通過真空冶煉生產(chǎn)的高純度鐵素體不銹鋼,其特點(diǎn)是鋼中的C、N,、O等間隙原子含量大幅度降低,。與奧氏體型不銹鋼相比,具有優(yōu)良的抗氯化物應(yīng)力腐蝕開裂能力,并且還具有耐點(diǎn)蝕,、耐酸堿和耐縫隙腐蝕的能力,且價(jià)格降低了40%-50%,其應(yīng)用有了較大的發(fā)展,。主要牌號有019Cr19Mo2NbTi,下面對其焊接工藝進(jìn)行介紹

一,，高純度鐵素體不銹鋼019Cr19Mo2NbTi焊接工藝

1，化學(xué)成分

019Cr19Mo2NbTi高純度鐵素體不銹鋼的熱處理狀態(tài)是850℃×10min,空冷,其化學(xué)成分見圖1,。

對其焊接工藝進(jìn)行考核:試件厚3mm,焊條為00Cr18Ni2Mo2Nb鐵素體鋼專用焊條,屬于鈦鈣型藥皮的超低碳不銹鋼焊條,其熔敷金屬的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為:C≤0.04%,Cr17%~20%,Ni11%~14%,Mo2%~2.5%,。

2，焊接參數(shù)

采用焊條電弧焊,接頭形式為不開坡口的平板對接,。焊接參數(shù):焊接電流為90-105A,電弧電壓為24~26V,焊接速度為0.6~0.8cm/s,。

二，對焊接接接頭進(jìn)行分析

1.焊接接頭的力學(xué)性能

高純度鐵素體不銹鋼(019Cr19Mo2NbTi)母材和焊接接頭的力學(xué)性能見圖2,。

從圖中可知,采用專用的鐵素體不銹鋼焊條進(jìn)行焊條電弧焊時(shí),得到的接頭強(qiáng)度和塑性優(yōu)良,各區(qū)硬度基本一致,尤其是焊縫金屬和HAZ區(qū)的沖擊吸收能量也高,綜合力學(xué)性能均達(dá)到母材的水平,。

2.焊接接頭的顯微組織

(1)焊縫金屬

019Cr19Mo2NbTi高純度鐵素體不銹鋼焊縫金屬顯微組織為奧氏體加鐵素體,基體組織為奧氏體,在快速冷卻過程中,有少量的鐵素體產(chǎn)生,并位于奧氏體的晶界上。這種少量鐵素體與奧氏體共存的焊縫組織具有較高的強(qiáng)度和塑性等良好的綜合力學(xué)性能,缺口敏感性較低,。

(2)焊接熱影響區(qū)

焊接熱響區(qū)在焊接加熱及冷卻過程中未發(fā)生相變,但是隨著焊接熱輸入的增大,靠近熔合區(qū)的晶粒長大較明顯,。該鋼應(yīng)采用小的焊接熱輸入焊接,當(dāng)板厚3mm時(shí),焊接熱輸入為3.04.5kJ/cm,就能有效地防止或減弱因焊接熱影響區(qū)(HAZ)晶粒長大而造成的脆化。

3.焊后熱處理

通過行射圖分析發(fā)現(xiàn),焊后經(jīng)過750℃×32h熱處理的焊接接頭試樣中存在FeO和Cr2N相,這表明此類鋼焊后經(jīng)過再加熱,焊接熱影響區(qū)有析出物析出,。FeO的形成是高溫下Fe與O相互作用的結(jié)果,主要產(chǎn)生于晶粒邊界處,。這些FeO和Cr2N相析出物是引起焊接熱影響區(qū)性能下降和脆化的原因之一。

對焊后狀態(tài)和經(jīng)過750℃×32h熱處理的兩組焊接接頭試樣分析發(fā)現(xiàn),這兩組試樣焊接熱影響區(qū)的斷口特征基本相似,呈準(zhǔn)理解斷裂,除焊接熱影響區(qū)晶粒大小存在顯著的差別外,顯微組織均一致,。離焊接熔合線稍遠(yuǎn)處的熱影響區(qū)細(xì)晶區(qū)的斷口上存在有大量的韌窩,呈現(xiàn)出明顯的延性斷裂特征,。

鐵素體不銹鋼斷口具有典型的河流花樣特征,并存在解理舌。分布于焊接熱影響區(qū)斷口的點(diǎn)狀析出物Cr2N,、TiC和TiN等對解理裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展有促進(jìn)作用,。根據(jù)位錯(cuò)塞積理論(可解釋析出物的作用),從焊接熱影響區(qū)斷口形態(tài)(河流花樣走向和解理舌的形式)可以判定,放射狀花樣是解理裂紋的發(fā)源地,在放射狀花樣中心都有析出物存在。這些析出物在變形過程中強(qiáng)烈地阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng),造成位錯(cuò)塞積,產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致解理裂紋在析出物附近形核,然后沿解理面擴(kuò)展直至斷裂,。

在鐵素體不銹鋼焊接熱影響區(qū)中析出物能有效地阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致解理裂紋的形核,。位于解理面上的Cr2N、Tic和TiN析出物周圍有微裂紋存在,不論這種微裂紋是在解理裂紋到達(dá)之前形成,還是在解理裂紋擴(kuò)展過程中出現(xiàn),都表明析出物的存在削弱了解理面上裂紋擴(kuò)展阻力,有可能促進(jìn)了裂紋的擴(kuò)展,。為了防止焊后發(fā)生脆性斷裂事故,焊后必須進(jìn)行熱處理,即850℃退火處理,。