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双相不锈钢S31803的焊接性研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-07-05  浏览次数:13 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网问题的报道:面层材料由于直接与合金熔体接触,对铸件的表面品质有重要的影响。应选用锆砂中性耐火材料作为面层材料

中华不锈钢网问题的报道:面层材料由于直接与合金熔体接触,对铸件的表面品质有重要的影响。应选用锆砂中性耐火材料作为面层材料,且锆砂的ZrSiO4的含量要高,并控制K、Na、Ca、Mg等氧化物杂质的含量。为保证铸件品质的稳定,应固定选择1~2家锆砂供应商,并定期对所供锆砂委托相应研究机构检测,具体要求应按照航空工业部标准HB534921986,坚持按标准验收。
  
  合金原料及辅料的供给需保持相对稳定的渠道;严格控制炉料,入炉前需要对炉料进行必要的清理,不能有锈污,严格按照操作规程进行,避免将外来夹杂引入合金熔体内部。
  
  1、室温力学性能:不同类型的不锈钢,常温力学性能有很大差异。由于铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢,在热处理过程中,不存在组织结构转变,不可能通过热处理来大幅度改变其力学性能,要提高其力学性能一般只能通过冷变形,利用加工硬化来提高其强度,但却要牺牲其塑性和韧性。对于马氏体不锈钢,可通过不同的热处理来达到人们所需要的不同力学性能的要求。
  
  2、高温力学性能:不锈钢是高合金钢,大量的合金元素所起的固溶强化效应,使钢的基体较碳素钢强度高,随着温度升高,强度降低缓慢。因此,大多数不锈钢都具有比碳素钢或低合金钢高的高温强度,即具有“热强性”。在各类不锈钢中,奥氏体不锈钢的热强性最好。由于奥氏体本身的强度高,而具有比其他组织类型钢要高的高温强度(高温抗拉强度、持久强度和蠕变强度),因此,在约600。E以上的高温下使用的耐热钢大多是奥氏体型不锈钢。
  
  3、物理性能对于不锈钢管的生产来说,在不锈钢的各项物理性能中,导热性能及热膨胀是非常重要的。不锈钢由于含有很高的铬、镍、钼等元素,其导热性能要比碳素钢和一般合金钢差。如1Crl8Ni9Ti的导热系数相当于低碳钢的27%,合金元素含量越高,导热性能越差,在制定热加工工艺时必须十分重视。不同类型的不锈钢的热膨胀系数有较大区别。铁素体型不锈钢和马氏体型不锈钢的热膨胀系数与碳素钢和低合金钢无大的差别,而奥氏体型和奥氏体一铁素体型双相不锈钢的热膨胀系数则大得多.加上其导热性能差,因而在热加工的加热和冷却等工艺上,在工模具设计上,与普通碳素钢和低合金钢有所差别。也必须充分注意。
  
  4、热加工性能钢的热加工性能包括钢在热加工中的高温塑性及变形抗力,这两项指标反映其在高温下变形的难易程度。钢的热加工性能主要取决于钢的成分、组织结构。不锈钢中含有数量很高的合金强化元素,使其热变形抗力增大,塑性降低。对于铁素体不锈钢,虽然铬含量很高,但在高温下仍保持其铁素体组织,所以其:变形抗力与碳素钢和低合金钢相比差别不很大,其主要差异在于变形的各向异性,其横向和切向变形较其{他钢类都大,在变形时与工模具间的摩擦因数大,很易产生粘结现象。
  
  双相不锈钢一般分为四种类型:Cr18型、Cr21型、Cr25型及含25%~26%的超级双相不锈钢。S31803是标准的双相不锈钢,属于Cr21型,占双相不锈钢总量的80%以上。在生产中S31803应用很广,尤其是在操作介质为辛酸、氮气、苯乙酮的设备中应用很多,这些介质具有中高度毒性和爆炸危险性,且设备的工作温度一般较高,接近200℃,所以对焊缝的要求很高。基于S31803在生产中应用很广且接触的介质使用条件恶劣,所以选择S31803作为焊接母材来研究其焊接性具有广泛的实践意义。
  
  中华不锈钢网问题的报道:S31803的成分特点:C质量分数在0.02%~0.03%之间,属于超低碳;Cr质量分数在23%~26%之间,属于高Cr质量分数;其组织特点:两相(奥氏体、铁素体)各约占50%;性能特点:由于兼备了超低碳、室温为铁素体和奥氏体的双相组织、Cr含量高以及添加了Mo、N等元素的特点,使其具有更高的耐应力腐蚀、耐缝隙腐蚀、耐Cl-点腐蚀、耐晶间腐蚀、耐高速泥沙冲刷等能力,具有较高的力学性能、较低的热膨胀性能、较好的可焊性和较低的使用成本等优点。
  
  焊接过程中,双相不锈钢在热循环的作用下,焊缝金属盒热影响区的组织发生了一系列的变化。在高温下,双相不锈钢的金相组织全部由铁素体组成,奥氏体则是在冷却过程中析出的。S31803焊接过程中应该注意以下三方面问题:(1)焊接裂纹。S31803的Creq/Nieq较高,Cr的含量达23%,Ni的含量达6.5%,即双相不锈钢S31803的Creq/Nieq=3.54,故S31803的焊缝属于铁素体凝固区,对凝固裂纹有一定敏感性。因此,在焊接过程中要采用合适的焊接材料、焊接方法和控制焊接工艺参数,才能使焊缝具有很好的抗凝固裂纹能力。冷裂纹与材料对氢致延迟裂纹敏感性有关,但如果焊接材料选用正确,可以避免冷裂纹的出现。
  
  (2)热影响区脆化。焊接过程中在焊接热循环作用下,焊缝热影响区处于快冷非平衡状态,冷却后总是保留更多的铁素体,从而增大了腐蚀倾向和氢致裂纹敏感性。所以S31803焊接的主要问题在热影响区,热影响区的问题主要在于耐蚀性能的损失、韧性损失和后焊接裂纹问题。为了避免这些问题,焊接工艺应考虑减少材料处在红热温度范围的时间。
  
  (3)气孔敏感性。气孔的形成取决于焊接参数和合金成分。为防止产生气孔,降低气孔敏感性,在焊接过程中要控制焊缝含氮量,加强对焊缝的保护和提高焊渣的透气性。中华不锈钢网问题的报道

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