奥氏体不锈钢的焊接教案课件

会计学1奥氏体不锈钢的焊接会计学1奥氏体不锈钢的焊接4.2奥氏体不锈钢的焊接

奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢种，在石油化工、食品机械、生物医学、轻工等领域中得到广泛应用，使用量约占不锈钢总用量的70%以上。

奥氏体不锈钢的类型：18-8、25-20、Cr-Mn-N钢4.2.1奥氏体不锈钢的焊接性分析

1.焊接接头的耐蚀性

2.应力腐蚀开裂3.焊接接头的热裂纹第1页/共35页4.2奥氏体不锈钢的焊接奥

4.2.1奥氏体不锈钢的焊接性分析

1.焊接接头的耐蚀性

图4-318-8不锈钢焊接接头的晶间腐蚀部位

1—HAZ敏化区腐蚀；2—焊缝晶间腐蚀；3—熔合区刀蚀焊接区晶间腐蚀第2页/共35页

(1)晶间腐蚀的特征焊缝晶间腐蚀

18-8钢前道焊缝热影响区达到敏化温度(600~1000℃)区，晶界上易析出M23C6型碳化物，形成贫铬晶粒边界。这样焊缝表面与腐蚀介质接触就会产生晶间腐蚀。熔合区“刀蚀”

γ晶界碳原子偏聚，同时γ晶界碳化物沉淀；在腐蚀介质作用下，将从表面开始产生晶间腐蚀，直至形成刀状腐蚀，刀蚀宽度与Cr23C6的比例有关。热影响区敏化区腐蚀

18-8钢当热影响区加热到600~1000℃，会出现敏化区腐蚀。含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳18-8钢，不易有敏化区出现。第3页/共35页(1)晶间腐蚀的特征焊缝晶间腐蚀第3页/共35页

不锈钢中的合金元素

Cr当量（Creq）和Ni当量（Nieq）计算奥氏体化元素(镍当量Nieq)：C、N、Ni、Mn、Cu铁素体化元素(铬当量Creq)：Cr、Mo、Ti(Nb)、Si、Al舍弗勒（Schaeffler）组织图中

Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb,%Nieq=Ni+30C+0.5Mn,%德龙（Delong）组织图中

Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb,%Nieq=Ni+30C+30N+0.5Mn,%第4页/共35页不锈钢中的合金元素

Cr当量

图4-4舍夫勒（Schaeffler）焊缝组织图第5页/共35页图4-4舍夫勒（Schaeffler）焊缝组织图第5

第6页/共35页第6页/共35页

(2)晶间腐蚀的原因贫Cr理论：不锈钢耐蚀基本保证：Cr≥12%

无论整体或局部，若Cr<12%，腐蚀晶界处析出碳化铬（Cr23C6），造成贫铬的晶界，是产生晶间腐蚀的主要原因。影响因素：化学成分、腐蚀介质、热循环温度及时间。第7页/共35页(2)晶间腐蚀的原因贫Cr理论：不锈钢耐蚀基本保

第8页/共35页第8页/共35页

18-8钢的晶间腐蚀敏感温度-时间曲线18-8钢在450~850℃停留一定时间，晶界处析出富铬碳化物(M23C6型)，形成贫铬区。在腐蚀介质作用下，贫铬区优先腐蚀，即产生晶间腐蚀。受到晶间腐蚀的不锈钢在表面上没有明显的变化，但在受力时会沿晶间断裂。第9页/共35页

图4-60Cr18Ni9钢碳化物溶解曲线图4-818-8Ti钢HAZ碳化物分布第10页/共35页图4-60Cr18Ni9钢碳化物溶解曲线

(3)防止晶间腐蚀的措施1)选用超低碳或添加Ti、Nb等稳定元素的不锈钢焊接材料。要求：母材C<0.03%，焊丝C<0.02%2)使之形成（γ+δ）双相组织，δ约5%；3)采用小热输入，减小敏化区停留时间；采用小电流、快速焊、短弧焊、不横向摆动，焊缝强制冷却，减小HAZ，控制层间温度，后焊道在前焊道冷却到60℃以下再焊；4)接触腐蚀介质面的焊缝最后焊接；5)焊后进行稳定化处理，也就是在850~900℃短时加热后空冷，可消除晶间腐蚀倾向

