不銹鋼按其組(zu)(zu)織機(ji)構(gou)分為(wei)五大類,這(zhe)樣隨著(zhu)它們化學成(cheng)分和(he)組(zu)(zu)織機(ji)構(gou)的(de)不同(tong),它們的(de)焊(han)接性是有(you)很大差別的(de)。為(wei)此獲得高質量的(de)焊(han)接接頭難易程度(du)和(he)注意(yi)事項也截然不同(tong)。
不銹鋼焊縫中的鐵素體含量對其性能起著極其重要的作用,特別是應用最多的奧氏體不(bu)銹鋼(gang)和新開發的奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的焊縫組織更是如此。奧氏體不銹鋼焊縫中,常常需要形成一定量的鐵素體(通常是4%~12%),以防止焊縫產生凝固裂紋。雙相不銹鋼(gang)中的鐵素體對提高耐蝕性,特別是耐應力腐蝕裂紋和耐孔蝕是至關重要的。在雙相不銹鋼焊縫中又必須限制過多的鐵素體,以保持焊縫金屬具有足夠的塑性、韌性和耐蝕性。因此,在這兩種情況下,必須嚴格控制焊縫中的鐵素體量。而某些在低溫環境及特殊腐蝕介質中使用的奧氏體鋼焊縫中的鐵素體又要求盡可能地降低。現在已經把焊接時快速冷卻形成的不銹鋼的焊縫組織與合金元素的鉻當量[Cr]和鎳當量[Ni]值的關系圖[(Schaeffer圖)、Delong圖和WRC圖],作為不同情況下對焊材的選擇、焊縫組織的預測和根據焊縫化學成分分析的結果,評定焊縫質量的重要依據。
Schaeffer 圖(tu)(tu)(tu)、Delong圖(tu)(tu)(tu)和WRC圖(tu)(tu)(tu)的鉻當量(liang)[Cr]和鎳當量(liang)[Ni]計算(suan)公(gong)式,見表6-1。
1. Schaeffer圖
Schaeffer圖(tu)是(shi)最早(zao)的(de)(de)焊(han)(han)縫組(zu)(zu)織圖(tu),它(ta)適(shi)用于常(chang)規的(de)(de)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)后自然狀(zhuang)態的(de)(de)焊(han)(han)縫,其精確度為±4%.借助于薛夫勒(Schaeffer)圖(tu),可以預控制焊(han)(han)縫金(jin)屬相的(de)(de)組(zu)(zu)成(cheng),可達到滿足(zu)使用要求(qiu)的(de)(de)目的(de)(de),見圖(tu)6-1。圖(tu)6-1中(zhong)的(de)(de)鐵素(su)體數(shu)FN是(shi)由磁性測(ce)定(ding)儀(yi)測(ce)定(ding)的(de)(de),近似于用金(jin)相測(ce)定(ding)所得出鐵素(su)體含量的(de)(de)平均值(zhi)。
為了(le)使薛夫勒(le)圖(tu)能(neng)針對(dui)不同成分的母材與填充金屬(shu)在混合之后(hou),對(dui)可能(neng)出現的熱(re)裂紋或其冶金缺(que)陷做出預評價,德(de)國人A.沙賴特等(deng)繪制出經細化了(le)的、專用于焊(han)縫(feng)金屬(shu)的薛夫勒(le)圖(tu),見圖(tu)6-2。
圖(tu)6-2把(ba)焊縫金屬(shu)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)成(cheng)幾(ji)個區(qu),如區(qu)域1、2、3及(ji)4.例(li)如;當成(cheng)分(fen)(fen)(fen)為(wei)A與成(cheng)分(fen)(fen)(fen)為(wei)B相互(hu)焊合,使用的填充材(cai)料成(cheng)分(fen)(fen)(fen)為(wei)C,混(hun)合后計(ji)算出的焊縫成(cheng)分(fen)(fen)(fen)為(wei)D,其結果(guo)表明(ming)鐵素(su)體含量在5%~10%之間(jian),具有良好(hao)的抗熱裂性能與韌性。
2. Delong圖(tu)
