材料焊接性第4章不銹鋼及耐熱鋼ppt課件

1、第第4章章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接不銹鋼及耐熱鋼的焊接不不銹銹鋼鋼不銹鋼是耐蝕和耐不銹鋼是耐蝕和耐 熱高合金鋼的統(tǒng)稱。熱高合金鋼的統(tǒng)稱。不銹鋼通常含有不銹鋼通常含有CrCrwCr12%wCr12%、NiNi、MnMn、MoMo等元素，等元素， 具有良好的耐腐蝕性、具有良好的耐腐蝕性、耐熱性和較好的力學(xué)耐熱性和較好的力學(xué)性能，性能， 適于制造要求耐腐蝕、適于制造要求耐腐蝕、抗氧化、耐高溫暖超抗氧化、耐高溫暖超低溫的零部件和設(shè)備低溫的零部件和設(shè)備不銹鋼焊接接頭的宏觀照片不銹鋼焊接接頭的宏觀照片YAG-MAGYAG-MAG激光電弧復(fù)合焊激光電弧復(fù)合焊4.1 4.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類及特性不銹鋼及耐

2、熱鋼的分類及特性4.1.1 4.1.1 不銹鋼的根本定義不銹鋼的根本定義 不不銹銹鋼鋼的的定定 義義 原義原義 型型 習(xí)慣習(xí)慣 型型 廣義廣義 型型 僅指在無污染的大氣僅指在無污染的大氣環(huán)境中可以不生銹的鋼環(huán)境中可以不生銹的鋼 指原義型含義不銹鋼與能耐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)稱泛指耐蝕鋼和耐熱鋼，統(tǒng)稱為不銹鋼為不銹鋼Stainless SteelsStainless Steels4.1.2 4.1.2 不銹鋼及耐熱鋼的分類不銹鋼及耐熱鋼的分類按主要按主要化學(xué)成化學(xué)成 分分類分分類 鉻錳氮鉻錳氮 不銹鋼不銹鋼 鉻鎳鉻鎳不銹

3、鋼不銹鋼 鉻鉻不銹鋼不銹鋼 指指CrCr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于12%12%30%30%之間的不銹之間的不銹鋼，其根本類型為鋼，其根本類型為Cr13Cr13型型 Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于12%30%，Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于6%12%和和含其他少量元素的鋼種，基含其他少量元素的鋼種，基本類型為本類型為Cr18Ni9鋼鋼 屬于節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼，化學(xué)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，可成分中部分鎳被錳、氮替代，可減少鎳的含量減少鎳的含量如如1Cr18Mn8Ni5N、1Cr18Mn6Ni5N 按按用用途途分分類類 超低碳超低碳Cr-NiCr-Ni鋼鋼( (如

4、如00Cr25Ni22Mo200Cr25Ni22Mo2、00Cr22Ni5Mo3N)00Cr22Ni5Mo3N)等等低碳低碳Cr-NiCr-Ni鋼如鋼如0Cr19Ni90Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti 高高CrCr鋼如鋼如1Cr131Cr13、2Cr132Cr13 不不銹鋼銹鋼 抗氧 化鋼 熱熱強(qiáng)鋼強(qiáng)鋼 高高CrCr鋼如鋼如1Cr171Cr17、1Cr25Si21Cr25Si2 如如1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti、1Cr16Ni25Mo61Cr16Ni25Mo6、4Cr25Ni204Cr25Ni20、4Cr25Ni344Cr25Ni34等等 Cr-NiCr-

5、Ni鋼鋼如如2Cr25Ni202Cr25Ni20、2Cr25Ni20Si22Cr25Ni20Si2 以以Cr12Cr12為基的多元合金化為基的多元合金化 高高CrCr鋼如鋼如1Cr12MoWV1Cr12MoWV 按組織按組織分類分類 奧氏體鋼奧氏體鋼 鐵素體鋼鐵素體鋼 馬氏體鋼 鐵素體奧鐵素體奧 氏體雙相鋼氏體雙相鋼 0Cr19Ni9 0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti(18-8Ti) 1Cr18Ni9Ti(18-8Ti) 2Cr25Ni20Si22Cr25Ni20Si2、4Cr25Ni20 4Cr25Ni20 0Cr21Ni320Cr21Ni32、4Cr25Ni35 4Cr25Ni35