。第11页/共35页(3)防止晶间腐蚀的措施1)选用超低碳或添加Ti、N2.接头区应力腐蚀开裂（SCC）应力腐蚀开裂是奥氏体不锈钢焊接接头较严重的失效形式，是一种无塑性变形的脆性破坏。大多发生在焊缝表面，深入到焊缝内部，尖部多分枝，穿过奥氏体晶粒，少量穿过晶界处的铁素体晶粒。是应力和腐蚀介质共同作用的结果。影响因素：①焊接区的残余拉应力②焊缝组织和碳化物析出③由于焊接结构原因，在接头区存在局部浓缩和沉积的介质引起应力腐蚀开裂须具备三个条件：

①金属在该环境中具有应力腐蚀开裂的倾向；

②由这种材质组成的结构处于选择性的腐蚀介质中；

③有高于一定水平的拉应力。第12页/共35页2.接头区应力腐蚀开裂（SCC）应力腐蚀开

图4-1118-8钢管C含量对焊接接头SCC断裂的影响超低碳有利于提高抗SCC性能第13页/共35页图4-1118-8钢管C含量对焊接接头SCC断裂的影

防止应力腐蚀开裂的措施：①合理设计焊接接头，避免腐蚀性介质在接头处聚集，减小应力集中；②减少或消除焊接应力，合理布置焊道顺序，如采用分段退焊等。减小焊接接头的拘束度，焊后进行消除应力的退火处理。在难以实施焊后热处理时，改变焊件的表面状态，对腐蚀表面进行喷丸处理，使该区产生压应力，或对敏化表面进行抛光、电镀或喷涂等，提高耐腐蚀性能。③合理选择母材和焊接材料，采用超合金化的焊接材料，即焊缝金属中的耐蚀合金元素（Cr、Mo、Ni等）含量高于母材。④采用热量集中的焊接方法、小热输入、快速冷却等，减少焊接区碳化物析出和避免接头区过热。保证焊接接头部位光滑洁净，焊接飞溅物、电弧擦伤等是导致应力腐蚀开裂的起源，因此保证焊接接头的外在质量也是重要的。第14页/共35页防止应力腐蚀开裂的措施：①合理设计焊接接头，避免腐

3.焊接接头的热裂纹

（1）特征奥氏体钢具有较高的热裂纹敏感性，最常见的是焊缝横（纵）向裂纹、弧坑裂纹、焊缝凝固裂纹，HAZ液化裂纹，厚大焊件中有时出现焊道下裂纹。

（2）产生原因①奥氏体钢线膨胀系数大（是低碳钢1.5倍），导热系数小（是低碳钢1/3），焊接局部加热和冷却条件下，焊缝及热影响区在高温承受较大的拉伸应力与应变；②合金组成复杂，焊缝结晶时，在凝固结晶过程的温度范围很大，一些低熔点杂质元素偏析严重，并且在晶界聚集；③焊缝方向性很强，在凝固结晶后期以液态夹层存在于柱状晶粒之间，在一定的拉应力作用下起裂、扩展形成晶间开裂。④焊接区较大的焊接应力是形成焊接热裂纹的必要条件。

第15页/共35页3.焊接接头的热裂纹

奥氏体化元素对热裂纹的影响第16页/共35页奥氏体化元素对热裂纹的影响第16页/共35页

铁素体化元素对热裂纹的影响第17页/共35页铁素体化元素对热裂纹的影响第17页/共(3)凝固模式对热裂纹的影响

图4-13δ铁素体含量对热裂倾向的影响

TCL—裂纹总长BTR—脆性温度区间第18页/共35页(3)凝固模式对热裂纹的影响

图4-13δ铁(3)凝固模式对热裂纹的影响凝固裂纹易产生于单相γ组织的焊缝中，如果为γ＋δ双相组织，则不易于产生凝固裂纹。通常用室温下焊缝中δ相数量来判断热裂倾向。室温δ量由0%增至100%，热裂倾向与脆性温度区（BTR）大小完全对应。图4-13δ铁素体含量对热裂倾向的影响

