马氏体不锈钢具有高硬度和高耐磨性、耐疲劳性、耐热性、耐腐蚀性,但马氏体不锈钢焊接性能很差。马氏体不锈钢的焊缝和热影响区在焊接后组织为硬脆的马氏体,马氏体不锈钢导热性较低,焊接的残余应力大,如果焊接处刚度大,焊接过程含氢量高,当从高温直接冷却至120℃~100℃时,很容易产生冷裂。
为避免冷裂产生,并改善焊接处的焊口力学性能,在焊接中应采取以下工艺措施:1.进行焊前预热,预热温度的选择和材料的厚度、填充金属的种类、焊接方法和构件的拘束程度有关,其中与碳的含量关系最大。当碳的质量分数小于0. 1% 时,预热温度不超过200℃;碳的质量分数为0. 1% ~0. 2%时,预热温度为200℃~250℃;碳的质量分数大于0. 2% 时,预热温度要适当提高,同时必须考虑保证多层焊接时的层间温度。2.进行焊后回火热处理,对于刚度大和含碳量高的焊接件,焊后空冷至150℃~200℃,保温1~2h,然后加热到回火温度;对于刚度小的焊接件,焊后空冷至室温后再加热至600℃~750℃进行回火处理。3.进行调质热处理,高铬马氏体不锈钢一般在淬火加回火的调质状态下焊接,焊后经高温回火处理,才能使焊接处具有合格的力学性能。
1.2.4铁素体-奥氏体双相不锈钢
铁素体一奥氏体双相不锈钢是指钢中铁素体δ占60%~40%,奥氏体γ占40%~60%,故常称为双相不锈钢。最典型的有18-5型、22-5型、25-5型,最为常用的是22-5型。
双相型不锈钢综合了奥氏体和铁素体不锈钢两者的优点,具有良好的韧性、强度和焊接性,其屈服强度是普通不锈钢的2倍,耐氯化物腐蚀能力远超过18-8型不锈钢,并兼有良好的抗孔腐蚀和缝隙腐蚀的能力。在焊接过程中,焊接处近焊缝区受到焊接热循环的影响,其过热区段的铁素体晶粒不可避免地会粗大,引起相比例和相分布的变化,从而降低其耐蚀性。
从焊接工艺上可采取如下改善措施:1.采用尽量小的热输入施焊,避免粗大铁素体晶粒产生;2.如果要进行多层焊接,特别注意层间温度的控制;3.对焊接处进行再次热循环,使奥氏体相进一步析出;4.采用奥氏体相比例大的焊接材料。
1.2.5沉淀硬化型不锈钢
沉淀硬化型不锈钢按组织可分为马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥氏体沉淀硬化不锈钢和奥氏体沉淀硬化不锈钢三类。列入我国国家标准的只有半奥氏体沉淀硬化不锈钢。这类不锈钢通常在退火状态下进行焊接。由于这种不锈钢以奥氏体组织为主,其焊接性能与奥氏体不锈钢相似。但是这类不锈钢对缺口敏感性较强,容易引起断裂,因此在焊接过程中应尽量避免焊缝应力集中、焊缝咬边、焊缝余高超标以及焊缝不能圆滑过渡到母料金属等现象。
1.3不锈钢的焊接方法
近年来不锈钢也的焊接方法也越来越多,对不锈钢最常用的焊接方法是手工焊,其次是金属极活性气体保护焊、钨极惰性气体保护焊、等离子焊和微束等离子焊等等。
1.3.1手工焊
手工焊是一种非常普遍的、易于使用的焊接方法。电弧的长度靠人的手进行调节,它决定于电焊条和工件之间缝隙的大小。同时,当作为电弧载体时,电焊条也是焊缝填充材料。
这种焊接方法很简单,可以用来焊接几乎所有材料。对于室外使用,它有很好的适应性,即使在水下使用也没问题。大多数电焊机可以TIG焊接。在电极焊中,电 弧长度决定于人的手:当你改变电极与工件的缝隙时,你也改变了电弧的长度.在大多数情况下,焊接采用直流电,电极既作为电弧载体,同时也作为焊缝填充材料。电极由合金或非合金金属芯丝和焊条药皮组成。这层药皮保护焊缝不受空气的侵害,同时稳定电弧。它还引起渣层的形成,保护焊缝使它成型。电焊条即可是钛型焊条,也可是碱性的,这决定于药皮的厚度和成分。钛型焊条易于焊接,焊缝扁平美观。此外,焊渣易于去除。如果焊条贮存时间长,必须重新烘烤。因为来自空气的潮气会很快在焊条中积聚。
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