在奧氏體(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.  首先求出第一層根(gen)部焊(han)縫(feng)中(zhong)熔敷金(jin)屬和基(ji)(ji)體金(jin)屬所占的(de)(de)(de)比例(li)。60°坡(po)口的(de)(de)(de)根(gen)部焊(han)縫(feng)中(zhong)熔化的(de)(de)(de)基(ji)(ji)體金(jin)屬約占40%,由于兩種基(ji)(ji)體的(de)(de)(de)導熱系數不(bu)同(tong),兩種基(ji)(ji)體的(de)(de)(de)熔合(he)量(liang)也(ye)各不(bu)相同(tong),低合(he)金(jin)鋼20CrMnSi約占40%(占焊(han)縫(feng)金(jin)屬中(zhong)的(de)(de)(de)16%),304不(bu)銹(xiu)鋼約占60%(占焊(han)縫(feng)金(jin)屬中(zhong)的(de)(de)(de)24%)


 2.  如選用E308型焊條,化學成分(fen)為碳:0.06%、硅:0.6%、錳:1.4%、鉻:19%、鎳:10%


 3. 封底焊(han)縫的(de)化學成分,根據下列式子計算得:


  X(焊(han)縫)=60%x焊(han)條+16%×低合金(jin)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(ji)算鉻當量(liang)Cra和鎳當量(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(tu)(如圖(tu)3-1)可(ke)以查出(chu)1點正處在奧氏體+馬氏體區(qu)中,焊縫易產生裂紋,且有(you)脆(cui)硬的(de)馬氏體組織。



 5. 若選用(yong)鉻鎳含量(liang)較高的E309型(xing)焊條,其(qi)化學成分為:C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.


 6. 算(suan)出打底焊縫的(de)化學成分為:C0.083%、Si0.66%、Mn1.27%、Cr18.96%、Ni10.1%.


 7. 計算鉻當(dang)量(liang)(liang)Cr~和鎳(nie)當(dang)量(liang)(liang)Nieq: Cr當(dang)量(liang)(liang)為(wei)19.95%;Ni當(dang)量(liang)(liang)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(zai)第(di)二層和(he)第(di)三層每個焊道可按上述方法根據不同的熔(rong)合比和(he)所(suo)熔(rong)合的金(jin)屬(shu)化學成分(fen)計算出焊縫的化學成分(fen)。從Schaffler 圖(tu)查(cha)出焊縫組(zu)織。


    通常,第(di)一(yi)層是稀釋(shi)最(zui)大的,同時焊接應力也是最(zui)大的,只(zhi)要第(di)一(yi)層不(bu)(bu)產生裂(lie)(lie)紋,第(di)二、三(san)層一(yi)般(ban)不(bu)(bu)會產生裂(lie)(lie)紋。