TCL—裂纹总长BTR—脆性温度区间第19页/共35页(3)凝固模式对热裂纹的影响凝固裂纹易产生于单相

凝固裂纹与凝固模式的关系凝固模式：以何种初生相（γ或δ）开始结晶，以何种相完成凝固过程。四种凝固模式（图4-14）①合金，以δ相完成整个凝固过程，凝固模式以F表示；②合金初生相δ，超过A、B面后又依次发生包晶和共晶反应，即

L+δ→L+δ+γ→δ+γ，凝固模式以FA表示；③合金初生相γ，超过AC面后发生包晶和共晶反应，即

L+γ→L+γ+δ→γ+δ，凝固模式以AF表示；④合金初生相γ，直到凝固结束不再发生变化，用A表示。Fe-Cr-Ni二元合金相图第20页/共35页凝固裂纹与凝固模式的关系凝固模式：以何种初生相（γ或δ）根据晶粒润湿理论，偏析液膜能够润湿γ-γ、δ-δ界面，不能润湿γ-δ异相界面。以FA模式形成的δ铁素体呈蠕虫状，防碍γ枝晶发展，构成的γ-δ界面，不会有热裂倾向。单纯F或A模式凝固时，只有γ-γ或δ-δ界面，所以有热裂倾向。以AF模式凝固时，由于是通过包晶/共晶反应形成γ+δ，这种共晶δ不足以构成理想的γ-δ界面，仍可呈现液膜润湿现象，还会有一定的热裂倾向。第21页/共35页根据晶粒润湿理论，偏析液膜能够润湿γ-γ、δ-δ界面，不能润AF与FA的分界具有重要意义图4-16WRC-1992焊缝组织图(适用范围：Mn≤10%,Mo≤3%,Si≤1%,N≤0.2%)

按焊缝组织图Creq、Nieq的计算，AF与FA界线相当Creq/Nieq≈1.5，有热裂倾向。将这一界线标于组织图上，可将防止热裂所需室温δ量与凝固模式AF/FA界线联系起来。

第22页/共35页AF与FA的分界具有重要意义HAZ热裂纹与Creq/Nieq的关系按舍夫勒图计算，在Creq/Nieq＜1.5时，杂质P+S＜0.01%，方可保证不产生热裂纹。易产生液化裂纹的部位是过热区（1300～1450℃），该区易出现偏析液膜。18-8钢，Creq/Nieq处于1.5～2.0，一般不会发生热裂；25-20钢，Creq/Nieq＜1.5，Ni含量越高，其比值越小，所以具有明显的热裂敏感性。图4-17

Creq/Nieq对HAZ热裂纹的影响第23页/共35页HAZ热裂纹与Creq/Nieq的关系按舍夫勒图计算，在Cr

（4）热裂纹防止措施1)正确选用焊材用低氢型焊条可以使焊缝晶粒细化，减少杂质偏析，提高抗裂性，但降低耐蚀性。用酸性焊条，氧化性强，合金元素烧损严重，抗裂性差，晶粒粗大，容易产生热裂纹；2)减少焊缝金属中Ni、C、S和P含量，增加Cr、Mo、Si及Mn等元素含量，可以减少热裂纹。为了获得双相组织，一般Cr、Ni含量的比例为Cr/Ni=2.2~2.3，Ni含量过高，易产生热裂纹；3)控制焊缝金属的组织焊缝组织为γ+δ组织时，晶界处不易产生低熔点杂质偏析，可以减少热裂纹。但δ<5%，否则会造成σ相脆化；4)控制工艺参数采用小热输入，即小电流、快速焊，减少熔池过热，避免形成粗大柱状晶。采用快冷，减少偏析，提高抗裂性。要控制层间温度，后道焊缝要在前焊道冷却到60℃以下再施焊。第24页/共35页（4）热裂纹防止措施1)正确选用焊材用低氢型

防止热裂（小结）

针对18-8钢（Ni<10-15%）

1）降低S、P2）使焊缝成为（γ+δ）双相组织，δ相约5%针对25-20钢（Ni>20%）

1）降低S、P，采用碱性渣

2）使焊缝成为双相组织，（γ+C1）

3）加Mn4-6%，Mo2-5%，Nb1.5-2%第25页/共35页防止热裂（小结）针对18-8钢（Ni<10-15%

4.2.2焊接方法和焊接材料

（1）焊接方法许多熔焊方法都可以用于奥氏体不锈钢的焊接。但从经济性、技术性等方面考虑，常采用SMAW、TIG、SAW、PAW等。选择焊接方法须考虑到质量、效率、成本及自动化程度等因素，以获得最大的综合效益。例如，焊接不锈钢薄板时，选用TIG焊比较合适；焊接不锈钢中、厚板，宜选用MIG或SAW，但应考虑施工条件及焊缝位置。平直焊缝，板厚大于6mm时，可采用焊剂垫或陶瓷衬垫单面焊双面成形，不仅背面无需清根，还可节约焊接材料，提高生产效率。

