在奧氏(shi)體(ti)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(xian)求(qiu)出(chu)第一層根部焊縫中熔敷金(jin)屬(shu)和基(ji)體金(jin)屬(shu)所占(zhan)的(de)比例。60°坡口的(de)根部焊縫中熔化的(de)基(ji)體金(jin)屬(shu)約(yue)占(zhan)40%,由(you)于兩(liang)種(zhong)基(ji)體的(de)導熱系數不(bu)(bu)同,兩(liang)種(zhong)基(ji)體的(de)熔合量(liang)也各不(bu)(bu)相同,低合金(jin)鋼(gang)(gang)20CrMnSi約(yue)占(zhan)40%(占(zhan)焊縫金(jin)屬(shu)中的(de)16%),304不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)約(yue)占(zhan)60%(占(zhan)焊縫金(jin)屬(shu)中的(de)24%)
2. 如選用(yong)E308型焊條,化(hua)學成(cheng)分為碳:0.06%、硅:0.6%、錳:1.4%、鉻:19%、鎳(nie):10%
3. 封底(di)焊縫的(de)化學成分(fen),根據(ju)下列式子計算(suan)得:
X(焊縫)=60%x焊條(tiao)+16%×低合金鋼+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. 計算(suan)鉻(ge)當(dang)量(liang)Cra和(he)鎳(nie)當(dang)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(ru)圖3-1)可以查出(chu)1點正(zheng)處在(zai)奧氏(shi)(shi)體+馬氏(shi)(shi)體區(qu)中,焊縫(feng)易(yi)產生裂紋(wen),且(qie)有脆硬的(de)馬氏(shi)(shi)體組織。
5. 若選用鉻(ge)鎳含量較高的(de)E309型焊條(tiao),其(qi)化學成分為:C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.
6. 算出打底焊縫的(de)化學成分(fen)為:C0.083%、Si0.66%、Mn1.27%、Cr18.96%、Ni10.1%.
7. 計算鉻當量(liang)Cr~和(he)鎳當量(liang)Nieq: Cr當量(liang)為19.95%;Ni當量(liang)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. 在第二層和第三(san)層每個焊(han)道可按(an)上述方法根據不同的熔合比和所熔合的金屬化(hua)學成分(fen)計算出焊(han)縫的化(hua)學成分(fen)。從Schaffler 圖查出焊(han)縫組織。
通(tong)常,第(di)一層是稀釋最大的,同(tong)時焊接應力也是最大的,只(zhi)要第(di)一層不(bu)產生(sheng)裂(lie)紋,第(di)二、三層一般不(bu)會(hui)產生(sheng)裂(lie)紋。