6、沉淀沉淀硬化鋼硬化鋼 1Cr171Cr17、1Cr25Si21Cr25Si2 000Cr30Mo2 000Cr30Mo2 Cr13Cr13、2Cr132Cr13、3Cr133Cr13、4Cr134Cr13及及1Cr17Ni12 1Cr17Ni12 、 1Cr12MoWV 1Cr12MoWV 00Cr18Ni5Mo3Si200Cr18Ni5Mo3Si2、0Cr25Ni5Mo3N0Cr25Ni5Mo3N、00Cr22Ni5Mo3N 00Cr22Ni5Mo3N 0Cr17Ni4Cu4Nb 0Cr17Ni4Cu4Nb，簡稱，簡稱17-4PH 17-4PH 0Cr17Ni7Al0Cr17Ni7Al，簡稱

7、，簡稱17-7PH 17-7PH 4.1.3 不銹鋼及耐熱鋼的特性不銹鋼及耐熱鋼的特性表表4-1 4-1 不銹鋼及耐熱鋼的物理性能不銹鋼及耐熱鋼的物理性能不銹鋼的不銹鋼的耐蝕性能耐蝕性能 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕 晶間腐蝕晶間腐蝕 縫隙腐蝕縫隙腐蝕 點(diǎn)腐蝕點(diǎn)腐蝕 均勻腐蝕均勻腐蝕 4.1.4 Fe-Cr，F(xiàn)e-Ni相圖及合金元素的相圖及合金元素的影影 響響圖圖4-1 Fe-Cr4-1 Fe-Cr二元合金形狀圖二元合金形狀圖 圖圖4-2 Fe-Ni4-2 Fe-Ni二元合金形狀圖二元合金形狀圖 合金合金元素元素對相對相圖的圖的影響影響 碳的碳的影響影響氮的氮的 影響影響 錳的影響 鉬的鉬的影響影響 碳是

8、強(qiáng)奧氏體化元素，會(huì)使碳是強(qiáng)奧氏體化元素，會(huì)使 相區(qū)增大，而相區(qū)增大，而相區(qū)減小相區(qū)減小 氮是強(qiáng)奧氏體化元素氮是強(qiáng)奧氏體化元素 MoMo也是鐵素體構(gòu)成元素也是鐵素體構(gòu)成元素 Mo Mo對對相區(qū)有劇烈的減少作用相區(qū)有劇烈的減少作用 MnMn是奧氏體構(gòu)成元素，是奧氏體構(gòu)成元素，與與NiNi類似，會(huì)擴(kuò)展類似，會(huì)擴(kuò)展相區(qū)，相區(qū)，使使-的轉(zhuǎn)變向低溫挪動(dòng)的轉(zhuǎn)變向低溫挪動(dòng) 4.2 奧氏體不銹鋼的焊接奧氏體不銹鋼的焊接4.2.1 4.2.1 奧氏體不銹鋼的類型奧氏體不銹鋼的類型類類型型 18-8型奧氏體不銹鋼 18-12Mo18-12Mo型型奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼為抑制晶間腐蝕傾開發(fā)了為抑制晶間腐蝕傾開發(fā)了

9、1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti和和0Cr18Ni11Nb0Cr18Ni11Nb等等 主要牌號有主要牌號有1Cr18Ni91Cr18Ni9和和0Cr18Ni9 0Cr18Ni9 25-2025-20型奧型奧氏體不銹鋼氏體不銹鋼 超低碳超低碳18-818-8型不銹鋼，型不銹鋼，如如00Cr19Ni1000Cr19Ni10等等 0Cr17Ni12Mo20Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti0Cr18Ni12Mo2Ti等等 牌號有牌號有0Cr25Ni200Cr25Ni20等等 4.2.2 4.2.2 奧氏體不銹鋼焊接性分析奧氏體不銹鋼焊接性分析 奧氏體奧氏體不銹鋼不銹鋼焊接性

