不(bu)銹鋼按其組(zu)織(zhi)機構分為五大類,這樣隨(sui)著它們化學成分和(he)組(zu)織(zhi)機構的(de)(de)不(bu)同,它們的(de)(de)焊接(jie)(jie)性(xing)是有很大差別的(de)(de)。為此(ci)獲得高質量(liang)的(de)(de)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)難易程度和(he)注意(yi)事項也(ye)截然不(bu)同。


 不銹鋼焊縫中的鐵素體含量對其性能起著極其重要的作用,特別是應用最多的奧氏體(ti)不銹鋼(gang)和新開發的奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的焊縫組織更是如此。奧氏體不銹鋼焊縫中,常常需要形成一定量的鐵素體(通常是4%~12%),以防止焊縫產生凝固裂紋。雙相不(bu)銹鋼中的鐵素體對提高耐蝕性,特別是耐應力腐蝕裂紋和耐孔蝕是至關重要的。在雙相不銹鋼焊縫中又必須限制過多的鐵素體,以保持焊縫金屬具有足夠的塑性、韌性和耐蝕性。因此,在這兩種情況下,必須嚴格控制焊縫中的鐵素體量。而某些在低溫環境及特殊腐蝕介質中使用的奧氏體鋼焊縫中的鐵素體又要求盡可能地降低。現在已經把焊接時快速冷卻形成的不銹鋼的焊縫組織與合金元素的鉻當量[Cr]和鎳當量[Ni]值的關系圖[(Schaeffer圖)、Delong圖和WRC圖],作為不同情況下對焊材的選擇、焊縫組織的預測和根據焊縫化學成分分析的結果,評定焊縫質量的重要依據。


 Schaeffer 圖(tu)、Delong圖(tu)和WRC圖(tu)的鉻(ge)當量[Cr]和鎳當量[Ni]計(ji)算公式(shi),見表(biao)6-1。


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1. Schaeffer圖


  Schaeffer圖(tu)是(shi)最早的(de)焊(han)縫組織圖(tu),它適用(yong)(yong)于常規(gui)的(de)不銹鋼焊(han)后自然狀態(tai)的(de)焊(han)縫,其精確度為±4%.借助于薛夫勒(Schaeffer)圖(tu),可以預控制焊(han)縫金屬(shu)相(xiang)的(de)組成,可達到(dao)滿足使用(yong)(yong)要求的(de)目的(de),見圖(tu)6-1。圖(tu)6-1中的(de)鐵素體數FN是(shi)由磁性測(ce)定(ding)(ding)儀(yi)測(ce)定(ding)(ding)的(de),近似于用(yong)(yong)金相(xiang)測(ce)定(ding)(ding)所(suo)得出鐵素體含量(liang)的(de)平均值(zhi)。


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  為了使薛夫(fu)勒圖(tu)能(neng)針對(dui)不同成分的(de)母材與填充(chong)金屬(shu)在混(hun)合之后,對(dui)可能(neng)出(chu)現的(de)熱裂紋或(huo)其冶金缺陷做出(chu)預評價,德國人A.沙賴特等繪制出(chu)經細化了的(de)、專(zhuan)用于焊縫金屬(shu)的(de)薛夫(fu)勒圖(tu),見圖(tu)6-2。


  圖6-2把焊縫(feng)金屬成(cheng)(cheng)分(fen)分(fen)成(cheng)(cheng)幾個區,如區域1、2、3及4.例(li)如;當成(cheng)(cheng)分(fen)為(wei)A與成(cheng)(cheng)分(fen)為(wei)B相互(hu)焊合,使(shi)用(yong)的(de)填充材料成(cheng)(cheng)分(fen)為(wei)C,混合后(hou)計算出(chu)的(de)焊縫(feng)成(cheng)(cheng)分(fen)為(wei)D,其結(jie)果表明鐵素體(ti)含量在5%~10%之間(jian),具有良好(hao)的(de)抗熱裂性能與韌性。



