焊接冶金学及金属材料焊接-教案-模块八.pdf

1 授课题授课题目：目：模块八模块八 不锈钢的焊接不锈钢的焊接 授课方式（请打）理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时 安排 教学大纲要求：教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1、了解不锈钢的基本知识。2、熟悉各类不锈钢焊接性。3、掌握不锈钢焊接工艺要点。教学重点及难点：重点：不锈钢的焊接工艺。难点：掌握不锈钢焊接时容易出现的焊接缺陷及其防止措施。教 学内 容 备注 模块八模块八 不锈钢的焊接不锈钢的焊接 课题一课题一 奥氏体不锈钢的焊接奥氏体不锈钢的焊接 奥氏体不锈钢是在高铬不锈钢中加入适当的镍（wNi=8%25%）而形成的具有奥氏体组织的不锈钢。一奥氏体不锈钢的焊接性一奥氏体不锈钢的焊接性 奥氏体不锈钢在焊接时，存在以下问题：1、焊接接头的抗晶间腐蚀能力下降 2、应力腐蚀开裂问题 3、焊接热裂纹 二二 奥氏体不锈钢的焊接工艺要点奥氏体不锈钢的焊接工艺要点 1、焊接材料的选择 奥氏体不锈钢焊接材料的选用见表 8-1。2、焊接方法的选择 焊接奥氏体不锈钢一般不用电渣焊。3、焊前准备（1）下料方法的选择 可用机械切割、等离子弧切割及碳弧气刨等方法进行下料或坡口加工。机械切割最常用的有剪切、刨削等。（2）坡口的制备（3）焊前清理（4）表面防护 4、焊接工艺参数的选择 焊接工艺参数见表 8-2。对于钨极氩弧焊一般采用直流正接，这样可以防止因电极过热而造成焊缝中的夹钨现象。钨极氩弧焊工艺参数见表 8-3。对于熔化极氩弧焊，一般采用直流反极性接法。为了获得稳定的喷射过渡形式，要求电流大于临界电流值，焊接工艺参数见表 8-4。18-8 型奥氏体不锈钢埋弧焊工艺参数见表 8-5。5、焊后表面处理 不锈钢焊接后，通常应对其进行表面处理，以增加抗锈能力。处理的方法有表面抛光、酸洗和钝化处理。（1）表面抛光 （2）酸洗 （3）钝化处理 6、焊后检验 2 三焊接实例三焊接实例 见教材 课题二课题二 铁素体不锈钢的焊接铁素体不锈钢的焊接 铁素体钢中 wCr在 12%30%之间，其化学成分的特点是低碳、高铬。铁素体型不锈钢一般在室温下具有纯铁素体组织。铁素体不锈钢的耐蚀性好，主要用作耐硝酸、氨水腐蚀的不锈钢，也可用于抗高温氧化用钢，但很难用作热强钢。一一 铁素体不锈钢的焊接性铁素体不锈钢的焊接性(一)焊接接头的晶间腐蚀 防止晶间腐蚀的措施：（1）经 700900加热缓冷，铬自晶粒内扩散到晶界，从而使贫铬层消失，恢复其耐腐蚀性能。（2）选用含有 Ti、Nb 等稳定剂的焊接材料，可有效防止晶间腐蚀。（3）降低母材中的碳和氮的总含量，晶间腐蚀倾向减小。(二)焊接接头的脆化 防止焊接接头脆化的措施：（1）采用小的热输入，即小电流、大的焊接速度，减少横向摆动，待前一道焊缝冷却到预热温度后，再焊下一道焊缝。（2）焊后进行 750800退火处理，退火后应快冷，防止出现相和 475脆化。（3）对超纯铁素体不锈钢，主要是防止焊缝的污染，以避免焊缝增加碳、氮、氧的含量。二铁素体不锈钢的焊接工艺要点二铁素体不锈钢的焊接工艺要点 1、铁素体不锈钢只采用焊条电弧焊进行焊接，为了减小 475脆化，避免焊接时产 生裂纹，焊前可以预热，但应严格控制预热温度为 70150。2、焊接时，尽量缩短在 430480之间的加热或冷却时间。3、为防止过热，尽量减少热输入，多层焊时要控制好层间温度。