奧氏體不銹鋼焊接時，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(gang)具有較大(da)的(de)熱裂紋敏(min)感性(xing)，主(zhu)要取決于鋼(gang)的(de)化學成分、組織與性(xing)能的(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(shi)體(ti)不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(de)(de)物理性能看，它具有熱(re)導率(lv)小、線(xian)膨(peng)脹系(xi)數(shu)大(da)的(de)(de)特(te)點，因而在焊接不均勻加熱(re)的(de)(de)情況下，極(ji)易形成較大(da)的(de)(de)拉應(ying)力，促進了焊接熱(re)裂紋(wen)的(de)(de)產(chan)生。


  由(you)以上(shang)分析可知(zhi)，與結(jie)構(gou)鋼(gang)(gang)相(xiang)比，奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的焊接熱(re)裂紋傾向(xiang)較大，尤其是高鎳(nie)奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。


防(fang)止奧(ao)氏體不銹鋼(gang)焊接熱(re)裂紋(wen)的主要措施如下：


  ①. 嚴格控制有害雜質硫、磷(lin)的含量，鋼(gang)中(zhong)含鎳量越高，越應該嚴格控制。


  ②. 調(diao)整(zheng)焊縫金屬的組(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


表 2.jpg



 ③. 調整焊縫金(jin)屬(shu)合金(jin)成分(fen)


  當在(zai)焊(han)(han)縫中(zhong)不允許有(you)雙相(xiang)組織時，如(ru)表6-3中(zhong)“不希望有(you)δ-鐵素體的(de)(de)理(li)由(you)”所(suo)列出(chu)的(de)(de)各項(xiang)，就(jiu)必須對焊(han)(han)縫金屬進(jin)行合(he)理(li)的(de)(de)合(he)金化。如(ru)在(zai)單相(xiang)穩定(ding)奧氏體鋼中(zhong)適(shi)當增加Mn、C、N的(de)(de)含量可以(yi)提(ti)高焊(han)(han)縫的(de)(de)抗裂性能。此外，加入少量的(de)(de)鈰(shi)、鋯、鉭等(deng)微量元(yuan)素，可以(yi)細化焊(han)(han)縫組織、凈化晶界，也(ye)可減(jian)少焊(han)(han)縫的(de)(de)熱裂紋(wen)敏感性。



 ④. 工藝措(cuo)施


  在焊接奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)時，應(ying)盡量(liang)(liang)減小熔池過(guo)熱，以防止形(xing)成粗(cu)大(da)的(de)柱狀晶。奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)焊接宜采用小線能(neng)量(liang)(liang)及小截面的(de)焊道。


 至于液化(hua)裂紋，它主(zhu)要出現(xian)于25-20型(xing)的(de)(de)(de)奧(ao)氏體不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)中(zhong)。為了防止(zhi)產生液化(hua)裂紋，除了嚴格限制母(mu)(mu)材(cai)中(zhong)的(de)(de)(de)雜質含量以(yi)及控制母(mu)(mu)材(cai)的(de)(de)(de)晶(jing)粒度(du)以(yi)外，在工(gong)藝上應采用(yong)高能量密度(du)的(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)方法、小線能量和提(ti)高接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)冷卻速(su)度(du)等措施(shi)，以(yi)減(jian)小母(mu)(mu)材(cai)的(de)(de)(de)過(guo)熱(re)和避免近(jin)縫區晶(jing)粒的(de)(de)(de)粗(cu)化(hua)。