在奧氏體不銹鋼焊縫金屬中,希望含有一定量的鐵素體組織,以保證焊縫的耐蝕性和抗熱裂性能。如何才能保證奧氏體不銹鋼焊縫中鐵素體的含量,焊縫中合金元素的含量是決定因素,尤其是鉻當量和鎳當量的比例關系。影響焊縫中合金元素的含量有三個因素:焊接材料、母材和熔合比。根據這三個因素可以選擇合適的焊接材料,舉例說明。
設板厚8mm對接焊,基體金屬為304不銹鋼(碳:0.06%、硅:0.6%、錳:1.2%、鉻:18.4%、鎳:9.6%)和20CrMnSi(碳:0.2%、硅:1.0%、錳:0.9%、鉻:0.9%),V型坡口,焊三層。選擇焊條的方法和步驟如下。
1. 首先求出(chu)第(di)一(yi)層根(gen)部(bu)焊縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)熔敷金(jin)(jin)屬和(he)基(ji)(ji)體(ti)(ti)金(jin)(jin)屬所占(zhan)的(de)比(bi)例。60°坡口的(de)根(gen)部(bu)焊縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)熔化的(de)基(ji)(ji)體(ti)(ti)金(jin)(jin)屬約占(zhan)40%,由(you)于兩種基(ji)(ji)體(ti)(ti)的(de)導熱系數不同(tong),兩種基(ji)(ji)體(ti)(ti)的(de)熔合(he)量也各不相同(tong),低合(he)金(jin)(jin)鋼20CrMnSi約占(zhan)40%(占(zhan)焊縫(feng)(feng)(feng)金(jin)(jin)屬中(zhong)的(de)16%),304不銹(xiu)鋼約占(zhan)60%(占(zhan)焊縫(feng)(feng)(feng)金(jin)(jin)屬中(zhong)的(de)24%)
2. 如(ru)選(xuan)用E308型焊條(tiao),化學成(cheng)分為碳:0.06%、硅:0.6%、錳(meng):1.4%、鉻:19%、鎳(nie):10%
3. 封底焊縫的(de)化(hua)學成分,根據(ju)下(xia)列式(shi)子計算得:
X(焊縫)=60%x焊條+16%×低合(he)金鋼(gang)+24%×奧氏體鋼(gang)
C=60%×0.06%+16%×0.2%+24%×0.06%≈0.082%
Si=60%×0.06%+16%×1.0%+24%×0.06%≈0.66%
Mn=60%×1.4%+16%×0.9%+24%×1.2%≈1.27%
Cr=60%×19%+16%×0.9%+24%×18.4%≈15.96%
Ni=60%×10%+16%×0.9%+24%×9.6%≈8.3%
4. 計(ji)算鉻(ge)當量(liang)Cra和鎳當量(liang)Nig:
Cr~%=%Cr+1.5×%Si=15.96%+1.5×0.66%≈17.0%
Ni%=%Ni+30×%C+0.5×%Mn=8.3%+0.082×30%+0.5×1.27%≈11.4%
從Schaffler圖(如圖3-1)可以(yi)查出1點正(zheng)處在奧氏體(ti)+馬氏體(ti)區(qu)中,焊(han)縫易產(chan)生裂紋,且有脆硬的馬氏體(ti)組(zu)織(zhi)。
5. 若選用(yong)鉻鎳含量較(jiao)高的E309型(xing)焊條,其(qi)化學成分(fen)為:C0.06%、Si0.6%、Mn1.4%、Cr24%、Ni13%.
6. 算出打底(di)焊縫的化(hua)學成(cheng)分(fen)為(wei):C0.083%、Si0.66%、Mn1.27%、Cr18.96%、Ni10.1%.
7. 計算鉻當(dang)(dang)量(liang)(liang)Cr~和鎳(nie)當(dang)(dang)量(liang)(liang)Nieq: Cr當(dang)(dang)量(liang)(liang)為(wei)19.95%;Ni當(dang)(dang)量(liang)(liang)為(wei)13.2%
從Schaffler 狀態圖(如圖3-1)可以查出3點奧氏體基含有少量的鐵素體,約3%.因此焊條可用。在此要說明一點,若焊條中的鎳大于13%,而鉻不大于24%,計算鉻當量Creg和鎳當量Nieq,從Schaffler狀態圖(如圖3-1)可查出在2點左右,那么打底焊縫中就有可能是純奧氏體組織,這樣焊縫容易產生裂紋。另外要注意熔合比的變化,一般來說40%熔合比是比較大的,正常情況為30.%~35%左右。讀者要具體問題具體分析。

8. 在第二(er)層(ceng)和(he)第三層(ceng)每個焊(han)道可按(an)上述方法根據不同的熔合(he)比和(he)所熔合(he)的金(jin)屬化學(xue)成分(fen)計(ji)算(suan)出(chu)焊(han)縫的化學(xue)成分(fen)。從Schaffler 圖查出(chu)焊(han)縫組織(zhi)。
通常,第一層(ceng)是稀釋(shi)最大(da)的,同時焊接應力也是最大(da)的,只要第一層(ceng)不產生(sheng)裂紋,第二、三層(ceng)一般不會產生(sheng)裂紋。

