典型的沉淀硬化(hua)不銹鋼的鋼號用字母PH表示。這一族系的鋼種由于雙重原因而分成3種,即馬氏體沉淀硬化鋼、半奧氏體沉淀硬化鋼及奧氏體沉淀硬化鋼。上述的雙重原因是加入起沉淀硬化作用的元素以及在固溶退火和時效狀態下基體的組織。為使上述劃分更為明確,請參考表1-8的細分與歸納。
一、沉淀(dian)硬化不銹鋼的(de)焊接特(te)性
1. 馬氏(shi)體(ti)沉淀硬化不銹鋼(gang)
這類鋼(gang)(gang)在(zai)固(gu)(gu)溶退(tui)(tui)火(huo)溫度(1038℃~1066℃)下幾乎全(quan)部奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)化(hua),但當(dang)冷卻到(dao)室溫時(shi),則又(you)(you)發生奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)向馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)轉(zhuan)變(bian)。馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)溫度一(yi)般(ban)是93℃~150℃.當(dang)將(jiang)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)再次加熱(re)到(dao)482℃-593℃時(shi),就有(you)一(yi)種(zhong)或多(duo)種(zhong)合金(jin)元素出現(xian)沉淀硬(ying)化(hua)與(yu)(yu)強(qiang)化(hua)。鉬(mu)、銅、鈦、鈮、鋁及其(qi)化(hua)合物在(zai)退(tui)(tui)火(huo)溫度下完(wan)全(quan)溶解,而當(dang)快速冷卻時(shi),則留在(zai)固(gu)(gu)溶體(ti)(ti)(ti)內(nei)產生析出相(xiang)(往往是亞顯微粒子),提高了馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)(ti)的(de)硬(ying)度與(yu)(yu)強(qiang)度。馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)PH鋼(gang)(gang)的(de)化(hua)學成分必須(xu)嚴格控制,否則在(zai)固(gu)(gu)溶退(tui)(tui)火(huo)時(shi)會出現(xian)過多(duo)的(de)δ-鐵素體(ti)(ti)(ti)。若(ruo)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)太(tai)穩定,則又(you)(you)會在(zai)固(gu)(gu)溶退(tui)(tui)火(huo)之后(hou),留下過多(duo)的(de)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)。這兩種(zhong)傾向皆(jie)會妨礙(ai)時(shi)效處理時(shi)的(de)完(wan)全(quan)硬(ying)化(hua),尤(you)其(qi)是鋼(gang)(gang)中的(de)碳與(yu)(yu)氮(dan)影(ying)響明顯,其(qi)來源是工廠塵埃與(yu)(yu)大氣污染(ran)。這種(zhong)鋼(gang)(gang)的(de)焊(han)接性(xing)(xing)良好(hao),與(yu)(yu)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)300系列(lie)相(xiang)近,焊(han)前不必預熱(re),裂紋傾向性(xing)(xing)小。這種(zhong)鋼(gang)(gang)單層焊(han)時(shi),焊(han)縫金(jin)屬及熱(re)影(ying)響區一(yi)般(ban)好(hao)像通過了焊(han)后(hou)沉淀硬(ying)化(hua)處理一(yi)樣。但多(duo)層焊(han)時(shi),則會出現(xian)組織(zhi)不均一(yi),必須(xu)進行(xing)焊(han)后(hou)的(de)沉淀硬(ying)化(hua)處理以達組織(zhi)均一(yi)。焊(han)接馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)焊(han)接材料可以按強(qiang)度選300系列(lie)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)接材料。
2. 半奧氏體沉淀硬化不(bu)銹鋼
這種鋼(gang)(gang)是(shi)PH鋼(gang)(gang)中金相(xiang)組織(zhi)最為復雜的(de)一(yi)種。在固(gu)溶處(chu)理或退(tui)(tui)(tui)火(huo)狀態(tai)下(xia),這種鋼(gang)(gang)基本上是(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti),還有(you)5%~20%的(de)8-鐵(tie)素體(ti)(ti),而(er)在以(yi)后的(de)熱處(chu)理過程中,鐵(tie)素體(ti)(ti)保(bao)持不變(bian)。半(ban)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)由退(tui)(tui)(tui)火(huo)溫(wen)(wen)度急冷(leng)至室溫(wen)(wen)仍然保(bao)持奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組織(zhi),因為馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變(bian)溫(wen)(wen)度低(di)于(yu)室溫(wen)(wen)。在退(tui)(tui)(tui)火(huo)狀態(tai)下(xia),其成型性能與301不銹(xiu)鋼(gang)(gang)相(xiang)似。在加工(gong)(gong)制作完(wan)畢之后,它可以(yi)通過3個簡單步驟來(lai)硬(ying)化(hua):①. 奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)化(hua);②. 馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變(bian);③. 時(shi)(shi)效(xiao)硬(ying)化(hua)。半(ban)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)沉淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)無(wu)明顯(xian)的(de)裂(lie)紋(wen)傾向。