不锈钢中铁素体的作用.ppt

铁素体在奥氏体不锈钢中的作用 吕秀乾 概述 作用与控制 测量方法 主要内容 磁性法 金相法 化学分析法 不锈钢 v 定义：不锈钢是指在空气、水、酸、碱等腐蚀介质中具 有高的化学稳定性的钢。 v 性能：较高耐腐蚀性、良好力学性能和工艺性能。 v 分类：组织结构、化学成分、用途、功能等。 按钢的组织结构分类：如奥氏体不锈钢、马氏体不锈 钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢等。 按钢中主要化学元素分类：如铬不锈钢，铬镍不锈钢 、铬镍钼不锈钢、超低碳不锈钢等。 按钢的性能特点和用途分类：如高强度不锈钢、耐应 力腐蚀不锈钢；耐硝酸不锈钢等。 按钢的功能特点分类：如低温不锈钢、易切削不锈钢 等 不锈钢 在实际应用中，常按组织结构和化学元素两者结 合的分类方法。 1、奥氏体不锈钢 2、铁素体不锈钢 3、奥氏体-铁素体双相不锈钢 4、马氏体不锈钢 5、沉淀硬化型不锈钢 术语解释 v奥氏体： C溶解在铁形成的间隙固溶体，具 有面心立方晶体结构，没有磁性。 v铁素体分为铁素体和铁素体。 铁素体：C溶解在铁形成的间隙固溶体. 铁素体：C溶解在铁形成的间隙固溶体。 铁素体具有体心立方晶体结构，有磁性. v马氏体：C溶解在铁形成的过饱和间隙固溶体 。马氏体具有磁性。 GB/T20878-2007不锈钢 耐热钢 牌号及化学成分 v八角垫S30403、连接法兰S32168 v凸台堆焊E347 v焊评 12Cr2Mo1R+堆焊316L v法兰盖 连接法兰（ 0Cr18Ni9Ti） v容器内壁双层堆焊：E309L+E347 不同牌号对照 v 铁素体作用与控制 v奥氏体不锈钢焊缝中铁素体起着极其重要的作 用。奥氏体不锈钢焊缝中常常需要形成一定数 量 相铁素体（3FN 10FN） v优点： 1、防止热裂纹。铁素体是对 S、P、Si 和 Nb 等元素溶解度较大，能防止这些元素的偏析和 形成低熔点共晶，从而阻止凝固裂纹产生。 2、提高焊接接头的耐腐蚀性能（晶间腐蚀和应力 腐蚀）。 v缺点： 1、铁素体含量过高，将造成堆焊层材料脆化，降 低材料的韧性，容易产生裂纹等缺陷，造成脆 性破坏. 2、过高铁素体将造成奥氏体抗腐蚀性能下降。铁 素体与奥氏体的电极电位不同，铁素体数量超 过某一限度后，会使点蚀倾向正大。 晶界腐蚀蚀 原因 v在550900区间，易使E-347堆焊层中的铁 素体发生的转变，CrMnNi的存在将 使形成相的倾向增大，相的形成会造成奥 氏体贫Cr，因而使金属脆化和抗腐蚀性能下降 。另外，母材中的碳通过熔合线向不锈钢堆焊 层金属迁移及形成马氏体区，从而形成堆焊层 的脆化。 如何控制手工电弧焊焊接过程中铁素体含量 1、熔敷金属中铁素体含量随着电弧电压的升高（ 拉长电弧）而急剧下降。焊接电压是影响铁素 体含量的主要因素。（N和Cr的影响） 2、熔敷金属中铁素体含量随着焊接电流的提高而 降低。 3、熔敷金属中铁素体含量随着冷却速度的加快而 有所提高，随着层间温度的升高而有所降低。 4、焊接角度对熔敷金属中铁素体含量有一定影响 。 1808热热高压压分离器和1800柴油加氢氢 v1808热热高压压分离器容器内壁耐腐层层堆焊焊前应应 作焊评焊评 ，焊评试焊评试 板在热处热处 理前，应应分别别采用 磁性法和化学分析法（WRC-1992)测铁测铁 素体 数，两种方法测铁测铁 素体数应应有较较好的一致性。 如果铁铁素体含量达到10FN，应应在最终焊终焊 后热热 处处理后用金相法检测检测 ，无连续连续 的铁铁素体网状组组 织织存在事才认为认为 合格。 v1800柴油加氢应氢应 按化学分析法（WRC- 1992) 磁性法 v磁性法：利用不锈钢中铁素体含量与铁磁性成 正比的关系，采用专门的磁性测量仪直接测量 。 德国菲希尔FMP30铁素体测量仪 技术规格 工作原理 FERITSCOPE FMP30 依据磁感应方法进行 测量。线圈产生的磁场区域与工件内的磁性部 件相互作用，磁场区域的变化第二个线圈内产 生感生电压，该电压与铁素体含量成比例关系 ，然后评估该电压。