第26页/共35页4.2.2焊接方法和焊接材料

表7.9焊接方法对不同类型不锈钢的适用性第27页/共35页表7.9焊接方法对不同类型不锈钢(2)焊接材料

奥氏体不锈钢焊接通常采用与母材化学成分相似的焊接材料，即要求按“等成分原则”选择焊材，以满足奥氏体不锈钢接头的耐蚀性等使用性能要求。填充金属的选择主要考虑所获得的熔敷金属的显微组织，焊缝中的主要组成相是奥氏体（γ相）、铁素体（δ相）和碳化物。控制焊缝中铁素体（δ相）的比例。第28页/共35页(2)焊接材料奥氏体不锈钢焊接通常采用与母材化学成

表7.11常用奥氏体不锈钢焊接材料的选用

第29页/共35页表7.11常用奥氏体不锈钢焊接材料的选用

图4-18焊缝组织图上不同焊材的成分范围焊条E308（18-8），实际成分可能是A、B、D成分。用于焊接18-8钢，希望为FA凝固模式，即应处于aaˊ线右下侧。A成分已在aaˊ线以上，有热裂倾向，耐晶间腐蚀性能也将下降。E308（18-8）E316（17-12Mo）E309（23-13）E310（25-20）E312（23-13Mo）第30页/共35页图4-18

4.2.3奥氏体不锈钢焊接工艺要点1.一般特点

1）选热量集中，加热-冷却快的焊接方法；

2）I焊比低碳钢时小10-20%，短弧、不摆动；

3）尽量机械化快速焊，保持工艺参数稳定。2.焊接材料选择

18-8、25-20、25-133.焊接方法薄板：TIG、微束PAW、厚板：SMAW、TIG、MIG、PAW、SAW第31页/共35页4.2.3奥氏体不锈钢焊接工艺要点1.一般特(1)焊前准备①焊前清理清除母材和坡口表面的油污和杂质；表面氧化皮较薄用酸洗清除；氧化皮较厚时，用钢丝刷、打磨或喷丸等清理。②接头设计和坡口形式根据不同的板厚和焊接方法设计接头和坡口形式。为了保证焊接质量，坡口两侧20~30mm内应涂覆防飞溅涂料以防止焊接飞溅损伤钢材表面。工件表面不允许有电弧擦伤或机械损伤。③焊接衬垫由于奥氏体钢焊接熔池较大，液态金属高温停留的时间长，为了保证焊缝背面成形和防止烧穿，需要采用焊接衬垫或垫板。垫板材料应与母材相同。焊接不锈钢管时，采用可熔衬块。第一层用TIG施焊，也可直接在坡口钝边上用TIG焊封底。④点固焊采用SMAW焊接大厚度的奥氏体不锈钢件，为了焊前装配、定位和减小变形等需采用点固焊。点固焊焊条与施焊焊条相同，直径稍细些。点固焊高度不超过工件板厚2/3。第32页/共35页(1)焊前准备①焊前清理清除母材和坡

4.焊接工艺要点

尽量采用小电流、快速焊、窄道焊，以减小晶间腐蚀及热裂纹倾向。焊接热输入应比低碳钢低10%-20%。第33页/共35页4.焊接工艺要点第33页/共35页

第34页/共35页第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页会计学37奥氏体不锈钢的焊接会计学1奥氏体不锈钢的焊接4.2奥氏体不锈钢的焊接

奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢种，在石油化工、食品机械、生物医学、轻工等领域中得到广泛应用，使用量约占不锈钢总用量的70%以上。

