一、焊接特點
焊接時與其他異種金屬焊接時一樣,在焊接金屬熔池中和結晶過程中都會發生合金元素的擴散和碳的遷移,對焊接接頭熱影響區性能極為不利。在馬氏體不銹鋼熱影響區形成低塑性組織;在鐵素體不銹鋼過熱區晶粒長大過快,使沖擊韌度嚴重降低。因此,在焊接工藝中必須采取措施防止馬氏體型不銹鋼焊接接頭的近縫區由于塑性太低而產生裂紋,同時又要考慮到鐵素體型不銹鋼焊接接頭的熱影響區沖擊韌度值降低太多,而使焊接結構遭到破壞的問題。
二、焊接工藝
1. 焊接材料的選擇
這兩類鋼焊接時通常采用焊條電弧焊,也可以采用氣體保護電弧焊。
為了防止近縫區產生裂紋,應從焊接材料選擇方面著手:采用奧氏體不銹鋼焊條焊接時,焊縫金屬可獲得奧氏體組織,對防止裂紋是有利的,焊前還可以不預熱。但它的不足之處是奧氏體不銹鋼焊縫強度大大低于焊縫兩邊的母材,不能與母材等效;同時在進行焊后熱處理時,在馬氏體型不銹鋼母材-焊縫接界區會發生碳向奧氏體焊縫金屬的遷移,同時奧氏體不銹鋼的線脹系數比馬氏體型不銹鋼大50%,使焊接接頭產生很大的內應力,為形成冷裂紋創造了條件。所以奧氏體不銹鋼焊接材料的應用受到限制,只有在焊接結構無法進行熱處理,焊接構件不承受沖擊載荷的作用僅受靜載荷力,且焊接構件不承受很大壓力的情況下,才能選用此類焊接材料。焊接這兩類鋼時,可選用與鐵素體型不銹鋼化學成分相近的E410、E410NiMo和E430焊條,也可以選用與馬氏體型不銹鋼化學成分相近的E11MoVNi的E11MoVNiW 焊條。氣體保護焊時,可選用H12Cr13焊絲,也可選用與這兩類材料之一成分相同的焊絲或剪切板料作為填充金屬。
這兩類鋼焊接時,除了使用奧氏體不銹鋼焊接材料可以不預熱外,選用其他焊接材料施焊前必須進行預熱,預熱溫度主要考慮馬氏體型不銹鋼的焊接性,以馬氏體型不銹鋼焊接時的預熱溫度為準。但預熱溫度過高,否則對鐵素體型不銹鋼不利,會使鐵素體型不銹鋼焊縫一側形成過熱或晶粒粗化而降低其力學性能。
2. 焊接參數
在焊接參數的選擇方面,這兩類鋼各有不同:鐵素體型不銹鋼焊接,要求用小的熱輸入;而馬氏體型不銹鋼焊接時要求大的熱輸入,兩者很難兼顧。所以這兩類鋼焊接以前,必須在保證焊接接頭不產生裂紋的前提下,對焊接參數進行調整,根據結構使用情況,制定出一個主要滿足一種類型鋼焊接的焊接參數。
這兩類鋼焊接后要進行回火處理,回火處理程序按馬氏體型不銹鋼焊件進行,即冷卻到100~150℃,保溫0.5~1h后再進行回火處理,溫度控制在750℃以下。
有關鐵素體型不銹鋼與馬氏體型不銹鋼焊接時,焊接材料與熱處理參數的選擇見表5-28。