2. Delong圖


  Delong圖(tu)(tu)(見圖(tu)(tu)6-3)是在Schaeffer 圖(tu)(tu)的(de)(de)(de)基(ji)礎上(shang)加以改進的(de)(de)(de),并在此圖(tu)(tu)中加人(ren)了奧氏體(ti)(ti)形成元(yuan)素(su)。N的(de)(de)(de)作(zuo)用,更適合于(yu)氣體(ti)(ti)保(bao)護焊(han)及含(han)氮或控(kong)氮不銹鋼的(de)(de)(de)焊(han)縫組織。Delong圖(tu)(tu)還進一(yi)步提高(gao)(gao)了估算鐵素(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)精確(que)度(du)(2%),特別是對(dui)含(han)有(you)比正常氮含(han)量(liang)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)熔(rong)敷金屬。Delong圖(tu)(tu)以鐵素(su)體(ti)(ti)序(xu)數(FN)標示焊(han)縫的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)量(liang),但FN最大到18FN,不能(neng)滿足不斷發展的(de)(de)(de)要求(qiu),特別是不能(neng)滿足高(gao)(gao)鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)雙相鋼及其焊(han)縫組織的(de)(de)(de)要求(qiu)。


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3. WRC圖


  WRC圖(見(jian)圖6-4)以鐵(tie)(tie)素體(ti)序數(shu)(FN)標(biao)示焊縫中的(de)(de)鐵(tie)(tie)素體(ti)量,該圖把FN擴(kuo)大到(dao)100FN(相當(dang)于(yu)80%的(de)(de)鐵(tie)(tie)素體(ti)),被認為(wei)適合(he)于(yu)判斷(duan)300系列(lie)奧氏體(ti)和雙相不銹鋼焊縫組織中的(de)(de)鐵(tie)(tie)素體(ti)含(han)量。


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  Schaeffer 圖、Delong圖、WRC圖是(shi)歷年來根據焊(han)縫的(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)形成元素(su)C、N、Mn、Ni,以及鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)形成元素(su)Cr、Mo、Si、Nb等對鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong),計(ji)算(suan)鉻、鎳(nie)當量(liang),繪(hui)(hui)制成的(de)(de)(de)組織圖。這些圖是(shi)在不同(tong)時(shi)期考慮不同(tong)化學元素(su)的(de)(de)(de)影響繪(hui)(hui)制的(de)(de)(de),所以各(ge)有其(qi)特點,使(shi)用(yong)(yong)時(shi)應(ying)加以注意。


  鐵素體含量的預(yu)測,只(zhi)有當焊縫成分包括在ISO-FN線(0~100FN)范(fan)圍內才(cai)會準確(此線繪制(zhi)在圖(tu)6-4里(li)),該圖(tu)的極限決定(ding)于已有數(shu)據的范(fan)圍,延(yan)長線族(zu)將會得出錯誤的預(yu)測。


  1992年(nian)美國(guo)推出(chu)WRC圖(見圖6-4),該圖能夠更精確地預測不銹鋼焊縫金屬中的鐵素(su)體(ti)含量(liang)。圖6-4中,縱坐標Ni當量(liang)中考慮(lv)了N與Cu的因素(su)。許(xu)多研究(jiu)者研究(jiu)了鐵素(su)體(ti)-奧氏體(ti)混(hun)合(he)不銹鋼中Cu(通常含Cu~2%)的影響,一致(zhi)認為(wei)Cu對(dui)鐵素(su)體(ti)含量(liang)有顯著影響。加(jia)人Cu后,可避免出(chu)現對(dui)焊縫中EN值評估過大。


圖 5.jpg

  

  為了使(shi)焊(han)縫金屬(shu)型號、成(cheng)分與其金相組織之間(jian)有(you)一目了然的對應(ying)關(guan)系,又繪制了專(zhuan)用(yong)于焊(han)縫金屬(shu)的薛夫勒(Schaeffer)圖(tu),如路6-5所(suo)示。在圖(tu)6-5中還包括了奧氏體不銹(xiu)鋼以外的其他不銹(xiu)鋼。