在奧氏(shi)體不銹(xiu)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.  首先求出第一層(ceng)根部焊(han)縫中熔(rong)敷(fu)金(jin)(jin)屬(shu)和基(ji)體金(jin)(jin)屬(shu)所占(zhan)(zhan)的(de)(de)比例。60°坡口(kou)的(de)(de)根部焊(han)縫中熔(rong)化的(de)(de)基(ji)體金(jin)(jin)屬(shu)約占(zhan)(zhan)40%,由于(yu)兩種基(ji)體的(de)(de)導熱(re)系數不同,兩種基(ji)體的(de)(de)熔(rong)合量也各不相(xiang)同,低合金(jin)(jin)鋼(gang)20CrMnSi約占(zhan)(zhan)40%(占(zhan)(zhan)焊(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)中的(de)(de)16%),304不銹鋼(gang)約占(zhan)(zhan)60%(占(zhan)(zhan)焊(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)中的(de)(de)24%)


 2.  如(ru)選(xuan)用(yong)E308型焊條,化學成分為碳:0.06%、硅:0.6%、錳(meng):1.4%、鉻:19%、鎳(nie):10%


 3. 封(feng)底焊縫(feng)的化學成(cheng)分,根據下列式子計算(suan)得:


  X(焊(han)縫)=60%x焊(han)條(tiao)+16%×低(di)合金鋼+24%×奧(ao)氏體(ti)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. 計算鉻當量(liang)Cra和鎳當量(liang)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(ke)以查出1點正處在奧氏體+馬氏體區(qu)中,焊(han)縫易產(chan)生裂紋,且有(you)脆硬(ying)的馬氏體組織。



 5. 若選(xuan)用鉻(ge)鎳含量較高(gao)的E309型(xing)焊條,其化(hua)學成分為:C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.


 6. 算出打底焊縫(feng)的(de)化學成(cheng)分(fen)為:C0.083%、Si0.66%、Mn1.27%、Cr18.96%、Ni10.1%.


 7. 計算鉻當(dang)(dang)(dang)量Cr~和鎳(nie)當(dang)(dang)(dang)量Nieq: Cr當(dang)(dang)(dang)量為19.95%;Ni當(dang)(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。


圖 1.jpg



 8. 在第(di)二(er)層和(he)第(di)三層每個焊道(dao)可(ke)按上述(shu)方法根(gen)據不同(tong)的熔合比和(he)所熔合的金屬化學成分(fen)計算出焊縫(feng)的化學成分(fen)。從Schaffler 圖查(cha)出焊縫(feng)組織。


    通常,第一層(ceng)是稀釋(shi)最大的(de),同時焊接應力也是最大的(de),只要第一層(ceng)不(bu)產(chan)生裂(lie)紋,第二、三(san)層(ceng)一般不(bu)會(hui)產(chan)生裂(lie)紋。