《兵器制造异种材料焊接工艺》课件-珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接

目录/Contents珠光体钢与奥氏体型不锈钢的分类01珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接性分析和填充材料的选用02珠光体钢与奥氏体型不锈钢焊接工艺03珠光体钢与奥氏体型不锈钢焊接实例04一、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的分类低碳钢珠光体钢种类繁多：中碳钢低中碳低合金钢某些低合金耐热钢热强钢珠光体钢在焊接结构用的金属材料中占据50%以上，用途极为广泛。一、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的分类奥氏体型不锈钢的应用占不锈钢种类的70%以上，其焊接性总体来说属于良好，奥氏体型不锈钢也是种类繁多，它追求的不是力学性能（如同珠光体钢一样），而是其耐蚀、耐酸、耐热及耐低温等性能。一、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的分类组织类型类别钢号奥氏体、奥氏体-铁素体钢X奥氏体耐酸钢：022Cr19Ni10N、06Cr19Ni10、12Crl8Ni9、17Crl8Ni9、0Crl8Ni9Ti、12Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni11Nb、Cr18Ni12Mo2Ti1Crl8Ni12Mo3TiXⅠ奥氏体高强度耐酸钢：OCrl8Ni12T5V、Crl8Ni22W2Ti2XⅡ奥氏体耐热钢：OCr23Ni18、Crl8Nil8、Cr23Ni13、0Cr20Ni14Si2、Cr20Ni14Si2XⅢ奥氏体热强钢：45Cr14Ni14W2Mo、Cr16Ni15Mo3NbXⅤ铁素体-奥氏体高强度耐酸钢：0Cr21Ni5T1、0Cr21Ni6Mo2Ti、12Cr21Ni5T组织类型类别钢号珠光体钢Ⅰ低碳钢：Q195、Q215、Q235、Q255、08、10、15、Q245（20）Ⅱ中碳钢和低合金钢：Q275、Q295、Q345、15Mn、20Mm、25Mn、30Mn2、30、15Mn2、18MnSi、27SiMn、15Cr、20Cr、30Cr、10Mn2、20CrMnTi、20CrVⅢ潜艇用低合金钢AK25、AK17、AK28、AJ15Ⅳ高强度中碳钢和低合金钢：35、40、45、50、55、35Mn、45Mn、50Mn、40Cr、45Cr、50Cr、35Mn2、40Mn2、45Mn2、50Mn2、30CrMnTi、40CrMn、40CrMn、35CrMn、40CrV、25CrMnSi、30CrMnSi、35CrMnSiAⅤ铬钼热稳定钢：15CrMo、30CrMo、35CrMo、38CrMoAlA、12CrMo、20CrMoⅥ铬钼钒、铬钼钨热稳定钢：20Cr3MoWVA、12CrlMoV、25CrMoV二、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接性分析和填充材料的选用

珠光体钢与奥氏体型不锈钢进行焊接时，从物理性能的角度看两者的差距主要在于线胀系数，奥氏体型不锈钢是黑色金属中线胀系数最大的钢种，珠光体钢中没有任何钢种的线胀系数能够接近或超过奥氏体型不锈钢的，从化学冶金反应的角度来看会有以下特征：焊缝金属因稀释出现马氏体组织；珠光体侧熔合区的脆性过渡层；珠光体侧熔合线界面附近的增碳与脱碳；无法通过热处理消除接头的残余应力。

二、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接性分析和填充材料的选用舍夫勒组织图

珠光体钢与奥氏体型不锈钢组合的焊接时，要尽量减小焊缝被珠光体侧母材金属的稀释，使焊缝获得奥氏体组织或奥氏体-铁素体双相组织：抑制或减轻熔合线附近碳元素的扩散迁移导致的脱碳层软化和增碳层的脆化;能够抑制或减轻过渡区脆性层的形成与危害，以及提高接头抗热裂纹和冷裂纹的能力，避免冷裂纹、热裂纹的产生。焊接方法