10、焊接性分析分析奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼焊接接頭的耐蝕性焊接接頭的耐蝕性熱裂紋熱裂紋 析出景象析出景象 低溫脆化低溫脆化 晶間晶間 腐蝕腐蝕 應(yīng)力腐應(yīng)力腐蝕開裂蝕開裂SCCSCC 熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕 焊縫區(qū)晶間腐蝕焊縫區(qū)晶間腐蝕 點(diǎn)點(diǎn)蝕蝕刀狀腐蝕刀狀腐蝕 腐蝕介質(zhì)的影響腐蝕介質(zhì)的影響 焊接應(yīng)力的作用焊接應(yīng)力的作用 合金元素的作用合金元素的作用 奧氏體鋼焊接接頭有點(diǎn)蝕奧氏體鋼焊接接頭有點(diǎn)蝕傾向，雙相鋼有時(shí)也會(huì)有傾向，雙相鋼有時(shí)也會(huì)有點(diǎn)蝕產(chǎn)生。點(diǎn)蝕產(chǎn)生。 圖圖4-3 18-84-3 18-8不銹鋼焊接接頭能夠出現(xiàn)晶間腐蝕的部位不銹鋼焊接接頭能夠出現(xiàn)晶間腐蝕的部位1HAZ1H

11、AZ敏化區(qū)敏化區(qū) 2 2焊縫區(qū)焊縫區(qū) 3 3熔合區(qū)熔合區(qū) 圖圖4-5 0Cr18Ni94-5 0Cr18Ni9不銹鋼不銹鋼HAZHAZ晶間腐蝕晶間腐蝕 圖圖4-7 4-7 不銹鋼刀狀腐蝕形貌不銹鋼刀狀腐蝕形貌 500 500 圖圖4-10 0Cr17Ni12Mo24-10 0Cr17Ni12Mo2不銹鋼不銹鋼 焊趾處的應(yīng)力腐蝕裂紋焊趾處的應(yīng)力腐蝕裂紋 10 104.2.3 4.2.3 奧氏體不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)奧氏體不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)焊接材焊接材料選擇料選擇應(yīng)留意應(yīng)留意 的問題的問題 應(yīng)堅(jiān)持應(yīng)堅(jiān)持“適用性原那么適用性原那么 根據(jù)所選各焊接資料的詳細(xì)成分來確定能否適用 思索詳細(xì)運(yùn)用的焊接方法和

12、工思索詳細(xì)運(yùn)用的焊接方法和工 藝參數(shù)能夠呵斥的熔合比大小藝參數(shù)能夠呵斥的熔合比大小 根據(jù)技術(shù)條件規(guī)定的全面根據(jù)技術(shù)條件規(guī)定的全面焊接性要求來確定合金化程度焊接性要求來確定合金化程度 不僅要注重焊縫金屬合金系統(tǒng)，不僅要注重焊縫金屬合金系統(tǒng)，而且要留意詳細(xì)合金成分在該而且要留意詳細(xì)合金成分在該合金系統(tǒng)中的作用；不僅思索合金系統(tǒng)中的作用；不僅思索運(yùn)用性能要求，也要思索防止運(yùn)用性能要求，也要思索防止焊接缺陷的工藝焊接性的要求焊接缺陷的工藝焊接性的要求 焊接焊接工藝工藝 要點(diǎn)要點(diǎn) 合理選擇焊接方法合理選擇焊接方法 控制焊接參數(shù)，防止控制焊接參數(shù)，防止接頭產(chǎn)生過熱景象接頭產(chǎn)生過熱景象 接頭設(shè)計(jì)的合理性接頭

