奥氏体不锈钢和珠光体钢的焊接性问题

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：含有珠光体金相组织的钢有碳素钢与低合金结构钢，所以将它们称为珠光体钢。因此，奥氏体不锈钢与珠光体钢焊接时，会产生一定的难度。

含有珠光体金相组织的钢有碳素钢与低合金结构钢，所以将它们称为珠光体钢。由于碳素钢中不含合金元素，低合金钢中合金元素较少。因此，奥氏体不锈钢与珠光体钢焊接时，会产生一定的难度。

1.焊缝的稀释

奥氏体不锈钢与珠光体钢焊接时，焊缝中熔入的珠光体钢，将对焊缝中的合金成分产生稀释作用。使得焊缝金属的成分、组织与焊缝两侧母材金属有很大的差异。稀释严重时，焊缝中将出现马氏体组织，恶化了焊接接头的力学性能。

2.过渡层的形成

奥氏体不锈钢与珠光体钢焊接时，由于珠光体钢与奥氏体钢的填充金属材料在成分上相差悬殊，在焊缝熔池内部与熔池边缘，珠光体钢母材对整个焊缝的稀释作用是不相同的。

在熔池边缘上，由于液态金属温度较低，流动性较差，熔化的母材金属与填充金属不能很好地熔合，所以，在珠光体钢这边焊缝金属中，珠光体钢母材金属所占的比例较大。因此，在紧靠珠光体钢的一侧熔合线的焊缝金属中，会形成与焊缝金属内部成分不同的过渡层。离熔合线越近，珠光体钢的稀释作用越强烈，过渡层中铬、镍含量越少。此时的过渡层将由奥氏体+马氏体区和马氏体组成。在过渡层出现马氏体脆硬层，可以导致熔合区被破坏，降低焊接结构的可靠性。过渡层的宽度与所使用的焊条类型有关，见表1-11。

表1-11 奥氏体不锈钢与珠光体钢焊接时过渡层的宽度（单位：μm）

3.扩散层的形成

奥氏体不锈钢与珠光体钢组成的焊接接头中，由于奥氏体不锈钢的碳含量较少、合金元素含量较多，而珠光体钢却相反，这样在珠光体钢一侧的熔合区两边，形成碳的浓度差，当焊接接头长期在高于350～400℃的温度下工作时，在熔合区就出现了明显的碳扩散。即碳从珠光体钢的母材金属通过熔合区，向奥氏体焊缝扩散。其扩散的结果，在靠近熔合区的珠光体母材金属上，因脱碳而软化。在奥氏体焊缝的一侧，因形成了增碳层而硬化。不论是扩散层的硬化层还是软化层，都是异种钢焊接接头中的薄弱环节。但是，扩散层对焊接接头的常温和高温瞬时性能影响不大，却降低了焊接接头的高温持久强度10%～20%。

4.焊接接头应力的形成

由于奥氏体不锈钢与珠光体钢的线胀系数不同，（奥氏体不锈钢与珠光体钢线胀系数之比为17∶14），在焊缝和熔合线附近，产生了附加的拉应力，因而导致焊接接头在熔合线上断裂。

奥氏体不锈钢和珠光体钢的焊接性问题

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