马氏体不锈钢的焊接工艺

马氏体不锈钢的焊接工艺属于马氏体不锈钢的钢号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo、1Cr17Ni2、2Cr13Ni2、9Cr18、9Cr18MoV等。焊接性 有强烈的冷裂倾向，焊缝及热影响区焊后均为硬而脆的马氏体组织，钢中含碳量越高，冷裂倾向越大。焊接时在温度超过1150的热影响区内，晶粒显著长大。过快或过慢的冷却都可能引起接头脆化。例如，1Cr13钢焊后冷却速度小于10/s时，在热影响区将得到粗大的铁素体加碳化物组织，使塑性显著降低；当冷却速度大于40/s时，则会产生粗大的马氏体组织，同样也使塑性下降。马氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向很小。焊接工艺1）焊前预热 焊前预热是防止产生冷裂纹的主要工艺措施。当C的质量分数为0.1%0.2%时，预热温度为200260，对高刚性焊件可预热至400450。2）焊后冷却 焊件焊后不应从焊接温度直接升温进行回火处理，因为焊接过程中奥氏体可能未完全转变，如焊后立即升温回火，会出现碳化物沿奥氏体晶界沉淀和奥氏体向珠光体转变，产生晶粒粗大的组织，严重降低韧性。因此回火前应使焊件冷却，让焊缝和热影响区的奥氏体基本分解完了。对于刚性小的焊件，可以冷至室温再回火；对于大厚度的焊件，需采用较复杂的工艺；焊后冷至100150，保温0.51h,然后加热至回火温度。3）焊后热处理 目的是降低焊缝和热影响区的硬度，改善塑性和韧性，同时减少焊接残余应力。焊后热处理分回火和完全退火两种。回火温度为650750，保温1h，空冷；若焊件焊后需机加工的，为了得到最低硬度，可采用完全退火，退火温度为830880，保温2h炉冷至595，然后空冷。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E1-13-16（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。 珠光体耐热钢由于拥有良好的抗氧化性、热强性能、较强的抗硫、氢腐蚀性能，而被广泛应用在石油化工、锅炉加热等设备中。 焊接材料的选用 焊条的选用须在确保焊接结构安全、可靠使用的前提下，根据被焊材料的化学成分、力学性能、板厚及接头形式、焊接结构特点、受力状态、结构使用条件对焊缝性能的要求、焊接施工条件和技术经济效益等综合考查后，有针对性地选用焊条、必要时还需进行焊接性试验。 1.1 根据等强度的观点，选择满足母材力学性能的焊条，如果选用强度过低的焊条将达不到设计要求的力学性能，选择强度较高的焊条不仅工人操作难度增加、焊接成形困难，而且还会大大的增加企业的生产成本。 1.2 根据母材合金成份选择化学成份相同（相近）的焊材，如果焊缝与母材化学成分相关太大，高温长期使用后，接头区域某些元素发生扩散现象（如碳元素在熔合线附近的扩散），使接头高温性能下隆。为了提高焊缝的抗裂纹性能，焊材的含碳量应低于母材的含碳量，由于钢中碳和合金元素的共同作用，耐热钢焊接时极易形成液硬组织，焊接性较差。为此耐热钢一般焊前预热，焊后进行回火处理。 1.3 由于母材的可焊性能差，可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。同时降低C、S、P等杂质的含量。 焊接工艺措施 1 可以通过预热来降低冷裂纹出现概率，预热及道间温度要求控制在180300之间，焊后热处理在620690之间，保温1小时，为了保证焊缝金属强度，在620温度下回火不超过去30h,否则降低回火温度；通过焊后热处理不仅能消除焊接残余应力，更重要的是能改善组织，提高接头的综合力学性能。 2 采用少的焊接线能量焊接，防止过多的马氏体淬硬组织生成。 3 采用富氩气体保护进行喷射过渡焊接（电弧长度控制在4mm5mm左右），过获得美观的焊缝。 结束语 耐热钢焊条的选用原则有三点：一是保证力学性能；二是选择化学成份相同（或相近）的焊材；三是要配合适当的焊接工艺措施。唉，很难找。 铬系马氏体不锈钢的焊接性铬系马氏体不锈钢有：1Cr13、2Cr13、3Cr13、Y3Cr13、3Cr13Mo、4Cr13、3Cr16、7Cr17等钢种，这些钢种是铬从11.518按其耐蚀性派生出来的。铬是铁素体形成元素，为了保持马氏体组织，较高的铬需要较多的碳含量，以使在热处理后形成马氏体。马氏体不锈钢在临界(AC3)温度以上是面心立方的奥氏体组织，在快速冷却到临界温度以下时，奥氏体转变为体心立方的马氏体。组织的转变引起体积变化，产生应力，从而提高了硬度和降低塑性。这一特性对于焊接接头的影响尤其重要，因此焊后在热影响区容易引起裂纹。特别是电弧焊时，熔池因吸氢的作用，刚度大的结构焊后经过一定的潜伏期，氢将引起焊缝和熔合区的延迟(冷)裂纹。与碳钢、低合金钢相比，氢的扩散速度缓慢，约为碳钢的1/101/25，延迟裂纹焊后5天之内仍应注意，可能发生开裂。铬系马氏体不锈钢随着碳含量的增加，焊接接头的冷裂绞倾向加大。所以用来制造焊接结构的多数是1Cr13、2Cr13等马氏体不锈钢，含碳更高的3Cr13、4Cr13等冷裂纹倾向更强，一般不能焊接。已知Cr13型不错钢中C+N的含量的增加，硬化加强，裂纹倾向加剧。图1是马氏体不锈钢用斜Y型坡口铁研式裂纹试验的裂纹敏感性和C+N总含量的关系。由图可见降低C+N可以显著改善Cr13型马氏体不锈钢的焊接延迟裂纹的敏感性。图1 马氏体不锈钢裂纹敏感性和C,N的关