奥氏体不锈钢304焊接性评定[1]

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1、奥氏体不锈钢304焊接性评定试验报告奥氏体不锈钢304具有非常好的塑性和韧性,这决定了它具有良好的弯折、卷曲和冲压成型性，因而便于制成各种形状的构件、容器或管道；奥氏体型不锈钢304的耐腐蚀性能特别优良，是它获得最为广泛应用的根本原因。也正是这样，在评价焊接质量时必然特别强调焊接接头的开裂倾向、焊接缺陷敏感性和耐各种晶间腐蚀等的能力。本文报告结合奥氏体不锈钢304的焊接特点，进行了的手工钨极氩弧焊评定性试验，初步掌握了奥氏体不锈钢304的焊接工艺。现就试验结果作一介绍一、奥氏体不锈钢的焊接特点：奥氏体不锈钢韧性、塑性好

2、，焊接时不会发生淬火硬化，尽管其线膨胀系数比碳钢大得多，焊接过程中的弹塑性应力应变量很大，却极少出现冷裂纹；尽管有很强的加工硬化能力，由于焊接接头不存在淬火硬化区，所以，即使受焊接热影响而软化的区域，其抗拉强度仍然不低。304钢的热胀冷缩特别大所带来的焊接性的问题，主要有两个：一是焊接热裂纹，这与的？！晶界特性和对某些微量杂质如硫、磷等敏感有关；二是焊接变形大。1、焊接接头的热裂纹及其对策1.1焊接接头产生热裂纹的原因单相奥氏体组织的奥氏体型不锈钢焊接接头易发生焊接热裂纹，这种裂纹是在高温状态下形成的。常见的裂纹形式有

3、弧坑裂纹、热影响区裂纹、焊缝横向和纵向裂纹。就裂纹的物理本质上讲，有凝固裂纹、液化裂纹和高温低塑性裂纹等多种。奥氏体型不锈钢易产生焊接接头热裂纹的主要原因有以下几点：1）焊缝金属凝固期间存在较大的拉应力，这是产生凝固裂纹的必要条件。由于奥氏体型不锈钢的热导率小，线膨胀系数大，在焊接区降温（收缩）期焊接接头必然要承受较大的拉应力，这也促成各种类型热裂纹的产生。2）方向性强的焊缝柱状晶组织的存在，有利于有害杂质的偏析及晶间液态夹层的形成。3）奥氏体不锈钢的品种多，母材及焊缝的合金组成比较复杂。含镍量高的合金对硫和磷形成易熔

4、共晶更为敏感，在某些钢中硅和铌等元素，也能形成有害的易熔晶间层。1.2避免奥氏体型不锈钢焊接热裂纹的途径。（1）冶金措施1）焊缝金属中增添一定数量的铁素体组织，使焊缝成为奥氏体-铁素体双相组织，能很有效地防止焊缝热裂纹的产生。这是由于铁素体能够溶解较多的硫、磷等微量元素，使其在晶界上数量大大减少；同时由于奥氏体晶界上的低熔点杂质被铁素体分散和隔开，避免了低熔点杂质呈连续网状分布，从而阻碍热裂纹的扩展和延伸。常用以促成铁素体的元素有铬、钼、钒等。2）控制焊缝金属中的铬镍比，对于304型不锈钢来说，当焊接材料的铬镍比小于1

5、.61时，就易产生热裂纹；而铬镍比达到2.3～3.2时，就可以防止热裂纹的产生。这一措施的实质也是保证有一定量的铁素体的存在。3）在焊缝金属中严格限制硼、硫、磷、硒等有害元素的含量，以防止热裂纹的产生。对于不允许存在铁素体的纯奥氏体焊缝，可以加入适当的锰，少许的碳、氮，同时减少硅的含量。（2）工艺措施1）采用适当的焊接坡口或焊接方法，使母材金属在焊缝金属中所占的分量减少（即小的熔合比）。与此同时，在焊接材料的化学成分中加入抗裂元素，且其有害杂质硫、磷的含量比母材金属中的少，既化学成分优于母材金属，故应尽量减少母材金属熔

6、入焊接熔池的数量。2）尽量选用低氢型焊条和无氧焊剂，以防止热裂纹的产生。3）焊接参数应选用小的热输入（即小电流快速焊）。在多层焊时，要等前一层焊缝冷却后再焊接次一层焊缝，层间温度不宜高，以避免焊缝过热。施焊过程中焊条不允许摆动，采用窄焊缝的操作技能。4）选择合理的焊接结构、焊接接头形式和焊接顺序，尽量减少焊接应力，可以减少热裂纹的产生。5）在焊接过程结束和中途断弧前，收弧要慢且要设法填满弧坑，以防止弧坑裂纹的形成。2、焊接变形与收缩奥氏体型不锈钢与碳钢相比，在物理性能上有很大差异，前者在焊接过程中会产生较大的变形和焊后

7、收缩。304不锈钢焊后产生很大变形和收缩的原因：与碳钢相比，其电阻是碳钢的5倍，在同样的焊接电流、电弧电压条件下的热输入要多；其热导率低，约为碳钢的1/3，导致热量传递速度缓慢，热变形增大；再则304型不锈钢的线膨胀系数又比碳钢大40%左右，更引起加热时热膨胀量和冷却时收缩量的增加，当然焊后的变形量就显得更加突出了。焊接变形量的大小与焊接参数的选择、焊接次序的正确性、操作的合理性都有一定的关系。三、焊前准备基于以上的种种考虑，所采取的焊接设备、焊接评定用材料、试板坡口形式等如下.1、焊接设备设备选用日本产P—300交直

8、流氩弧焊机，焊接电源为直流陡降外特性，由两只流量计来控制正面和背面的保护气体。2、焊接评定用材料对厚度为4毫米的304板进行焊接工艺试验。其化学成份和机械性能列于表1；填充金属用ER308L的焊丝，其化学成份见表2；焊接用保护气体分析见表3：表1304化学成份（％）和机械性能CSPSiMnCrNiσb（MPa）δ5（％）0.042