在奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)焊縫金屬中,希望含有一定量的鐵素體組織,以保證焊縫的耐蝕性和抗熱裂性能。如何才能保證奧氏體不銹鋼焊縫中鐵素體的含量,焊縫中合金元素的含量是決定因素,尤其是鉻當量和鎳當量的比例關系。影響焊縫中合金元素的含量有三個因素:焊接材料、母材和熔合比。根據這三個因素可以選擇合適的焊接材料,舉例說明。


設板厚8mm對接焊,基體金屬為304不銹鋼(碳:0.06%、硅:0.6%、錳:1.2%、鉻:18.4%、鎳:9.6%)和20CrMnSi(碳:0.2%、硅:1.0%、錳:0.9%、鉻:0.9%),V型坡口,焊三層。選擇焊條的方法和步驟如下。


 1.  首先求出第一層根(gen)部焊縫(feng)中熔(rong)敷金(jin)屬(shu)和(he)基體(ti)(ti)金(jin)屬(shu)所占(zhan)的比例(li)。60°坡口(kou)的根(gen)部焊縫(feng)中熔(rong)化的基體(ti)(ti)金(jin)屬(shu)約占(zhan)40%,由于兩(liang)(liang)種基體(ti)(ti)的導熱系數不(bu)同,兩(liang)(liang)種基體(ti)(ti)的熔(rong)合量也各不(bu)相同,低合金(jin)鋼20CrMnSi約占(zhan)40%(占(zhan)焊縫(feng)金(jin)屬(shu)中的16%),304不(bu)銹(xiu)鋼約占(zhan)60%(占(zhan)焊縫(feng)金(jin)屬(shu)中的24%)


 2.  如選用E308型焊條,化學成(cheng)分為碳:0.06%、硅(gui):0.6%、錳(meng):1.4%、鉻:19%、鎳:10%


 3. 封底焊縫的化學成(cheng)分,根據下(xia)列(lie)式子計算得:


  X(焊(han)(han)縫)=60%x焊(han)(han)條+16%×低合(he)金鋼+24%×奧(ao)氏體鋼

 

             C=60%×0.06%+16%×0.2%+24%×0.06%≈0.082%


             Si=60%×0.06%+16%×1.0%+24%×0.06%≈0.66%


            Mn=60%×1.4%+16%×0.9%+24%×1.2%≈1.27%


            Cr=60%×19%+16%×0.9%+24%×18.4%≈15.96%

 

            Ni=60%×10%+16%×0.9%+24%×9.6%≈8.3%


 4. 計(ji)算鉻當(dang)量Cra和鎳當(dang)量Nig:

 

        Cr~%=%Cr+1.5×%Si=15.96%+1.5×0.66%≈17.0%


          Ni%=%Ni+30×%C+0.5×%Mn=8.3%+0.082×30%+0.5×1.27%≈11.4%


   從Schaffler圖(如圖3-1)可(ke)以查(cha)出1點正處在(zai)奧(ao)氏(shi)體+馬氏(shi)體區(qu)中,焊縫易產生(sheng)裂紋,且有脆硬的馬氏(shi)體組織。



 5. 若選用(yong)鉻(ge)鎳含(han)量較(jiao)高的(de)E309型焊條,其化學(xue)成分為:C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.


 6. 算出打(da)底焊(han)縫的化(hua)學成分(fen)為(wei):C0.083%、Si0.66%、Mn1.27%、Cr18.96%、Ni10.1%.


 7. 計算鉻當量(liang)(liang)Cr~和鎳當量(liang)(liang)Nieq: Cr當量(liang)(liang)為(wei)19.95%;Ni當量(liang)(liang)為(wei)13.2%


  從Schaffler 狀態圖(如圖3-1)可以查出3點奧氏體基含有少量的鐵素體,約3%.因此焊條可用。在此要說明一點,若焊條中的鎳大于13%,而鉻不大于24%,計算鉻當量Creg和鎳當量Nieq,從Schaffler狀態圖(如圖3-1)可查出在2點左右,那么打底焊縫中就有可能是純奧氏體組織,這樣焊縫容易產生裂紋。另外要注意熔合比的變化,一般來說40%熔合比是比較大的,正常情況為30.%~35%左右。讀者要具體問題具體分析。


圖 1.jpg



 8. 在第(di)二層和第(di)三層每(mei)個焊(han)道(dao)可(ke)按上述方(fang)法(fa)根(gen)據不(bu)同的熔(rong)合比和所熔(rong)合的金屬化(hua)學成分(fen)計(ji)算出焊(han)縫的化(hua)學成分(fen)。從Schaffler 圖(tu)查出焊(han)縫組織。


    通常,第一層是稀釋最(zui)大(da)的(de)(de),同時焊接應力也是最(zui)大(da)的(de)(de),只(zhi)要第一層不產(chan)生裂(lie)紋(wen)(wen),第二(er)、三(san)層一般不會產(chan)生裂(lie)紋(wen)(wen)。