所有的磁性部件，也就是 说，除了铁素体，还包括其转化形式马氏体都 能被识别。 注意的问题 1、现场检测铁素体前，需按照说明书对铁素体测 定仪进行校准。 2、测量前被测物表面必须干净，无液渍、油渍、 腐蚀性溶液等，仪器使用温度为545。 3、在测量过程中，仪器的探头应垂直轻触待测物 表面，避免用力撞击，严禁探头在被测面上拖 动。两次测量之间，探头必须离开被测面50 mm 以上，以保证测量准确。 4、测量时应保证排除仪器附近强磁性物质对测量 结果的影响，磁性物质距离侧头在18mm以外。 标准 vGB/T 1954-2008铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素 体含量测量方法 1、本标准适用于奥氏体型、奥氏体-铁素体型 铬镍不锈钢焊缝金属。 2、本标准规定的磁性法不适用奥氏体不锈钢铸 件和锻件。 铁素体（）：直接由液态金属凝固结晶而形 成的高温铁素体，并被保留到室温。 铁素体数（FN）：人为选定用来表示A不锈钢 、F-A不锈钢焊缝金属铁素体含量的标准化数值 。 v磁性法以铁素体数（FN）表示A不锈钢和A-F 不锈钢焊缝中铁素体含量。 1、焊条电弧焊熔敷金属的测量。 2、其它熔敷金属试样测量。 3、产品焊缝的测量。产品焊缝和堆焊金属可直接 在产品焊缝和堆焊层上测量。 测量部位 1、在待测表面沿焊道长度方向不同的位置至少 测量六个读数。测量过程中不应有振动，测头 应接触测试面并保持垂直。FN20的堆焊层， 每个测量位置取五个读数的平均值作为测量结 果。 FN20每个测量位置取五个读数中的最大 值作为测量结果。至少6个测量位置的平均值作 为试样的测量结果。 2、产品焊缝和堆焊金属，测量部位按技术条件 ，在选定的部位上每隔5mm10mm取一个测量点 ，测量按1进行。 v3、对于长焊缝和大面积堆焊，应按一定比例抽测 ，抽测部位应具有代表性，测量点应均匀分布。 v4、测量过程中发现铁素体分布不均匀，应在测量 结果中分别给出平均值、最高值、和最低值及其 部位。 v5、测量过渡层时，应以其最外层两焊道搭接区作 为测量部位。 v测量仪及自带标准块应定期用马格尼仪或二级标 样校准。仪器使用前，应先使用标准块校准。 金相法 v在金相显微镜下观察铁素体在奥氏体中的分布 情况和所占体积的比例。通常用铁素体百分比 (%) v金相法制备试样后，采用金相割线法和金相标 样图谱来测量铁素体体积百分比。 v一般取三个金相试样，每个试样测10个有代表 性视场，取平均值作为该试样测量结果，再以 三个试样测量结果平均值作为最后测量结果。 v测量过程中发现铁素体不均匀，在测量结果中 给出平均含量、最高含量和最低含量并加以说 明。 v金相标样图谱属于近似的或半定量的金相方法 ，只能给出铁素体含量大致范围。另外，其试 样制备、取样部位、数量、评定结果与割线法 有关规定相同。 化学分析法 v根据材料的化学成分，按照计算公式分别算出铬 当量和镍当量，然后根据图谱找到铁素体含量值 。 v目前不锈钢组织图有谢夫尔图（舍夫勒图）、德 龙图和1992版WRC曲线图。这个方法的难点是需要 准确地测定待测件的化学成分。采用何种图和相 应的计算公式来确定Cr当量和Ni当量是该法的关 键。 铬当量和镍当量 铁素体形成元素：Cr、Mo、Si、Ti、Nb等； 奥氏体形成元素：C、N、Ni、Mn、Cu等。 铬当量Cr = Cr + 1.5Mo + 2.0Si + 1.5Ti +1.75Nb + 5.5Al + 5V+ 0.75W 镍当量Ni = Ni +Co+ 0.5Mn + 30C+25N+0.3Cu 铬当量和镍当量的综合作用结果决定不锈钢的 组 织 组织状态图。 谢夫尔图 德龙图 1992版WRC曲线图 三种图比较 v 三种图使用于不锈钢的铸件、锻件或变形件、也适用于 焊缝组织评定，但精确度不同。 v 谢夫尔图没有考虑N元素的影响，主要适用于阀门主体 （铸锻件）材料铁素体含量的评定，也适用于1、2、3 级核安全设备中的承压铸件（RCCM M1000) v 德龙图适用于含氮或者控氮不锈钢及气体保护焊的焊接 组织。 v WRC(1