奥氏体不锈钢的焊接热裂纹.pptx

材料成型与控制技术专业群Professional Group of Material Shaping and Control Technology金属材料焊接奥氏体不锈钢的焊接热裂纹主讲人：宋丽平陕西工业职业技术学院奥氏体钢焊接热裂纹奥氏体钢焊接热裂纹产生部位：焊缝、近缝区。（1）焊缝的凝固裂纹母材：杂质含量较高的船用低碳钢纵裂纹横裂纹焊缝裂纹母材：Q345B低合金高强钢奥氏体钢焊接热裂纹奥氏体钢焊接热裂纹产生部位：焊缝、近缝区。（2）近缝区的液化裂纹热影响区液化裂纹I部放大母材：科镍合金奥氏体钢焊接热裂纹热裂纹产生的原因 奥氏体钢焊接热裂纹的原因是什么呢？低熔点共晶物拉应力奥氏体钢焊接热裂纹的原因性能方面奥氏体钢的热导率小和线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，接头在冷却过程中可形成较大的拉应力。组织方面奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织，有利于有害杂质偏析，而促使形成晶间液膜，显然易于促使产生凝固裂纹。化学成分方面奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂，不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限（如Si、Nb），也能形成易溶共晶，如硅化物共晶、铌化物共晶等等。奥氏体钢焊接热裂纹的原因 对于焊缝金属，调整化学成分是控制焊缝性能（包括裂纹问题）的重要手段。各个元素的作用如何？焊缝金属化学成分对于热裂纹的影响Mn单相奥氏体钢中Mn有利，若存在Cu，可相互促进偏析，增大热裂纹倾向。S、PS、P在焊接奥氏体钢时极易形成低熔点共晶体，增加焊接接头的热裂倾向。焊缝中硫、磷的最高质量分数都应该限制在0.015%以内。Si焊缝中Wsi4%，碳活动能力增加，易形成化合物，因此，为提高抗晶间腐蚀能力，须使焊缝中碳的质量分数不超过0.02%。铌铌在晶粒边界富集，形成富铌、镍的低熔点相。含铌的低熔点相在铁素体和奥氏体中的溶解度不同，对热裂纹影响不同。钛因钛与氧结合力强，含钛低熔点相的形成对抗裂纹的影响不如铌，因此钛不常用于焊缝金属的稳定化，而是用于钢的稳定化，主要对母材及热影响区的液化裂纹的形成有影响。碳碳对于热裂纹敏感性的影响仅在一次结晶为奥氏体的单项奥氏体化的焊缝金属中，碳对裂纹敏感性的影响很复杂，还取决于合金成分。硼硼是对抗热裂性影响最坏的元素，高温时硼在奥氏体中的溶解度非常低，且易与铁、镍形成低熔点共晶，因此要限制焊缝中硼的含量。规律总结规律总结总结1.凡是溶解度小而能偏析形成易熔共晶的成分，都可能引起热裂纹的产生。2.凡可无限固溶的成分（如Cu在Ni中）或溶解度大的成分（如Mo、W、 V），都不会引起热裂。冶金措施01严格控制焊缝金属中有害杂质元素的含量。钢中Ni含量越高，越应该严格控制S、P、硼、硒等有害元素的含量。02控制焊缝金属中的铬镍比。对于18-8型不锈钢来说，当焊接材料的铬镍比小于1.61时，容易产生热裂纹；而铬镍比达到2.3~3.2时，就可以防止热裂纹的产生。这一措施的实质也是为保证有一定量的铁素体存在。冶金措施03在焊缝金属中加入少量的铈、锆、钽等微量元素。这些元素可以细化晶粒，也可以减少焊缝对热裂纹的敏感性。04调整焊缝化学成分。加入铁素体化元素，使焊缝金属出现奥氏体－铁素体双相组织，能够有效地防止焊缝热裂纹的产生。工艺措施尽量采用小焊接热输入采用快速焊工艺工艺措施不应预热降低层间温度工艺措施注意：为了减小焊接热输入，不应过分增大焊接速度，而应适当降低焊接电流。多层焊时，要等前一层焊缝冷却后再焊接后一层焊缝，层间温度不宜过高，以避免焊缝过热。施焊过程中焊条或焊丝也不宜于摆动，采取窄焊缝的操作工艺。谢谢大家主讲人：宋丽平