至于(yu)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)(gong)藝,不論手(shou)工(gong)(gong)電(dian)弧焊(han)(han)、熔(rong)化(hua)極(ji)與非熔(rong)化(hua)極(ji)氣體(ti)(ti)保(bao)護焊(han)(han)以(yi)及電(dian)阻焊(han)(han),都(dou)與一(yi)般奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)無(wu)太大區(qu)別(bie)。總(zong)的(de)說來(lai),半(ban)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)PH鋼(gang)(gang)一(yi)般皆在退(tui)(tui)(tui)火(huo)狀態(tai)下(xia)進行焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie),而(er)且母材(cai)(cai)含碳(tan)量低(di)容(rong)易焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie),不會出現(xian)冷(leng)裂(lie)紋(wen);只有(you)當焊(han)(han)縫也要求有(you)高強(qiang)度時(shi)(shi),才選用與母材(cai)(cai)成分(fen)接(jie)(jie)(jie)近的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie),并在焊(han)(han)后進行全面(mian)的(de)退(tui)(tui)(tui)火(huo)與時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理。除(chu)此(ci)以(yi)外,一(yi)般采(cai)用300系列奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)即可進行焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。
若(ruo)在焊(han)接之前(qian)焊(han)件業已(yi)經過(guo)全面(mian)的退火與沉(chen)淀硬化熱處理,則在焊(han)后不論焊(han)縫金屬(shu)本身或熱影響區,皆無明(ming)顯硬化現象(xiang)發生。
3. 奧氏體沉淀硬化不銹鋼(gang)
這種鋼的合金含量(liang)極(ji)高(gao),足以使之(zhi)在退(tui)火(huo)或(huo)任(ren)何一種時效處理后仍(reng)然(ran)保(bao)(bao)持(chi)奧(ao)氏體(ti)組織。沉淀硬(ying)化相在1093℃~1121℃退(tui)火(huo)時,將(jiang)解于(yu)固(gu)溶(rong)體(ti)中(zhong),并在快速冷(leng)卻時一直保(bao)(bao)持(chi)溶(rong)解于(yu)固(gu)溶(rong)體(ti)之(zhi)中(zhong)。當再加熱(re)到(dao)649℃~760℃時,則沉淀析出,從而(er)提高(gao)了奧(ao)氏體(ti)的強度與硬(ying)度。它的硬(ying)度低(di)于(yu)馬(ma)氏體(ti)或(huo)半奧(ao)氏體(ti)PH鋼,但其仍(reng)然(ran)保(bao)(bao)持(chi)著無磁性(xing)。
二、沉淀硬化不銹鋼的焊接方法與工藝
沉淀硬化不銹(xiu)鋼的焊(han)接方法與工藝,與前面(mian)所述的奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼基本(ben)相同(tong),所不同(tong)的僅在(zai)于焊(han)后必(bi)須熱處理(li),以(yi)達到預(yu)期的力學性能;而這對(dui)于奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼來(lai)說,在(zai)有(you)些情況(kuang)下,焊(han)后熱處理(li)有(you)時是不必(bi)要的。
沉淀硬化不銹(xiu)鋼(gang)可以(yi)用(yong)(yong)相匹配的(de)同材(cai)質焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)或異種(zhong)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)焊(han)接(jie)(jie),或者不用(yong)(yong)填充焊(han)絲。沉淀硬化不銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie),有許(xu)多焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)可供選用(yong)(yong),但唯一最(zui)通用(yong)(yong)的(de)焊(han)絲是業已納人(ren)AWS規程的(de)630合金,見表(biao)2-10。
沉淀硬(ying)化(hua)馬氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)的(de)焊(han)(han)接材(cai)(cai)(cai)料(liao),在要求焊(han)(han)縫性(xing)能與(yu)(yu)母(mu)材(cai)(cai)(cai)相當時,應選用與(yu)(yu)母(mu)材(cai)(cai)(cai)同質(zhi)的(de)焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai),如表(biao)2-10中17-4PH的(de)配(pei)套焊(han)(han)接材(cai)(cai)(cai)料(liao)。如果不需要焊(han)(han)縫與(yu)(yu)母(mu)材(cai)(cai)(cai)相當,可選用奧(ao)氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)焊(han)(han)接材(cai)(cai)(cai)料(liao)(如308L、347L),或采用鎳基合金焊(han)(han)接材(cai)(cai)(cai)料(liao)。
選用(yong)與母材(cai)同成分(fen)焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)焊(han)縫,在(zai)樹枝狀(zhuang)晶的(de)(de)馬(ma)氏(shi)體組織中,存(cun)在(zai)有少(shao)量鐵素體。少(shao)量的(de)(de)鐵素體和殘余奧氏(shi)體析出,增加(jia)了(le)焊(han)縫的(de)(de)塑性(xing),但強度降低了(le)。因此,對(dui)同材(cai)質(zhi)焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)成分(fen)應適當(dang)調整,其鎳(nie)、錳應比母材(cai)略(lve)高,焊(han)后經1040℃固溶處(chu)理,強度幾(ji)乎不變,而延(yan)伸率顯著提高。