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(xian)求出第一層根(gen)部(bu)(bu)焊(han)(han)(han)縫(feng)中熔敷金(jin)屬(shu)和基(ji)(ji)體金(jin)屬(shu)所(suo)占的(de)比例。60°坡口的(de)根(gen)部(bu)(bu)焊(han)(han)(han)縫(feng)中熔化(hua)的(de)基(ji)(ji)體金(jin)屬(shu)約占40%,由于(yu)兩種(zhong)(zhong)基(ji)(ji)體的(de)導熱系數不(bu)同,兩種(zhong)(zhong)基(ji)(ji)體的(de)熔合量(liang)也(ye)各不(bu)相同,低(di)合金(jin)鋼20CrMnSi約占40%(占焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)中的(de)16%),304不(bu)銹(xiu)鋼約占60%(占焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)中的(de)24%)
2. 如選用E308型焊條,化學(xue)成分為碳:0.06%、硅:0.6%、錳(meng):1.4%、鉻(ge):19%、鎳:10%
3. 封底焊縫的化學成(cheng)分,根據(ju)下列式子計算得(de):
X(焊(han)縫)=60%x焊(han)條(tiao)+16%×低合金鋼(gang)+24%×奧氏體(ti)鋼(gang)
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. 計算鉻當(dang)量Cra和鎳當(dang)量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(cong)Schaffler圖(tu)(如圖(tu)3-1)可以查(cha)出1點正(zheng)處在奧氏體(ti)(ti)+馬氏體(ti)(ti)區中,焊(han)縫易產生裂(lie)紋,且(qie)有脆硬的馬氏體(ti)(ti)組織。
5. 若選用鉻鎳含(han)量較高的E309型焊條,其化學成分為:C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.
6. 算出打底焊縫的(de)化學(xue)成分(fen)為:C0.083%、Si0.66%、Mn1.27%、Cr18.96%、Ni10.1%.
7. 計算鉻當(dang)量(liang)Cr~和鎳(nie)當(dang)量(liang)Nieq: Cr當(dang)量(liang)為19.95%;Ni當(dang)量(liang)為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。

8. 在第二(er)層和第三層每(mei)個焊道可按上(shang)述方法根據不(bu)同的(de)熔合(he)比和所熔合(he)的(de)金屬(shu)化(hua)學成分(fen)計算出(chu)焊縫的(de)化(hua)學成分(fen)。從Schaffler 圖(tu)查出(chu)焊縫組(zu)織。
通常,第(di)一層(ceng)是稀釋最大(da)的,同時焊(han)接應力也是最大(da)的,只要第(di)一層(ceng)不產生裂紋,第(di)二、三(san)層(ceng)一般(ban)不會產生裂紋。