奥氏体不锈钢的类型：18-8、25-20、Cr-Mn-N钢4.2.1奥氏体不锈钢的焊接性分析

1.焊接接头的耐蚀性

2.应力腐蚀开裂3.焊接接头的热裂纹第1页/共35页4.2奥氏体不锈钢的焊接奥

4.2.1奥氏体不锈钢的焊接性分析

1.焊接接头的耐蚀性

图4-318-8不锈钢焊接接头的晶间腐蚀部位

1—HAZ敏化区腐蚀；2—焊缝晶间腐蚀；3—熔合区刀蚀焊接区晶间腐蚀第2页/共35页

(1)晶间腐蚀的特征焊缝晶间腐蚀

18-8钢前道焊缝热影响区达到敏化温度(600~1000℃)区，晶界上易析出M23C6型碳化物，形成贫铬晶粒边界。这样焊缝表面与腐蚀介质接触就会产生晶间腐蚀。熔合区“刀蚀”

γ晶界碳原子偏聚，同时γ晶界碳化物沉淀；在腐蚀介质作用下，将从表面开始产生晶间腐蚀，直至形成刀状腐蚀，刀蚀宽度与Cr23C6的比例有关。热影响区敏化区腐蚀

18-8钢当热影响区加热到600~1000℃，会出现敏化区腐蚀。含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳18-8钢，不易有敏化区出现。第3页/共35页(1)晶间腐蚀的特征焊缝晶间腐蚀第3页/共35页

不锈钢中的合金元素

Cr当量（Creq）和Ni当量（Nieq）计算奥氏体化元素(镍当量Nieq)：C、N、Ni、Mn、Cu铁素体化元素(铬当量Creq)：Cr、Mo、Ti(Nb)、Si、Al舍弗勒（Schaeffler）组织图中

Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb,%Nieq=Ni+30C+0.5Mn,%德龙（Delong）组织图中

Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb,%Nieq=Ni+30C+30N+0.5Mn,%第4页/共35页不锈钢中的合金元素

Cr当量

图4-4舍夫勒（Schaeffler）焊缝组织图第5页/共35页图4-4舍夫勒（Schaeffler）焊缝组织图第5

第6页/共35页第6页/共35页

(2)晶间腐蚀的原因贫Cr理论：不锈钢耐蚀基本保证：Cr≥12%

无论整体或局部，若Cr<12%，腐蚀晶界处析出碳化铬（Cr23C6），造成贫铬的晶界，是产生晶间腐蚀的主要原因。影响因素：化学成分、腐蚀介质、热循环温度及时间。第7页/共35页(2)晶间腐蚀的原因贫Cr理论：不锈钢耐蚀基本保

第8页/共35页第8页/共35页

18-8钢的晶间腐蚀敏感温度-时间曲线18-8钢在450~850℃停留一定时间，晶界处析出富铬碳化物(M23C6型)，形成贫铬区。在腐蚀介质作用下，贫铬区优先腐蚀，即产生晶间腐蚀。受到晶间腐蚀的不锈钢在表面上没有明显的变化，但在受力时会沿晶间断裂。第9页/共35页

图4-60Cr18Ni9钢碳化物溶解曲线图4-818-8Ti钢HAZ碳化物分布第10页/共35页图4-60Cr18Ni9钢碳化物溶解曲线

(3)防止晶间腐蚀的措施1)选用超低碳或添加Ti、Nb等稳定元素的不锈钢焊接材料。要求：母材C<0.03%，焊丝C<0.02%2)使之形成（γ+δ）双相组织，δ约5%；3)采用小热输入，减小敏化区停留时间；采用小电流、快速焊、短弧焊、不横向摆动，焊缝强制冷却，减小HAZ，控制层间温度，后焊道在前焊道冷却到60℃以下再焊；4)接触腐蚀介质面的焊缝最后焊接；5)焊后进行稳定化处理，也就是在850~900℃短时加热后空冷，可消除晶间腐蚀倾向

。第11页/共35页(3)防止晶间腐蚀的措施1)选用超低碳或添加Ti、N2.接头区应力腐蚀开裂（SCC）应力腐蚀开裂是奥氏体不锈钢焊接接头较严重的失效形式，是一种无塑性变形的脆性破坏。大多发生在焊缝表面，深入到焊缝内部，尖部多分枝，穿过奥氏体晶粒，少量穿过晶界处的铁素体晶粒。是应力和腐蚀介质共同作用的结果。影响因素：①焊接区的残余拉应力②焊缝组织和碳化物析出③由于焊接结构原因，在接头区存在局部浓缩和沉积的介质引起应力腐蚀开裂须具备三个条件：

