不(bu)銹鋼(gang)按其組(zu)織機(ji)(ji)構分為五大(da)類,這樣(yang)隨著(zhu)它(ta)們(men)化學成分和組(zu)織機(ji)(ji)構的不(bu)同(tong),它(ta)們(men)的焊接(jie)(jie)性是有(you)很大(da)差別的。為此獲得高質(zhi)量的焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)難易(yi)程度和注意事(shi)項也(ye)截然不(bu)同(tong)。


 不銹鋼焊縫中的鐵素體含量對其性能起著極其重要的作用,特別是應用最多的奧氏體不銹鋼和新開發的奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的焊縫組織更是如此。奧氏體不銹鋼焊縫中,常常需要形成一定量的鐵素體(通常是4%~12%),以防止焊縫產生凝固裂紋。雙相(xiang)不銹鋼中的鐵素體對提高耐蝕性,特別是耐應力腐蝕裂紋和耐孔蝕是至關重要的。在雙相不銹鋼焊縫中又必須限制過多的鐵素體,以保持焊縫金屬具有足夠的塑性、韌性和耐蝕性。因此,在這兩種情況下,必須嚴格控制焊縫中的鐵素體量。而某些在低溫環境及特殊腐蝕介質中使用的奧氏體鋼焊縫中的鐵素體又要求盡可能地降低。現在已經把焊接時快速冷卻形成的不銹鋼的焊縫組織與合金元素的鉻當量[Cr]和鎳當量[Ni]值的關系圖[(Schaeffer圖)、Delong圖和WRC圖],作為不同情況下對焊材的選擇、焊縫組織的預測和根據焊縫化學成分分析的結果,評定焊縫質量的重要依據。


 Schaeffer 圖、Delong圖和WRC圖的鉻(ge)當量[Cr]和鎳當量[Ni]計(ji)算公式,見表6-1。


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1. Schaeffer圖


  Schaeffer圖(tu)(tu)(tu)(tu)是最早的(de)(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)組織圖(tu)(tu)(tu)(tu),它適用于常(chang)規的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)后自(zi)然(ran)狀態的(de)(de)(de)焊(han)(han)縫(feng),其精(jing)確(que)度為(wei)±4%.借助于薛夫(fu)勒(Schaeffer)圖(tu)(tu)(tu)(tu),可以預控制焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬相的(de)(de)(de)組成,可達到滿(man)足使用要求的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de),見(jian)圖(tu)(tu)(tu)(tu)6-1。圖(tu)(tu)(tu)(tu)6-1中的(de)(de)(de)鐵素體數(shu)FN是由磁性測定(ding)儀測定(ding)的(de)(de)(de),近似(si)于用金(jin)相測定(ding)所得出鐵素體含量的(de)(de)(de)平(ping)均值。


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  為了使薛(xue)夫(fu)(fu)勒圖(tu)能針對不(bu)同(tong)成分的母材與填充金(jin)屬在混合之后(hou),對可(ke)能出現的熱裂紋或其冶金(jin)缺陷(xian)做出預評價,德國(guo)人A.沙賴(lai)特(te)等繪(hui)制出經細化(hua)了的、專(zhuan)用于焊縫金(jin)屬的薛(xue)夫(fu)(fu)勒圖(tu),見圖(tu)6-2。


  圖6-2把焊(han)縫(feng)金屬成分(fen)分(fen)成幾個區,如區域1、2、3及(ji)4.例如;當(dang)成分(fen)為(wei)(wei)A與(yu)(yu)成分(fen)為(wei)(wei)B相互焊(han)合,使用(yong)的(de)填充材料成分(fen)為(wei)(wei)C,混合后計算(suan)出的(de)焊(han)縫(feng)成分(fen)為(wei)(wei)D,其(qi)結果表明鐵素體含(han)量(liang)在5%~10%之(zhi)間,具有(you)良好的(de)抗熱裂性能與(yu)(yu)韌性。