Delong圖(tu)(見圖(tu)6-3)是(shi)在(zai)Schaeffer 圖(tu)的(de)(de)(de)基礎上加以(yi)(yi)改進的(de)(de)(de),并在(zai)此圖(tu)中(zhong)加人了(le)(le)奧(ao)氏體(ti)(ti)形成元(yuan)素(su)。N的(de)(de)(de)作用,更適合于氣體(ti)(ti)保(bao)護焊(han)(han)(han)及(ji)含氮(dan)(dan)或控氮(dan)(dan)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫組(zu)織。Delong圖(tu)還進一步提高了(le)(le)估(gu)算鐵素(su)體(ti)(ti)含量(liang)的(de)(de)(de)精(jing)確度(2%),特(te)別是(shi)對含有比正(zheng)常氮(dan)(dan)含量(liang)高的(de)(de)(de)熔敷金(jin)屬。Delong圖(tu)以(yi)(yi)鐵素(su)體(ti)(ti)序數(FN)標示焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)量(liang),但FN最(zui)大到18FN,不(bu)(bu)能滿(man)足(zu)不(bu)(bu)斷(duan)發展的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu),特(te)別是(shi)不(bu)(bu)能滿(man)足(zu)高鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)雙相鋼及(ji)其焊(han)(han)(han)縫組(zu)織的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。
3. WRC圖
WRC圖(見圖6-4)以鐵素(su)(su)(su)體序數(FN)標示焊縫中的(de)鐵素(su)(su)(su)體量(liang),該圖把FN擴(kuo)大到100FN(相當(dang)于80%的(de)鐵素(su)(su)(su)體),被認為適合于判斷(duan)300系列(lie)奧氏體和雙相不銹(xiu)鋼焊縫組織(zhi)中的(de)鐵素(su)(su)(su)體含(han)量(liang)。
Schaeffer 圖(tu)、Delong圖(tu)、WRC圖(tu)是歷年來根據(ju)焊縫(feng)的奧氏體(ti)形成元素(su)C、N、Mn、Ni,以及鐵素(su)體(ti)形成元素(su)Cr、Mo、Si、Nb等對鐵素(su)體(ti)的作用,計算鉻、鎳(nie)當量,繪(hui)制成的組織圖(tu)。這(zhe)些(xie)圖(tu)是在不同時期考慮不同化學元素(su)的影響繪(hui)制的,所以各有其特點,使用時應加以注意。
鐵素體含量的(de)預測,只有(you)當焊縫成分(fen)包括在(zai)ISO-FN線(xian)(0~100FN)范圍內才會準確(此線(xian)繪制在(zai)圖6-4里),該圖的(de)極限決定(ding)于已有(you)數據的(de)范圍,延長線(xian)族將會得(de)出錯誤的(de)預測。
1992年美國推(tui)出WRC圖(tu)(見圖(tu)6-4),該圖(tu)能夠更(geng)精確地預測不銹鋼(gang)焊縫金屬(shu)中的鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)含量(liang)。圖(tu)6-4中,縱坐標Ni當量(liang)中考慮了(le)(le)N與Cu的因素(su)。許多研究(jiu)者研究(jiu)了(le)(le)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)-奧氏體(ti)(ti)混(hun)合不銹鋼(gang)中Cu(通常含Cu~2%)的影(ying)響,一致(zhi)認(ren)為Cu對鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)含量(liang)有(you)顯(xian)著影(ying)響。加人Cu后(hou),可避免出現對焊縫中EN值(zhi)評估過大。
為了使焊(han)(han)縫金屬型號、成分與(yu)其金相(xiang)組(zu)織(zhi)之間有一目了然的(de)對應關系,又繪(hui)制了專用于焊(han)(han)縫金屬的(de)薛(xue)夫勒(Schaeffer)圖(tu),如路(lu)6-5所示(shi)。在圖(tu)6-5中還包括了奧氏體不銹(xiu)鋼以外的(de)其他不銹(xiu)鋼。