在奧(ao)氏體不銹(xiu)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(yi)層根部焊縫中(zhong)熔敷金(jin)(jin)屬(shu)和(he)基體金(jin)(jin)屬(shu)所(suo)占(zhan)(zhan)(zhan)的(de)比例。60°坡口的(de)根部焊縫中(zhong)熔化的(de)基體金(jin)(jin)屬(shu)約占(zhan)(zhan)(zhan)40%,由于兩種基體的(de)導(dao)熱系數不(bu)同(tong),兩種基體的(de)熔合量也(ye)各(ge)不(bu)相同(tong),低合金(jin)(jin)鋼20CrMnSi約占(zhan)(zhan)(zhan)40%(占(zhan)(zhan)(zhan)焊縫金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)16%),304不(bu)銹(xiu)鋼約占(zhan)(zhan)(zhan)60%(占(zhan)(zhan)(zhan)焊縫金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)24%)
2. 如選(xuan)用E308型焊條,化學(xue)成分(fen)為碳:0.06%、硅:0.6%、錳:1.4%、鉻(ge):19%、鎳:10%
3. 封底焊縫的(de)化學(xue)成(cheng)分,根據下列式子(zi)計算得:
X(焊縫)=60%x焊條+16%×低合金鋼(gang)(gang)+24%×奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)(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(ji)算鉻(ge)當(dang)(dang)量Cra和鎳(nie)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(tu)(如圖(tu)3-1)可以(yi)查出1點正處在奧氏(shi)體+馬氏(shi)體區中,焊(han)縫易(yi)產生裂紋,且有脆硬的馬氏(shi)體組織(zhi)。
5. 若選用鉻(ge)鎳含量較高的(de)E309型焊條,其化學成分為:C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.
6. 算出打(da)底焊縫的化學成分為:C0.083%、Si0.66%、Mn1.27%、Cr18.96%、Ni10.1%.
7. 計算鉻當(dang)(dang)量Cr~和鎳當(dang)(dang)量Nieq: Cr當(dang)(dang)量為19.95%;Ni當(dang)(dang)量為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. 在第二(er)層和(he)第三(san)層每個焊道(dao)可按上(shang)述方(fang)法(fa)根據不同的熔合(he)比和(he)所(suo)熔合(he)的金(jin)屬化學(xue)成(cheng)分計算出焊縫的化學(xue)成(cheng)分。從Schaffler 圖查出焊縫組織。
通常(chang),第(di)一層是(shi)稀(xi)釋最(zui)大的(de),同時(shi)焊接(jie)應(ying)力也是(shi)最(zui)大的(de),只要第(di)一層不產(chan)生裂紋(wen),第(di)二、三層一般(ban)不會產(chan)生裂紋(wen)。