4、对于厚度大的焊件，为减少焊接应力，每道焊缝焊完后，可用小锤轻轻敲击。5、焊后常在 700750之间退火处理，这种焊后热处理可以改善接头韧性及塑性。焊接铁素体不锈钢用焊条见表 8-9。三焊接实例三焊接实例 见教材 课题三课题三 马氏体不锈钢的焊接马氏体不锈钢的焊接 在铁素体不锈钢的基础上，适当增加含碳量、减少含铬量，高温时可以获得较多奥氏体组织，快速冷却后，得到室温下具有马氏体组织的钢，即马氏体不锈钢。按合金化特点不同，马氏体不锈钢可分为以下两类：1、普通 Cr13 型马氏体不锈钢 这类钢主要有 12Cr13、20Cr13、30Cr13 等。这类钢高温组织稳定性差，但含铬量较高，具有一定的耐均匀腐蚀的能力，一般用作不锈钢使用。2、热强马氏体不锈钢 这类钢是在 Cr13 基础上大幅度降低含碳量的同时，将 wNi控制在 4%6%之间，再加入少量的 Mo、Ti 等合金元素，除具有一定耐腐蚀性外，还具有良好的抗气蚀、耐磨性能，可以做耐热钢使用。一马氏体不锈钢焊接性一马氏体不锈钢焊接性 1、焊接接头容易脆化 2、容易产生冷裂纹 3 3、焊接热影响区容易软化 二马氏体不锈钢的焊接工艺要点二马氏体不锈钢的焊接工艺要点 1、预热 焊前预热是防止产生冷裂纹的主要工艺措施。当 wC为 0.10.2时，预热温度为 200260，对刚性比较高的焊件可预热至 400450。2、冷却 3、焊后热处理 4、焊条的选用 焊接马氏体不锈钢用焊条分为铬不锈钢焊条和铬镍奥氏体不锈钢焊条两大类。常用铬不锈钢焊条有 El-13-16（G202）、E1-13-15（G207）。常用铬镍奥氏体不锈钢焊条有 E0-19-10-16（A102）、E0-19-10-15（A107）、E0-18-12Mo2-16（A202）、E0-18-12Mo2-15（A207）等。焊条的选用见表 8-7。5、焊接方法的选用 三焊接实例三焊接实例 见教材 课题四课题四 双相不锈钢的焊接双相不锈钢的焊接 奥氏体-铁素体型不锈钢简称双相不锈钢，这类钢综合了奥氏体型和铁素体型不锈钢两者的优点，具有良好的韧性、强度，其中屈服强度可达普通不锈钢的 2 倍；其优良的耐中性氯化物应力腐蚀性能远远地超过 18-8 型不锈钢，并具有良好的抗孔蚀和缝蚀的能力。一双相不锈钢焊接性一双相不锈钢焊接性 双相不锈钢具有良好的焊接性。二双相不锈钢焊接工艺要点二双相不锈钢焊接工艺要点（一）焊前准备 为了保证焊接接头的耐蚀性，防止焊接缺陷，在焊前准备中，应注意下列问题：1、下料方法的选择 2、焊前清理 3、表面防护 4、自冷作硬化现象(二)焊接方法的选择 奥氏体不锈钢和双相不锈钢可以采用所有的熔焊方法，如焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊、等离子弧焊等。1、焊条电弧焊 焊条电弧焊是最常用的焊接方法，其具有操作灵活、方便等优点。为提高抗热裂纹能力，宜选择碱性药皮的焊条；对于耐蚀性要求高、表面成形要求好的焊缝，宜选用工艺性能良好的钛钙型药皮的焊条。常用的焊接参数见表 8-。2、氩弧焊 常见的焊接参数见表 8-和表 8-1。(三)焊接材料的选择（四）焊后清理（五）焊接工艺要点 根据奥氏体不锈钢和双相不锈钢对抗裂性和耐蚀性的要求，焊接时要注意以下几点：1、焊前不预热 2、防止接头过热 4 3、要保证焊件表面完好无损 4、焊后热处理 奥氏体不锈钢和双相不锈钢焊接后，原则上不进行热处理。只有焊接接头产生了脆化或要进一步提高其耐蚀能力时，才根据需要选择固溶处理、稳定化处理或消除应力处理。三焊接实例三焊接实例 见教材