13、設(shè)計(jì)的合理性應(yīng)給以足夠的注重應(yīng)給以足夠的注重 盡能夠控制焊接工藝穩(wěn)盡能夠控制焊接工藝穩(wěn)定以保證焊縫金屬成分穩(wěn)定定以保證焊縫金屬成分穩(wěn)定 控制焊縫成形控制焊縫成形 防止焊件任務(wù)外表的污染防止焊件任務(wù)外表的污染 4.3 鐵素體及馬氏體不銹鋼的焊接鐵素體及馬氏體不銹鋼的焊接4.3.1 4.3.1 鐵素體不銹鋼焊接性分析鐵素體不銹鋼焊接性分析鐵素鐵素體不體不銹鋼銹鋼的類的類型型普通鐵普通鐵 素體鋼素體鋼 高純度高純度 鐵素體鋼鐵素體鋼 低低CrCrwCr=12wCr=121414鋼鋼 如如00Cr1200Cr12、0Cr130Cr13、0Cr13Al0Cr13Al等等 中中CrCrwCr=16wCr=

14、161818鋼鋼如如0Cr17Ti0Cr17Ti、1Cr17Mo1Cr17Mo等等 高高CrCrwCr=25wCr=253030鋼，鋼，如如1Cr25Ti1Cr25Ti、1Cr281Cr28等等 wCwCwN0.035wN0.0350.0450.045如如00Cr18Mo200Cr18Mo2等等 wCwN0.03%，如00Cr18Mo2Ti等 wCwCwN0.01%wN0.01%0.0150.015如如000Cr18Mo2Ti000Cr18Mo2Ti、000Cr26Mo1000Cr26Mo1等等 焊接性焊接性分析分析 焊接接頭的晶間腐蝕 焊接接頭焊接接頭的脆化的脆化 高溫高溫 脆性脆性 相相

15、脆化脆化 475475脆化脆化 4.3.2 鐵素體不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)鐵素體不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)焊接焊接方法方法 焊接焊接資料資料的選擇的選擇 低溫預(yù)熱低溫預(yù)熱及焊后及焊后熱處置熱處置可采用焊條電弧焊、藥芯焊絲可采用焊條電弧焊、藥芯焊絲電弧焊、熔化極氣體維護(hù)焊、電弧焊、熔化極氣體維護(hù)焊、鎢極氬弧焊和埋弧焊鎢極氬弧焊和埋弧焊 同質(zhì)鐵素體型、同質(zhì)鐵素體型、奧氏體型和鎳基合金奧氏體型和鎳基合金 普通控制在普通控制在100100200200，隨著，隨著母材金屬中鉻含量的提高，母材金屬中鉻含量的提高，預(yù)熱溫度可相應(yīng)提高。預(yù)熱溫度可相應(yīng)提高。 4.3.3 4.3.3 馬氏體不銹鋼焊接性分析馬氏體不銹鋼焊接

16、性分析馬氏體馬氏體不銹鋼不銹鋼的類型的類型 Cr13系鋼系鋼1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13 熱強(qiáng)馬氏體鋼熱強(qiáng)馬氏體鋼 2Cr12WMoV、2Cr12MoV、超低碳復(fù)相馬氏體鋼超低碳復(fù)相馬氏體鋼 0.01C-13Cr-7Ni-3Si0.01C-13Cr-7Ni-3Si、0.03C-12.5Cr-4Ni-0.3Ti 0.03C-12.5Cr-4Ni-0.3Ti 焊接性焊接性分析分析 焊接接頭焊接接頭的冷裂紋的冷裂紋 焊接接頭焊接接頭的硬化景象的硬化景象 圖圖4-21 4-21 高強(qiáng)度馬氏體鋼高強(qiáng)度馬氏體鋼TIGTIG焊后的硬度焊后的硬度11Cr13 22Cr13 300Cr13Ni

