液膜,提高了熱裂紋的敏感性。
從奧氏體不銹鋼的物理性能看,它具有熱(re)導率小、線膨脹系數大(da)的特(te)點,因(yin)而在焊接不均(jun)勻加熱(re)的情(qing)況下,極(ji)易形成(cheng)較(jiao)大(da)的拉應力,促進了焊接熱(re)裂紋(wen)的產生。
由(you)以上(shang)分析可(ke)知,與結構(gou)鋼(gang)相比,奧(ao)氏體不銹鋼(gang)的焊接熱裂(lie)紋傾(qing)向較大,尤其(qi)是高鎳奧(ao)氏體不銹鋼(gang)。
防(fang)止奧氏體不銹鋼焊接熱裂紋(wen)的主要措施(shi)如下:
①. 嚴格控制(zhi)有害(hai)雜質硫、磷的含量(liang),鋼中含鎳量(liang)越高,越應該嚴格控制(zhi)。
②. 調整焊縫金屬的(de)組(zu)織
奧氏體不銹鋼焊縫可以是單相的奧氏體組織,也可以是奧氏體為主的雙相組織。大量實踐證明,單相奧氏體組織的焊縫,對熱裂紋的敏感性較大,而雙相組織的焊縫,則具有良好的抗裂性能,如表6-2中所列出的奧氏體焊縫中鐵素體的影響。焊接18-8型不銹鋼時,如果形成Y+5%δ的雙相組織,不僅可以提高抗晶間腐蝕能力,而且又減小了熱裂敏感性。焊縫中的δ相,可以細化晶粒,消除單相奧氏體的方向性,減少有害雜質在晶界的偏析,而且δ相能溶解較多的硫、磷,并能降低界面能,阻止晶間液膜的形成,從而有利于提高焊縫的抗熱裂紋能力。
表6-2 奧氏體焊縫中δ-鐵素體的影響
③. 調整焊縫金(jin)屬(shu)合金(jin)成(cheng)分
當在焊(han)縫(feng)中不允許有(you)雙相組織時(shi),如表(biao)6-3中“不希望有(you)δ-鐵素體的(de)理由”所(suo)列出的(de)各項,就必須對焊(han)縫(feng)金屬進行(xing)合(he)理的(de)合(he)金化。如在單相穩定奧氏體鋼(gang)中適當增加Mn、C、N的(de)含量可以提(ti)高焊(han)縫(feng)的(de)抗裂性(xing)能(neng)。此(ci)外,加入少(shao)量的(de)鈰、鋯、鉭(tan)等微量元(yuan)素,可以細(xi)化焊(han)縫(feng)組織、凈化晶界(jie),也可減少(shao)焊(han)縫(feng)的(de)熱裂紋敏感(gan)性(xing)。
④. 工藝(yi)措(cuo)施
在(zai)焊(han)接奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)時,應盡(jin)量減小熔池過(guo)熱(re),以防止形(xing)成(cheng)粗大的(de)柱狀(zhuang)晶。奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)焊(han)接宜采(cai)用小線能(neng)量及小截面的(de)焊(han)道。
至(zhi)于液(ye)化裂(lie)紋(wen),它主要出現于25-20型的奧氏體不銹鋼的焊接接頭(tou)中(zhong)(zhong)。為了防(fang)止(zhi)產生液(ye)化裂(lie)紋(wen),除了嚴格限制母(mu)材中(zhong)(zhong)的雜質含(han)量(liang)以及控制母(mu)材的晶(jing)粒(li)(li)度以外,在工藝上應采(cai)用高能量(liang)密度的焊接方法、小線能量(liang)和提高接頭(tou)的冷卻速(su)度等措施(shi),以減小母(mu)材的過熱和避(bi)免近縫區晶(jing)粒(li)(li)的粗化。