0Cr18Ni9Cu3型奧氏體不銹鋼化學(xué)成分對(duì)焊縫質(zhì)量的影響
時(shí)間：2019-06-13
作者：無(wú)錫不銹鋼板
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無(wú)錫不銹鋼因其良好的耐腐蝕性、較高的塑性和韌性而廣泛應(yīng)用于機(jī)械,、石油,、化工、食品,、醫(yī)藥等行業(yè),。在發(fā)達(dá)國(guó)家，每年消耗的不銹鋼中約有70%是奧氏體不銹鋼,，在國(guó)內(nèi),，奧氏體不銹鋼的消耗量達(dá)到了無(wú)錫不銹鋼總消耗量的65%,。
18-8型奧氏體不銹鋼是奧氏體不銹鋼中具有代表性的系列，該類(lèi)鋼材具有較好的耐腐蝕性能,、耐熱性能,、力學(xué)性能和焊接性能，便于進(jìn)行機(jī)械,、沖壓和焊接加工,。以0Cr18Ni9Cu3奧氏體不銹鋼為例，分析了鋼材中主要化學(xué)成分及其他組織成分的存在形式,、存在機(jī)理和化學(xué)成分對(duì)鋼材性能的影響,。
在0Cr18Ni9Cu3奧氏體不銹鋼中ω(C)≤0.08%，由于C的存在,，焊接時(shí)可導(dǎo)致在焊縫金屬的晶界與亞晶界處產(chǎn)生晶間腐蝕,，最終導(dǎo)致產(chǎn)生焊接裂紋。產(chǎn)生晶間腐蝕的原因是奧氏體不銹鋼在450～850℃時(shí),，過(guò)飽和的C向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散,，并與晶界處的Cr化合形成碳化鉻。由于Cr在奧氏體中的擴(kuò)散速度小于C的擴(kuò)散速度,，使得晶界處的Cr得不到及時(shí)補(bǔ)充,，造成奧氏體邊界處貧Cr富C。
Si在不銹鋼中起脫氧作用,，可有效去除焊縫中的有害氣體,，防止氣孔和氧化物的生成,。當(dāng)ω(Si)為0.10～0.30%時(shí)，能起到細(xì)化晶粒的作用,，在一定范圍內(nèi)使鋼材強(qiáng)度提高,，而塑性和韌性等有所降低；當(dāng)ω(Si)＜1%時(shí),，則會(huì)使鋼材變脆,，可焊性和抗銹蝕性能降低，但隨著ω(Si)的提高,，奧氏體不銹鋼對(duì)濃硝酸的耐腐蝕能力會(huì)有所提高。
Mn具有很好的脫氧作用,，奧氏體不銹鋼中加入較多的Mn,，在某種程度上可減少Ni的含量，起到降低成本的作用,。但Mn具有固溶處理后提高焊縫抗拉強(qiáng)度和冷加工硬化的作用,，同時(shí)Mn可促進(jìn)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，粗大的晶粒組織會(huì)降低材料的塑性和韌性,，這意味著焊縫金屬抵抗外界沖擊載荷的能力降低,。
在熱加工過(guò)程中,，S與Fe將會(huì)形成低熔點(diǎn)的化合物FeS及FeS-Fe共晶體，在焊接時(shí),，這些共晶物首先成為液態(tài)流失,，在隨后的冷卻過(guò)程中受收縮拉應(yīng)力的作用發(fā)生熱開(kāi)裂，形成熱影響區(qū)液化裂紋,。P具有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用,，使鋼材的強(qiáng)度和硬度增加，但塑性和韌性則顯著降低,，這種脆化現(xiàn)象在低溫時(shí)更為嚴(yán)重,，故稱(chēng)為“冷脆”。
Cr是奧氏體不銹鋼中的主要合金元素,，是各種添加元素中含量最高的,，無(wú)錫不銹鋼之所以能夠抗腐蝕，是由于Cr的存在,。同時(shí),，Cr還可防止奧氏體不銹鋼及合金中由于Ni含量提高而容易出現(xiàn)晶間型應(yīng)力腐蝕的傾向。Ni是形成奧氏體鋼的決定性元素,。焊縫金屬中Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高,，則焊縫金屬可成為穩(wěn)定的奧氏體組織，馬氏體脆化層隨之減少，焊縫金屬的力學(xué)性能得到了改善,。Ni還可提高鋼材的韌性和延展性,，使之更易于加工、制造和焊接,。
Cu除了可以提高鋼材的耐酸堿性外,，還可降低鋼材的冷加工硬化率，改善冷頂鐓和冷成形性能,，提高焊縫的耐腐蝕能力,，尤其是耐鹽霧腐蝕的能力。
除上述元素外,，奧氏體不銹鋼中還存在如N,、稀土等微量元素,，這些元素對(duì)無(wú)錫不銹鋼的性能都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響,。當(dāng)多種元素共存于無(wú)錫不銹鋼這個(gè)統(tǒng)一體中時(shí),，其影響要比單獨(dú)存在時(shí)復(fù)雜得多,，因?yàn)樵谶@種情況下不僅要考慮各元素自身的作用,，而且還要注意其相互間的影響,。