在奧(ao)氏體不銹鋼焊縫金屬中,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.  首先(xian)求(qiu)出第(di)一層根(gen)(gen)部焊(han)縫(feng)(feng)中熔敷金(jin)(jin)屬(shu)和基體金(jin)(jin)屬(shu)所(suo)占(zhan)(zhan)的(de)比例。60°坡口的(de)根(gen)(gen)部焊(han)縫(feng)(feng)中熔化的(de)基體金(jin)(jin)屬(shu)約占(zhan)(zhan)40%,由于兩種(zhong)基體的(de)導熱系數不同,兩種(zhong)基體的(de)熔合量也各(ge)不相同,低合金(jin)(jin)鋼(gang)20CrMnSi約占(zhan)(zhan)40%(占(zhan)(zhan)焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)中的(de)16%),304不銹鋼(gang)約占(zhan)(zhan)60%(占(zhan)(zhan)焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)中的(de)24%)


 2.  如選(xuan)用E308型焊(han)條,化(hua)學成分(fen)為碳:0.06%、硅:0.6%、錳:1.4%、鉻:19%、鎳:10%


 3. 封底焊縫的(de)化學成分,根據(ju)下列(lie)式子計算得(de):


  X(焊縫)=60%x焊條+16%×低合金鋼(gang)+24%×奧氏體鋼(gang)

 

             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. 計算鉻當(dang)(dang)量Cra和鎳當(dang)(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(chu)1點(dian)正處在(zai)奧氏體(ti)+馬氏體(ti)區中,焊(han)縫易(yi)產生(sheng)裂紋,且有脆硬(ying)的馬氏體(ti)組織。



 5. 若(ruo)選用鉻鎳含量較高的E309型(xing)焊條,其化學成(cheng)分(fen)為(wei):C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.


 6. 算出打底焊(han)縫的(de)化學成(cheng)分為:C0.083%、Si0.66%、Mn1.27%、Cr18.96%、Ni10.1%.


 7. 計算鉻當量(liang)Cr~和鎳當量(liang)Nieq: Cr當量(liang)為(wei)19.95%;Ni當量(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. 在第二層和第三(san)層每個焊道可(ke)按上述方法根(gen)據不同的(de)(de)熔(rong)合(he)比和所熔(rong)合(he)的(de)(de)金屬化(hua)學成分(fen)計算出焊縫的(de)(de)化(hua)學成分(fen)。從Schaffler 圖查出焊縫組織。


    通(tong)常,第(di)一(yi)層(ceng)是(shi)稀釋最(zui)大(da)的(de),同時焊接應力也是(shi)最(zui)大(da)的(de),只要(yao)第(di)一(yi)層(ceng)不產生(sheng)裂紋,第(di)二、三層(ceng)一(yi)般不會(hui)產生(sheng)裂紋。