①金属在该环境中具有应力腐蚀开裂的倾向；

②由这种材质组成的结构处于选择性的腐蚀介质中；

③有高于一定水平的拉应力。第12页/共35页2.接头区应力腐蚀开裂（SCC）应力腐蚀开

图4-1118-8钢管C含量对焊接接头SCC断裂的影响超低碳有利于提高抗SCC性能第13页/共35页图4-1118-8钢管C含量对焊接接头SCC断裂的影

防止应力腐蚀开裂的措施：①合理设计焊接接头，避免腐蚀性介质在接头处聚集，减小应力集中；②减少或消除焊接应力，合理布置焊道顺序，如采用分段退焊等。减小焊接接头的拘束度，焊后进行消除应力的退火处理。在难以实施焊后热处理时，改变焊件的表面状态，对腐蚀表面进行喷丸处理，使该区产生压应力，或对敏化表面进行抛光、电镀或喷涂等，提高耐腐蚀性能。③合理选择母材和焊接材料，采用超合金化的焊接材料，即焊缝金属中的耐蚀合金元素（Cr、Mo、Ni等）含量高于母材。④采用热量集中的焊接方法、小热输入、快速冷却等，减少焊接区碳化物析出和避免接头区过热。保证焊接接头部位光滑洁净，焊接飞溅物、电弧擦伤等是导致应力腐蚀开裂的起源，因此保证焊接接头的外在质量也是重要的。第14页/共35页防止应力腐蚀开裂的措施：①合理设计焊接接头，避免腐

3.焊接接头的热裂纹

（1）特征奥氏体钢具有较高的热裂纹敏感性，最常见的是焊缝横（纵）向裂纹、弧坑裂纹、焊缝凝固裂纹，HAZ液化裂纹，厚大焊件中有时出现焊道下裂纹。

（2）产生原因①奥氏体钢线膨胀系数大（是低碳钢1.5倍），导热系数小（是低碳钢1/3），焊接局部加热和冷却条件下，焊缝及热影响区在高温承受较大的拉伸应力与应变；②合金组成复杂，焊缝结晶时，在凝固结晶过程的温度范围很大，一些低熔点杂质元素偏析严重，并且在晶界聚集；③焊缝方向性很强，在凝固结晶后期以液态夹层存在于柱状晶粒之间，在一定的拉应力作用下起裂、扩展形成晶间开裂。④焊接区较大的焊接应力是形成焊接热裂纹的必要条件。

第15页/共35页3.焊接接头的热裂纹

奥氏体化元素对热裂纹的影响第16页/共35页奥氏体化元素对热裂纹的影响第16页/共35页

铁素体化元素对热裂纹的影响第17页/共35页铁素体化元素对热裂纹的影响第17页/共(3)凝固模式对热裂纹的影响

图4-13δ铁素体含量对热裂倾向的影响

TCL—裂纹总长BTR—脆性温度区间第18页/共35页(3)凝固模式对热裂纹的影响

图4-13δ铁(3)凝固模式对热裂纹的影响凝固裂纹易产生于单相γ组织的焊缝中，如果为γ＋δ双相组织，则不易于产生凝固裂纹。通常用室温下焊缝中δ相数量来判断热裂倾向。室温δ量由0%增至100%，热裂倾向与脆性温度区（BTR）大小完全对应。图4-13δ铁素体含量对热裂倾向的影响

TCL—裂纹总长BTR—脆性温度区间第19页/共35页(3)凝固模式对热裂纹的影响凝固裂纹易产生于单相

凝固裂纹与凝固模式的关系凝固模式：以何种初生相（γ或δ）开始结晶，以何种相完成凝固过程。四种凝固模式（图4-14）①合金，以δ相完成整个凝固过程，凝固模式以F表示；②合金初生相δ，超过A、B面后又依次发生包晶和共晶反应，即

