铁素体不锈钢的焊接性及常见问题(收藏版)

诸多为碳钢而研发的焊接方法也可以使用在不锈钢焊接中,只有少数真正适合于不锈钢并且已经成为标准的方法有:电弧焊、电阻焊、电子束焊,激光焊和磨擦焊。


铁素体不锈钢的焊接性及常见问题(收藏版)


焊接是连接金属的最经济且效率最高的方法。这个过程使得结构的轻量化成为可能(通过选用最佳材料),连接所有的工业金属并可提供设计的适应性。

不锈钢的焊接性受其化学成分,金相组织和物理性能的影响,铁素体不锈钢在进行焊接时,具有一些比奥氏体不锈钢所不能比的非常实用的优势,这是由于其有较低的热膨胀系数,较低的电阻率和较高的导热性。

稳定化和非稳定化的铁素体类钢

一般说来,铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比,焊后产生晶间腐蚀的倾向要小。

尤其是对于经“稳定化处理”的铁素体不锈钢来说,更是这样。所谓稳定化处理,就是添加强碳化物形成元素,如钛 (Ti) 和铌 (Nb)。这些元素在钢中与碳牢固结合起来,在焊接过程中,避免碳与铬结合形成铬的碳化物。这样就避免了在晶间产生贫铬区,经稳定化处理过的铁素体不锈钢的确没有晶间腐蚀倾向。

为了保证完全稳定化,钛的含量必须高于五倍的碳含量,或者铌加钛的含量必须高于三倍的碳含量。有时,适当加入氮,氮与钛、铌形成的氮化物可以细化熔合区的晶粒。

非稳定化处理的铁素体不锈钢不含钛或铌,因此在热影响区具有晶间腐蚀敏感性,这是由于产生了铬的碳化物。这种现象叫“敏化”,其程度主要取决于碳含量。

敏化态的不锈钢的耐蚀性可以通过在 600-800°C 的温度范围内退火处理而恢复。

高匹配的添充金属

为了保证焊缝也具有耐蚀性,使用的任何铁素体添充金属的 Cr,Mo,Ti 和(或)Nb 合金元素的含量要稍高于其母材中的含量。这是由于在焊接区会由于热的作用而使铬烧损。另外,也可以使用奥氏体填充金属,Cr 和 Mo 的含量要高于母材。

保护气体

由于含 Cr 高,不锈钢在熔化状态下被强烈氧化。如果在焊接过程中没有使其与空气隔离,铬就会烧损并形成氧化物,结果会丧失致密性,降低焊接接头的耐蚀性。对焊缝表面和附近区域的保护通常是通过提供惰性气体的保护来实现的。这种保护气体可以是纯氩(Ar)或氦气(He)或者是二者的混合气体。

在焊接铁素体不锈钢时,保护气体应是纯氩或者是氩和氦的混合气体。氩氢混合气体通常用于奥氏体不锈钢中,但这可能会引起焊接接头的氢脆。在焊接铁素体不锈钢时,氩是最常见的背保气体(用来保护工件的背面)。在焊接铁素体不锈钢时是绝对禁止用氮气的。

除了上述危险之外,还会在高温下由“形成相”和“晶粒粗化”而产生的脆化。这些危险的解决方法列在下面的“补救方法”表中。


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