在奧氏體不(bu)銹鋼焊縫金屬中,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(shou)先求出第(di)一層根部焊縫(feng)中(zhong)熔(rong)敷(fu)金屬和基(ji)體金屬所占的(de)比(bi)例。60°坡口的(de)根部焊縫(feng)中(zhong)熔(rong)化(hua)的(de)基(ji)體金屬約占40%,由于兩種(zhong)基(ji)體的(de)導熱系數不同(tong),兩種(zhong)基(ji)體的(de)熔(rong)合(he)量也各不相同(tong),低合(he)金鋼(gang)20CrMnSi約占40%(占焊縫(feng)金屬中(zhong)的(de)16%),304不銹鋼(gang)約占60%(占焊縫(feng)金屬中(zhong)的(de)24%)
2. 如選用E308型焊條,化學成(cheng)分(fen)為碳:0.06%、硅:0.6%、錳:1.4%、鉻:19%、鎳:10%
3. 封底(di)焊(han)縫的化(hua)學成分,根據(ju)下列式子計算得(de):
X(焊(han)縫)=60%x焊(han)條+16%×低合金鋼+24%×奧氏體鋼
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. 計算鉻(ge)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)可以查出1點正處在奧氏體+馬氏體區中,焊縫易產(chan)生裂紋,且有脆硬(ying)的(de)馬氏體組織(zhi)。
5. 若選(xuan)用鉻鎳含量(liang)較高的E309型(xing)焊(han)條,其化(hua)學成分為:C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.
6. 算出打(da)底焊(han)縫的化(hua)學(xue)成分為:C0.083%、Si0.66%、Mn1.27%、Cr18.96%、Ni10.1%.
7. 計(ji)算(suan)鉻當量(liang)Cr~和鎳(nie)當量(liang)Nieq: Cr當量(liang)為(wei)(wei)19.95%;Ni當量(liang)為(wei)(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。
8. 在第(di)二(er)層(ceng)和(he)第(di)三(san)層(ceng)每個焊道可按上述(shu)方法根據(ju)不(bu)同的熔合比和(he)所(suo)熔合的金屬(shu)化(hua)學(xue)成(cheng)分計(ji)算出(chu)(chu)焊縫(feng)(feng)的化(hua)學(xue)成(cheng)分。從Schaffler 圖查出(chu)(chu)焊縫(feng)(feng)組織(zhi)。
通常(chang),第一層是稀釋(shi)最大的,同時焊接應(ying)力(li)也是最大的,只(zhi)要第一層不(bu)產生裂(lie)紋,第二(er)、三(san)層一般不(bu)會產生裂(lie)紋。