L+δ→L+δ+γ→δ+γ，凝固模式以FA表示；③合金初生相γ，超过AC面后发生包晶和共晶反应，即

L+γ→L+γ+δ→γ+δ，凝固模式以AF表示；④合金初生相γ，直到凝固结束不再发生变化，用A表示。Fe-Cr-Ni二元合金相图第20页/共35页凝固裂纹与凝固模式的关系凝固模式：以何种初生相（γ或δ）根据晶粒润湿理论，偏析液膜能够润湿γ-γ、δ-δ界面，不能润湿γ-δ异相界面。以FA模式形成的δ铁素体呈蠕虫状，防碍γ枝晶发展，构成的γ-δ界面，不会有热裂倾向。单纯F或A模式凝固时，只有γ-γ或δ-δ界面，所以有热裂倾向。以AF模式凝固时，由于是通过包晶/共晶反应形成γ+δ，这种共晶δ不足以构成理想的γ-δ界面，仍可呈现液膜润湿现象，还会有一定的热裂倾向。第21页/共35页根据晶粒润湿理论，偏析液膜能够润湿γ-γ、δ-δ界面，不能润AF与FA的分界具有重要意义图4-16WRC-1992焊缝组织图(适用范围：Mn≤10%,Mo≤3%,Si≤1%,N≤0.2%)

按焊缝组织图Creq、Nieq的计算，AF与FA界线相当Creq/Nieq≈1.5，有热裂倾向。将这一界线标于组织图上，可将防止热裂所需室温δ量与凝固模式AF/FA界线联系起来。

第22页/共35页AF与FA的分界具有重要意义HAZ热裂纹与Creq/Nieq的关系按舍夫勒图计算，在Creq/Nieq＜1.5时，杂质P+S＜0.01%，方可保证不产生热裂纹。易产生液化裂纹的部位是过热区（1300～1450℃），该区易出现偏析液膜。18-8钢，Creq/Nieq处于1.5～2.0，一般不会发生热裂；25-20钢，Creq/Nieq＜1.5，Ni含量越高，其比值越小，所以具有明显的热裂敏感性。图4-17

Creq/Nieq对HAZ热裂纹的影响第23页/共35页HAZ热裂纹与Creq/Nieq的关系按舍夫勒图计算，在Cr

（4）热裂纹防止措施1)正确选用焊材用低氢型焊条可以使焊缝晶粒细化，减少杂质偏析，提高抗裂性，但降低耐蚀性。用酸性焊条，氧化性强，合金元素烧损严重，抗裂性差，晶粒粗大，容易产生热裂纹；2)减少焊缝金属中Ni、C、S和P含量，增加Cr、Mo、Si及Mn等元素含量，可以减少热裂纹。为了获得双相组织，一般Cr、Ni含量的比例为Cr/Ni=2.2~2.3，Ni含量过高，易产生热裂纹；3)控制焊缝金属的组织焊缝组织为γ+δ组织时，晶界处不易产生低熔点杂质偏析，可以减少热裂纹。但δ<5%，否则会造成σ相脆化；4)控制工艺参数采用小热输入，即小电流、快速焊，减少熔池过热，避免形成粗大柱状晶。采用快冷，减少偏析，提高抗裂性。要控制层间温度，后道焊缝要在前焊道冷却到60℃以下再施焊。第24页/共35页（4）热裂纹防止措施1)正确选用焊材用低氢型

防止热裂（小结）

针对18-8钢（Ni<10-15%）

1）降低S、P2）使焊缝成为（γ+δ）双相组织，δ相约5%针对25-20钢（Ni>20%）

1）降低S、P，采用碱性渣

2）使焊缝成为双相组织，（γ+C1）

3）加Mn4-6%，Mo2-5%，Nb1.5-2%第25页/共35页防止热裂（小结）针对18-8钢（Ni<10-15%

4.2.2焊接方法和焊接材料

（1）焊接方法许多熔焊方法都可以用于奥氏体不锈钢的焊接。但从经济性、技术性等方面考虑，常采用SMAW、TIG、SAW、PAW等。选择焊接方法须考虑到质量、效率、成本及自动化程度等因素，以获得最大的综合效益。例如，焊接不锈钢薄板时，选用TIG焊比较合适；焊接不锈钢中、厚板，宜选用MIG或SAW，但应考虑施工条件及焊缝位置。平直焊缝，板厚大于6mm时，可采用焊剂垫或陶瓷衬垫单面焊双面成形，不仅背面无需清根，还可节约焊接材料，提高生产效率。

第26页/共35页4.2.2焊接方法和焊接材