【精品】金属材料焊接试验指导书.doc

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1、一、实验目的1、了解不同焊接方法和参数对不锈钢焊接性能的影响；2、了解焊接过程对不同化学成分A不锈钢晶间腐蚀影响。二、实验装置及实验材料C法电解浸蚀装置1套金相显微镜1台吹风机1个10%草酸《2压04・2咼）水溶液lOOOmLlCrl8Ni9Ti（或lCrl8Ni9）钢手弧焊或TIG焊试片40x20x1.5-3mm6对1只若干秒农乙醇、丙酮、棉花、各号金相砂纸等三、实验原理1一焊缝金属；2—过热区；3敏化区；4母材金属晶间腐蚀是沿晶粒边界发生的腐蚀现象。现以18-8型奥氐休不锈钢中最常用的含稳定元索的lCrl

2、8Ni9Ti钢为例,来讨论晶间腐蚀的问题。图1奥氏体不锈钢焊接接头各区示意图lCrl8Ni9Ti钢含0.02%C和0.8%Ti。碳在室温奥氏体中的最大溶解度低于0.03%,多余的碳则通过固熔处理与钛结合形成稳立的碳化物TiC。山于钛对碳的固定作用，避免了在晶界形成碳化洛，从血防止了晶间腐蚀的产生°故lCrl8Ni9Ti钢具有抗晶间腐蚀能力，一般不会产生晶间腐蚀现象。然而在焊接接头中，情况有所不同。奥氏体不锈钢的焊接接头，通常可分为以下儿个区域（见图1）1、焊缝金属主要为柱状树枝晶，是单相奥氏体纟I［织还是了+

3、〃双相组织，将取决于母材和填充金属的化学成分。2、过热区加热超过1200°C的近缝区，晶粒有明显的长大。3、敏化区加热峰值温度在600-1000^的区域，纽织无明显变化。对于不含稳定化元素的1*8钢，可能出现晶界碳化洛的析出。产生贫锯层，有晶间腐蚀倾向。4、母材金属对于含稳定化元素的18-8钢,如lC「18Ni9Ti钢，峰值温度超过1200°C的过热区发生TiC分解量愈大，从血使稳定化作用大为减弱，其至完全消失。在随后的冷却过程中，山于碳原子的体积很小，扩散能力比钛原子强，碳原子趋于向奥氏体晶界扩散迁移，血钛

4、原子则來不及扩散仍保留在奥氏体点阵节点上。因此，碳原子析集于晶界附近成为过饱和状态。当上述过热区再次受到6OO-8OO°C中温敏化加热或长期工作在上述温度范围时,碳原子优先以很快的速度向晶界扩散。此时，铭原子的扩散速度虽比碳原子慢，但比钛原子快,口浓度也远比钛高，因而易于在品界附近形成锯的碳化物（Fe,Cr）23C6O温度愈高，TiC分解后合金元素碳和侪的固溶量愈多，碳化物析出量愈大（图2）。上述碳化物的俗、碳含量很高，但品粒内部辂的扩散速度比碳的扩散速度慢，所以在形成锯的碳化物时，富集在晶界的碳，与晶粒衣层

5、的铭结合以后，晶粒中的洛不能及时均匀化，致使靠近晶界的晶粒表面一个薄层严重缺锯，珞的浓度低于临界值I2%Cr（图3）。此时，奥氏体晶粒内和品界碳化物（图3中的1、2部分）由于含锯量高而带正电位,而贫锯层（图3中的3部分）山于含珞最低于12%而带负电位。如果将这种具备电化学腐蚀条件的焊接接头放入腐蚀介质中，带负电位的贫珞层就会成为被消耗的阳极而遭受腐蚀。这样，山于“髙温过热”和''中温敏化”这两个依次进行的热作用过程，造成了含稳定化元素的18・8钢特殊的品间腐蚀，这种腐蚀只发生在紧靠焊缝的过热区3・5个品粒范围

6、，在工件表面上较宽，向接头内部逐渐变窄，呈刀形，故又称“刀蚀”。预防措施：%1采用超低碳不锈钢，含碳量希望小于0.06%o%1在工艺上,尽量减小近缝区过热,特别要避免在焊接过程中就产生“中温敏化"的加热效果。山此可见，"高温过热”和“中温敏化”是产生刀蚀的必要条件。对于焊接接头，“高温过热”这一条件是山焊接热作用过穆自然形成的，因此只需耍进行一次“中温敏化”处理，就可根据GB1223-75标准进行晶间腐蚀试验。H2-1618-8Ti第焦影喰只碳化场分确了K2-17析出荻化物刘晶界处饰浓度曲够响<°>匕化加航1

7、W.<6>・化加於后.1—凤氏体处6化3—MMIMe图218—8钢热影响区碳化物分布（a）敏化加热丽；（b）敏化加热后。1奥氏体晶粒：2—晶界处碳化物：3—贫俗层图3析出碳化物对品界处锯浓鹿的影瞄I四、实验方法及步骤无论是晶间腐蚀还是刀口腐蚀，都是经过腐蚀介质作用之后才发生的。为了确定产品在使用条件下是否有足够的抗品间腐蚀和抗刀蚀的能力，必须在产品焊接之前，先用相同的材料在相同的工艺条件下焊出试样，经腐蚀试验合格后才止式投产。腐蚀试验瑕理想的方法，是在产品实际工作条件下（包括工作温度、介质等）进行长时间的试验

8、，但山于周期太长，故通常是在实验室进行小型试样的加速试验。（一）试验方法根据国家标准GB1223-75试验品间腐蚀倾向的方法共有五利口对于18-8钢主要采用C法、T法和X法三种试验方法。1、C法草酸电解浸蚀试验，又称草酸阳极腐蚀试验，实验装置如图5.1所示。图屮不锈钢容器接电源的负极。若采用玻璃烧杯作容器，则负极端接一厚度为1H1H!左右的不锈钢薄板，并放置于杯底，腐蚀液采用10%的草酸水溶液。该试