双相不锈钢焊接知识课件.ppt

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1、双相不锈钢焊接知识1.1主要成分：Cr、Ni、Mo、N。其中，Cr、Mo—铁素体形成元素Ni、N—奥氏体形成元素N—主要固溶强化元素Cr、Mo、N—提高耐氯化物点蚀性能耐点蚀当量：PREN=ω(Cr)+3.3ω(Mo)+16ω(N)正常含Mo双相不锈钢：PREN=30～36超级双相不锈钢：PREN>401双相不锈钢的成分、组织和性能根据成分和PREN值分类：⑴低合金型，23%Cr无Mo双相不锈钢：Cr:23%Ni:4%N:0.1-0.2%PREN=24～25⑵中合金型，22%Cr标准双相不锈钢：Cr:22

2、%Ni:5-5.5%Mo:3%N:0.14-0.17%PREN=30～36⑶高合金型，25%Cr+(0-2.5%)Cu双相不锈钢：Cr:25-27%Ni:4-7%Mo:1.5-3.3%N:0.15-0.25%PREN=32～40⑷25%Cr超级双相不锈钢：Cr:25-26%Ni:6-7%Mo:3.5-4%N:0.25-0.28%PREN>40不锈钢的PREN值的比较1.2组织α相（铁素体）+γ相（奥氏体）双相组织，其中α相与γ相的体积分数之比（α/γ）约各占50%。其中：铁素体—提供高的屈服强度、耐氯化物

3、应力腐蚀性能；奥氏体—提供好的韧性和耐全腐蚀性能。α相含量过高—引起脆化；γ相含量过高—降低耐应力腐蚀性能。1.3性能1)具有良好的耐氯化物应力腐蚀的能力；2)具有良好的抗点蚀和缝隙腐蚀性能，优于奥氏体不锈钢；3)有良好的耐腐蚀疲劳和耐磨损腐蚀性能；4)综合力学性能好。有较高的强度（包括疲劳强度），屈服强度是普通Cr-Ni奥氏体不锈钢的2倍；5)焊接性好，热裂倾向小。一般不需要焊前预热和焊后热处理，可与18-8型奥氏体不锈钢及碳钢进行异种钢焊接；6)低铬（ωCr18%）的双相不锈钢热加工温度范围比18-8

4、型奥氏体不锈钢宽，抗力小，高铬（ωCr25%）的双相不锈钢热加工比18-8型奥氏体不锈钢困难；7)双相不锈钢比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大；8)与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的热导率大，线胀系数小；9)仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆化倾向，不宜在高于300°C的温度下使用。若含铬量较低，脆性相析出危害性较小。奥氏体-铁素体双相不锈钢的性能主要受铁素体和奥氏体比例的影响，奥氏体和铁素体各占50%时，具有良好的耐腐蚀性和焊接性。在平衡状态下，两相的比例主要由钢中的合金元素，即铬当量和镍当量来决定。Cre

5、q=ωCr+ωMo+1.5ωSiNieq=ωNi+30ωC+N+0.5ωMn2.1焊缝凝固与奥氏体形成母材组织：(50%)Vα相+(50%)Vγ相，其中γ相呈长条状分布在α相基体中。焊缝组织：焊接熔化后形成铸态组织。2双相不锈钢的焊接冶金Fe-Cr-Ni伪二元相图：液态下凝固：L→α冷却到1300℃：α→γ在固态下γ在α晶粒边界形核和生长。冷却到室温：α+γ其中，γ相的形态和数量：①化学成分②冷却速度基于TTT图：冷却速度增加→γ相含量减少。在焊缝快速冷却条件下形成的γ相，一般呈魏氏组织形态。合金元素的作

6、用：合金元素直接影响焊缝金属的组成，Creq越大，Nieq越小，焊缝中奥氏体含量越少。合金元素在铁素体和奥氏体所占的比例也不一样。焊接参数的作用：由于焊接参数影响到冷却速度，即影响到合金元素的扩散，所以，也影响到合金元素在两相中的分配，焊接线能量越大，冷却速度越慢，由于扩散比较充分，铁素体向奥氏体转变进行的就比较充分，奥氏体含量增加，合金元素在两相中的含量差别也会拉大。析出相的问题：析出相会影响到焊缝金属中的力学性能及耐腐蚀性。A.当焊缝成分与母材相同时：降低焊缝的冷却速度。冷却速度过快时，焊缝中γ相

7、含量不足，而α相含量可超过80%，导致焊缝韧性下降，氢脆敏感性增加。B.当焊缝的冷却速度难以降低时，提高焊缝中Ni、Mn、N等奥氏体形成元素含量，其中N的作用最为显著。通过焊缝过合金化，促使γ相增加，使焊缝获得与母材同样的组织。N对α→γ转变的作用：（由TTT图）例如：焊缝和母材为获得60%α+40%γ的双相组织：要求焊缝0.219%N，而母材只需0.141%N。注：焊缝中α相体积分数一般推荐为22-70%。为获得足够的耐腐蚀性并避免氢致裂纹，α相最大含量应限制在60%。焊缝室温组织预测：⑴Schaeff

8、ler图：铁素体含量的精度±4%⑵DeLong图：铁素体含量的精度±2%⑶WRC1992组织图—美国焊接研究委员会推荐Creq=Cr%+Mo%+1.5×Si%+0.5×Nb%Nieq=Ni%+30×C%+30×N%+0.5×Mn%舍夫勒组织图Creq=Cr%+Mo%+1.5×Si%+0.5×Nb%Nieq=Ni%+30×C%+30×N%+0.5×Mn%德龙图2.2热影响区的组织转变早期双相不锈钢：焊后HAZ中α相含量过高，甚至