的双相组织。
――焊缝化学成分的影响
1) Ni<15%的奥氏体耐热钢焊缝,增加适量铁素体化元素(Cr、Si、Ti、Nb、Mo、Al、V)可以增多焊缝中的δ相数量,能显著提高其抗裂性能。
2)Ni>15%单相奥氏体耐热钢焊缝,加入适量的Mn(5~7%)、Mo(2~2.5%)、W(2~2.5%)、N(0.1~0.18%)、V(0.4~0.8%),均可提高焊缝的抗裂性能。 ●晶间腐蚀和应力腐蚀 ――晶间腐蚀 ● 焊缝区的晶间腐蚀
在多层焊的前层焊缝的敏化温度(600~1000℃)区域,晶界上易析出Cr的碳化物,形成贫铬晶界,如果该区恰好暴露在表面并与腐蚀介质接触,则会产生晶间腐蚀。
防止方法: 1) 焊缝超低碳。
2) 选用有Ti、Nb等稳定化元素奥氏体焊接材料。
Ti/(C-0.02)=8.5~9.5 或Nb≥8C
3) 使焊缝中存在少量铁素体(δ)相。 ① δ相散布在晶界上,不致形成贫铬层。
② δ相富铬,有良好供应Cr的条件,可以γ减少晶粒形成贫铬层焊缝中最佳δ相为4~12%。
● 热影响区的晶间腐蚀
在敏化温度区间,仍是贫铬层造成。 1) 小热输入 2) 快速冷却 ● 熔合区的晶间腐蚀
沿着熔合区线的走向似刀削切口状向内腐蚀,故称刀状腐蚀。初期宽度只有3~5个晶粒,逐步扩展到1~1.5mm左右,主要发生18-8钢上,实质是在晶界有M23C6沉淀形成贫铬层所致。 ――应力腐蚀
因为奥氏体不锈钢的热导率小、线膨胀系数大,焊接残余应力大,这些为应力腐蚀抗裂创造了必要的条件;
另外,焊接热过程导致接头碳化物析出,促进了应力腐蚀的发生。
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防止办法 ● 减小焊接残余应力
1)热处理 18-8钢 850~900℃退火,含奥氏体钢900~1000℃退火 2)合理的焊接工艺措施
●选用抗应力腐蚀性能好的母材和焊材
1)含碳量低的母材和焊材 2)含镍量高的母材和焊材 3)含铁素体δ相高的母材和焊材 ● 对腐蚀表面进行喷丸和抛光 ▇ 接头脆化
对于接头在低温和高温工作的工件防止脆化 ○防止低温脆化选择单相γ组织
○减少δ相,不超过5%;消除δ相1050~1100℃,保温1h水淬 ▇ 奥氏体耐热钢的焊接方法
○焊条电弧焊 ○氩弧焊 ○埋弧焊 ○等离子弧焊 ▇ 焊接材料
选用和母材相同和相近的焊材 ▇ 焊接要点
● 焊接热输入小,比碳钢小20~30%,小电流、短弧、不摆动、低层间温度、急冷● 防止污染 坡口清理,焊材清理,气体纯度 ● 氧化膜去除 ● 根部保护
● 低层间温度(250℃以下) ● 焊后通常不进行热处理
必需要进行热处理的
固溶处理:1000~1050℃, 每mm保温2min,用水急冷,500~900℃区间特快冷 消除应力处理:800~1000℃,每mm保温2min,空冷 ▇ 高温合金
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● 镍基高温合金
在镍基中加入少量的Al、Ti、Cr、Nb、Ta(钽)、W、Mo、V、Zr(锆)合金元素及适量的稀土,形成以镍为主的合金。工作温度800~1000℃。(燃汽轮机叶片) ● 铁镍高温合金
镍含量高于20%,Cr含量一般在15%左右。工作温度700~750℃。 ●钴基高温合金
以钴为主的合金,同时加入各种合金元素。钴基合金中有5~30%的Ni,20~35%Cr以及Al、Ti、Nb、Ta 合金。(燃汽轮机叶片)
在高温下具有如下性能 ―― 足够的持久强 ―― 蠕变强度 ―― 热疲劳强度 ―― 高温韧性
―― 高温组织的稳定性 六 钢的热处理
热处理是将固态金属或合金,采用适当的方法进行加热、保温、和冷却,以获得需要的组织结构与性能的一种工艺。热处理工艺在机械行业中应用极为广泛,它提高零件的使用性能,充分发挥材料的潜力,延长零件的使用寿命。同时,热处理还能改善工件的加工性能,提高加工质量,减少刀具的磨损。热处理在工业生产起着十分重要的作用,尤其是在机械行业中更是一项不可缺少的工艺。
钢是金属和合金产品中采用热处理工艺最为广泛的金属材料。钢的热处理方法可分为退火、正火、淬火、回火及表面热处理等若干种,如图1所示。
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图1热处理分类
热处理方法虽然很多,但任何一种热处理工艺都是由加热、保温和冷却三个阶段所组成的,因此,热处理工艺过程可用“温度――时间”为坐标的曲线图表示,如图2所示,此曲线称为热处理工艺曲线。
图2热处理工艺曲线
热处理之所以能使钢的性能发生变化,其根本原因是由于铁有同素异构转变的特点,从
而使钢在加热和冷却过程中,其内部发生了组织与结构变化的结果。因此,要正确掌握热处理工艺,必须首先了解在不同的加热及冷却条件下,钢的组织变化的规律。 1、钢在加热时的转变
在热处理工艺中,钢的加热是为了获取奥氏体。奥氏体虽然是钢在高温状态时的组织,但它的晶粒大小、成分及其均匀程度,对钢冷却后组织和性能有重要影响。因此,了解和掌握钢在加热过程中的组织结构的变化规律,是进行正确热处理的先决条件。
由Fe-Fe3C相图可知,A1、A3、Acm是钢在极缓慢加热和冷却时的临界点,但在实际的加热和冷却条件下,钢的组织转变总有滞后现象。即在加热时要高于临界点,在冷却时要低于临界点。为了便于区别,通常把加热时的各临界点分别用Ac1、Ac3、Accm来表示;冷
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