在奧氏體不銹(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(di)一層根部焊(han)縫(feng)中熔敷金屬和基體(ti)(ti)金屬所占(zhan)的(de)比例。60°坡口的(de)根部焊(han)縫(feng)中熔化的(de)基體(ti)(ti)金屬約(yue)占(zhan)40%,由于兩種基體(ti)(ti)的(de)導熱(re)系數不(bu)同(tong),兩種基體(ti)(ti)的(de)熔合(he)量(liang)也各不(bu)相同(tong),低合(he)金鋼20CrMnSi約(yue)占(zhan)40%(占(zhan)焊(han)縫(feng)金屬中的(de)16%),304不(bu)銹鋼約(yue)占(zhan)60%(占(zhan)焊(han)縫(feng)金屬中的(de)24%)


 2.  如選(xuan)用E308型焊條(tiao),化學成分為碳:0.06%、硅(gui):0.6%、錳:1.4%、鉻:19%、鎳(nie):10%


 3. 封底焊縫的化學成分,根(gen)據下列式子計算得:


  X(焊縫)=60%x焊條+16%×低合金鋼+24%×奧(ao)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(dang)量Cra和鎳當(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1點正處在奧氏(shi)體+馬氏(shi)體區中,焊縫易(yi)產生裂紋(wen),且(qie)有脆硬的馬氏(shi)體組織。



 5. 若(ruo)選用鉻鎳含量(liang)較(jiao)高的E309型焊(han)條,其(qi)化學成分(fen)為:C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.


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


 7. 計算鉻當(dang)量Cr~和鎳(nie)當(dang)量Nieq: Cr當(dang)量為(wei)19.95%;Ni當(dang)量為(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(er)層和(he)第三層每個焊道(dao)可按(an)上述方法根據不同的(de)熔合比和(he)所熔合的(de)金屬化學成(cheng)分計算出(chu)焊縫的(de)化學成(cheng)分。從Schaffler 圖查出(chu)焊縫組織(zhi)。


    通常,第(di)一層(ceng)是(shi)稀釋最大的,同時焊接應力也是(shi)最大的,只要第(di)一層(ceng)不產生(sheng)裂紋(wen),第(di)二、三層(ceng)一般(ban)不會產生(sheng)裂紋(wen)。