17、7Si3 11Cr13 22Cr13 300Cr13Ni7Si3 4.3.4 4.3.4 馬氏體不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)馬氏體不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn) 表表4-5 4-5 馬氏體不銹鋼常用的焊接資料馬氏體不銹鋼常用的焊接資料圖圖4-22 4-22 正確的焊后熱處置工藝正確的焊后熱處置工藝 圖圖4-23 4-23 不正確的焊后熱處置工藝不正確的焊后熱處置工藝 4.4 4.4 奧氏體奧氏體- -鐵素體雙相不銹鋼的焊接鐵素體雙相不銹鋼的焊接 4.4.1 4.4.1 奧氏體奧氏體- -鐵素體雙相不銹鋼的類型鐵素體雙相不銹鋼的類型中合金型中合金型雙相不銹鋼雙相不銹鋼 低合金型低合金型 雙相不銹鋼雙相不銹鋼 高合

18、金高合金雙相不銹鋼雙相不銹鋼 超級超級雙相不銹鋼雙相不銹鋼00Cr25Ni6Mo2N00Cr25Ni6Mo2N 00Cr25Ni7Mo3WcuN 00Cr25Ni7Mo3WcuN 0Cr21Ni5Ti 0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti1Cr21Ni5Ti00Cr18Ni5Mo3Si200Cr18Ni5Mo3Si200Cr23Ni4N00Cr23Ni4N鋼鋼 00Cr22NI5Mo3N 00Cr22NI5Mo3N 00Cr25Ni7Mo4N00Cr25Ni7Mo4N 00Cr25Ni6.5Mo3.5CuN 00Cr25Ni6.5Mo3.5CuN 4.4.2 雙相不銹鋼的耐蝕性雙相不銹鋼

19、的耐蝕性雙相不雙相不銹鋼的銹鋼的耐蝕性耐蝕性耐應(yīng)力腐蝕性能耐應(yīng)力腐蝕性能 耐晶間腐蝕性能耐晶間腐蝕性能 耐點(diǎn)蝕性能耐點(diǎn)蝕性能 4.4.3 4.4.3 奧氏體奧氏體- -鐵素體雙相不銹鋼的焊接鐵素體雙相不銹鋼的焊接性分析性分析 雙相不銹鋼雙相不銹鋼焊接的冶金焊接的冶金特性特性 雙相不銹鋼雙相不銹鋼焊接接頭的焊接接頭的析出景象析出景象 焊縫金屬焊縫金屬的組織轉(zhuǎn)變的組織轉(zhuǎn)變 焊接熱影響區(qū)焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變的組織轉(zhuǎn)變 鉻的氮化物鉻的氮化物如如Cr2N、CrN、二次奧氏體二次奧氏體2 及金屬間相如及金屬間相如相等相等 4.4.4 奧氏體奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的焊鐵素體雙相不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)接工藝

20、特點(diǎn)焊接焊接方法方法 焊接焊接資料資料 焊接工焊接工藝措施藝措施 控制熱輸入控制熱輸入 采用奧氏體相占比例大的采用奧氏體相占比例大的焊接資料焊接資料 除電渣焊外，根本上所除電渣焊外，根本上所有的熔焊方法都可以用有的熔焊方法都可以用 多層多道焊多層多道焊 焊接順序及工藝焊縫焊接順序及工藝焊縫 不銹鋼焊接時(shí)，為什么要控制不銹鋼焊接時(shí)，為什么要控制焊縫中的含碳量？如何控制焊焊縫中的含碳量？如何控制焊縫中的含碳量？縫中的含碳量？ 2.2.為什么為什么18-818-8奧氏體不銹鋼焊奧氏體不銹鋼焊縫中要求含有一定數(shù)量的鐵素縫中要求含有一定數(shù)量的鐵素體組織？經(jīng)過什么途徑控制焊體組織？經(jīng)過什么途徑控制焊縫中的鐵素體含量？縫中的鐵素體含量？ 3. 18-83. 18-8不銹鋼焊接接頭區(qū)域在不銹鋼焊接接頭區(qū)域在哪些部位能夠產(chǎn)生晶間腐蝕，哪些部位能夠產(chǎn)生晶間腐蝕，是由于什么緣由呵斥的？如何是由于什么緣由呵斥的？如何防止？防止？4. 4. 簡述奧氏體不銹鋼產(chǎn)生熱