2. Delong圖


  Delong圖(tu)(見圖(tu)6-3)是(shi)在Schaeffer 圖(tu)的(de)(de)基礎上加以改(gai)進的(de)(de),并在此圖(tu)中加人了奧氏體形成元素(su)。N的(de)(de)作用(yong),更適合(he)于氣體保護焊及(ji)含氮或控氮不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)焊縫(feng)組(zu)織。Delong圖(tu)還進一步提高(gao)了估算鐵素(su)體含量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)精確度(2%),特別是(shi)對含有(you)比正常氮含量(liang)(liang)(liang)高(gao)的(de)(de)熔敷金屬。Delong圖(tu)以鐵素(su)體序數(FN)標示(shi)焊縫(feng)的(de)(de)鐵素(su)體量(liang)(liang)(liang),但FN最大(da)到18FN,不(bu)能滿(man)足(zu)(zu)不(bu)斷發(fa)展的(de)(de)要求,特別是(shi)不(bu)能滿(man)足(zu)(zu)高(gao)鐵素(su)體的(de)(de)雙(shuang)相鋼(gang)及(ji)其焊縫(feng)組(zu)織的(de)(de)要求。


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3. WRC圖


  WRC圖(見圖6-4)以鐵素(su)(su)體序數(FN)標示焊(han)縫(feng)中的鐵素(su)(su)體量,該圖把FN擴(kuo)大(da)到100FN(相當于80%的鐵素(su)(su)體),被認為適合于判斷300系列奧氏體和雙相不銹鋼焊(han)縫(feng)組織(zhi)中的鐵素(su)(su)體含量。


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  Schaeffer 圖、Delong圖、WRC圖是(shi)歷年來(lai)根據(ju)焊縫的(de)奧氏體形成(cheng)(cheng)(cheng)元素(su)C、N、Mn、Ni,以(yi)及鐵素(su)體形成(cheng)(cheng)(cheng)元素(su)Cr、Mo、Si、Nb等對鐵素(su)體的(de)作用,計(ji)算鉻、鎳當量(liang),繪制成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)組織圖。這(zhe)些圖是(shi)在(zai)不同(tong)時期考慮不同(tong)化學元素(su)的(de)影響繪制的(de),所以(yi)各(ge)有其特點,使用時應加以(yi)注意。


  鐵素體含(han)量的預(yu)測,只(zhi)有(you)(you)當(dang)焊縫成(cheng)分包括(kuo)在ISO-FN線(xian)(0~100FN)范(fan)圍內才會(hui)準確(que)(此線(xian)繪制在圖6-4里(li)),該(gai)圖的極(ji)限決(jue)定于已有(you)(you)數據的范(fan)圍,延長(chang)線(xian)族將會(hui)得出錯(cuo)誤的預(yu)測。


  1992年美(mei)國推出WRC圖(見圖6-4),該(gai)圖能夠更精(jing)確地預測不銹鋼(gang)(gang)焊(han)縫金屬中的鐵(tie)素(su)體含(han)量(liang)。圖6-4中,縱坐標Ni當量(liang)中考慮了N與Cu的因(yin)素(su)。許多(duo)研究(jiu)(jiu)者研究(jiu)(jiu)了鐵(tie)素(su)體-奧氏體混合不銹鋼(gang)(gang)中Cu(通常含(han)Cu~2%)的影(ying)響,一致認為(wei)Cu對鐵(tie)素(su)體含(han)量(liang)有顯(xian)著影(ying)響。加人Cu后,可(ke)避免出現對焊(han)縫中EN值評估過(guo)大(da)。


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  為了(le)(le)使(shi)焊縫(feng)金屬型號、成分(fen)與其金相組(zu)織之間有一目了(le)(le)然的(de)對應關系,又繪制了(le)(le)專用于焊縫(feng)金屬的(de)薛夫勒(Schaeffer)圖,如(ru)路6-5所示。在(zai)圖6-5中還包括了(le)(le)奧氏體不銹鋼以外(wai)的(de)其他不銹鋼。