在奧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(xiu)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(qiu)出第一層根(gen)部(bu)焊(han)(han)縫中(zhong)熔(rong)敷金(jin)屬和基(ji)體金(jin)屬所(suo)占(zhan)的(de)(de)比例。60°坡(po)口的(de)(de)根(gen)部(bu)焊(han)(han)縫中(zhong)熔(rong)化的(de)(de)基(ji)體金(jin)屬約(yue)占(zhan)40%,由(you)于兩種基(ji)體的(de)(de)導熱系數不(bu)(bu)同,兩種基(ji)體的(de)(de)熔(rong)合量也各不(bu)(bu)相同,低(di)合金(jin)鋼(gang)20CrMnSi約(yue)占(zhan)40%(占(zhan)焊(han)(han)縫金(jin)屬中(zhong)的(de)(de)16%),304不(bu)(bu)銹鋼(gang)約(yue)占(zhan)60%(占(zhan)焊(han)(han)縫金(jin)屬中(zhong)的(de)(de)24%)


 2.  如選用E308型焊條,化學成分為(wei)碳:0.06%、硅:0.6%、錳:1.4%、鉻(ge):19%、鎳(nie):10%


 3. 封底焊縫的(de)化學成分,根據下(xia)列式子計(ji)算得(de):


  X(焊縫)=60%x焊條+16%×低合金(jin)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(ji)算鉻當量Cra和(he)鎳當量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(yi)查出1點正處(chu)在(zai)奧氏(shi)(shi)(shi)體+馬氏(shi)(shi)(shi)體區中,焊縫易產生裂(lie)紋,且(qie)有脆硬的(de)馬氏(shi)(shi)(shi)體組織。



 5. 若(ruo)選用(yong)鉻鎳(nie)含量(liang)較高的E309型焊條(tiao),其化(hua)學(xue)成分(fen)為:C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.


 6. 算出打底焊縫(feng)的化學成分為:C0.083%、Si0.66%、Mn1.27%、Cr18.96%、Ni10.1%.


 7. 計算鉻(ge)當量Cr~和鎳當量Nieq: Cr當量為19.95%;Ni當量為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。


圖 1.jpg



 8. 在第(di)二層和(he)第(di)三(san)層每(mei)個焊(han)道可按(an)上述方法根據(ju)不同(tong)的(de)熔合比和(he)所熔合的(de)金屬化學成分計算(suan)出焊(han)縫(feng)的(de)化學成分。從Schaffler 圖查出焊(han)縫(feng)組織。


    通常(chang),第一(yi)層(ceng)是稀釋(shi)最大的(de),同(tong)時焊接應力也是最大的(de),只要(yao)第一(yi)層(ceng)不產(chan)生裂紋,第二、三層(ceng)一(yi)般不會產(chan)生裂紋。