在奧(ao)氏體(ti)不(bu)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)根部焊縫中熔敷(fu)金(jin)屬(shu)(shu)和基(ji)(ji)體(ti)金(jin)屬(shu)(shu)所占(zhan)的(de)(de)(de)(de)比例(li)。60°坡口的(de)(de)(de)(de)根部焊縫中熔化的(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)體(ti)金(jin)屬(shu)(shu)約(yue)占(zhan)40%,由于兩(liang)種(zhong)基(ji)(ji)體(ti)的(de)(de)(de)(de)導熱系數不(bu)同,兩(liang)種(zhong)基(ji)(ji)體(ti)的(de)(de)(de)(de)熔合量也(ye)各不(bu)相同,低合金(jin)鋼20CrMnSi約(yue)占(zhan)40%(占(zhan)焊縫金(jin)屬(shu)(shu)中的(de)(de)(de)(de)16%),304不(bu)銹鋼約(yue)占(zhan)60%(占(zhan)焊縫金(jin)屬(shu)(shu)中的(de)(de)(de)(de)24%)
2. 如選用E308型焊條(tiao),化學成(cheng)分(fen)為碳:0.06%、硅:0.6%、錳:1.4%、鉻(ge):19%、鎳:10%
3. 封底(di)焊縫(feng)的化學成分,根(gen)據(ju)下列式(shi)子計算得:
X(焊縫(feng))=60%x焊條+16%×低合(he)金鋼(gang)+24%×奧(ao)氏體鋼(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. 計算鉻當(dang)量Cra和鎳(nie)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點正處在奧氏體(ti)+馬(ma)(ma)氏體(ti)區中,焊縫易(yi)產生裂紋,且有脆硬的馬(ma)(ma)氏體(ti)組織。
5. 若選用(yong)鉻(ge)鎳(nie)含量(liang)較高的E309型(xing)焊條(tiao),其化學成分(fen)為:C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.
6. 算出打(da)底(di)焊縫的(de)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(di)二層(ceng)和第(di)三層(ceng)每個焊道可按(an)上述方法根據不同的(de)熔(rong)合比和所(suo)熔(rong)合的(de)金屬(shu)化學成分(fen)計(ji)算(suan)出(chu)焊縫(feng)的(de)化學成分(fen)。從(cong)Schaffler 圖查出(chu)焊縫(feng)組織。
通常,第(di)一層(ceng)是稀釋最(zui)大的,同時(shi)焊接(jie)應力(li)也是最(zui)大的,只(zhi)要第(di)一層(ceng)不(bu)產生裂紋,第(di)二(er)、三層(ceng)一般不(bu)會(hui)產生裂紋。