适合于奥氏体型不锈钢同种金属组合或异种奥氏体型不锈钢组合接头的熔焊方法中，除了微束等离子弧焊及气焊方法外，都适合于珠光体钢与奥氏体型不锈钢组合接头的焊接。

三、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接工艺

为避免奥氏体焊缝被珠光体母材稀释导致出现低合金钢焊缝金属而产生的冷裂纹的发生，首先考虑各种熔焊方法，特别是常用电弧焊方法对熔合比的影响，希望选择能获得熔合比小的焊接方法。三、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接工艺TIG焊、带极埋弧焊、酸性焊条电弧焊的熔合比范围最窄，熔合比下限最小；碱性焊条电弧焊、MIG/MAG焊次之，埋弧焊比较特殊，可在较大范围调节熔合比，但调节不太灵活。三、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接工艺奥氏体型不锈钢同种金属组合或异种奥氏体型不锈钢组合最常用的焊接方法仍然是焊条电弧焊、TIG焊及MIG焊，只有在长直焊缝或大圆焊缝要求缓冷的条件下采用埋弧焊是合适的。三、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接工艺常用的奥氏体型不锈钢的熔焊方法及其适用性焊接方法适用板厚焊接特点焊接材料焊条电弧焊>1.5方便灵活，热影响区小，易于保证焊接质量，适应各种焊接位置与不同板厚要求。但合金过渡系数低，易夹渣，更换焊条时接头处重复加热，影响焊缝接头的耐蚀性。为减小焊接变形，坡口倾角和底部角度应小些。一般不需预热和焊后热处理。应采用小焊接热输入施焊，控制较低的层间温度，与腐蚀介质接触的焊层最后施焊通常采用钛钙型和低氢型焊条，尽可能采用直流反接进行焊接；低氢型焊条的工艺性能比钛钙型差，只用于厚板深坡口或低温结构等抗裂性要求高的场合。为了保证脱渣良好也可采用氧化钙型药皮焊条钨极氩弧焊0.5~3用氩气保护，焊缝成形美观，合金过渡系数高，焊缝成分易控制，是最适合焊接奥氏体钢的方法。厚度大的钢板可采用多道焊，但不经济。可用于管道、管板等的焊接焊丝一般长1000mm，直径为l~5mm。也可以不加填充金属。Ar气纯度（体积分数）不应低于99.6%。钨极可以使用钍钨极或铈钨极熔化极氩弧焊>3有多种熔滴过渡形式，可以焊接薄板，也可以焊接厚板，适应性强，生产效率高。焊接厚板时多采用较高电弧电压和焊接电流值的射流过渡，熔池流动性好，但只适于平焊和横焊。焊接薄板时采用短路过渡焊接法，熔池容易控制，适于任意位置的焊接。为防止背面焊道表面氧化和良好成形，低层焊道的背面应附加氩气保护根据熔池不同的过渡形式，保护气体可有所不同。射流过渡采用直流反接，选用d1.2-d2.4mm焊丝，配合φ（Ar)98%+p（02)2%保护效果好。

采用短路过渡时可采用φ（Ar)97.5%+φ（C02）2.5%的混合气体保护埋弧焊>6焊接工艺稳定，焊缝成分和组织均匀，表面光洁、无飞溅，接头耐蚀性很高。但焊接热输入大、熔池大、HAZ宽、组织易过热，因而对热裂纹敏感性较大。主要用于焊缝金属允许含8-铁素体的18-8型奥氏体钢，对25-20型钢不适用焊丝中含Cr量略高，配合低Mn焊剂，可减小热裂倾向。HJ260工艺性好，可过渡Si，但抗氧化性差，不宜配合含Ti焊丝使用。HJ172工艺性较差，但氧化性低，用于焊接含Ti、Nb的钢。常用的还有SJ601、SJ641焊剂等离子弧焊2~8适宜焊接薄板。该方法带穿透效应时，热量集中，可不开坡口而单面焊一次成形，尤其适于不锈钢管纵缝的焊接。加人百分之几到十几的氢可增强等离子弧的热收缩效应，增加熔池热能并可防止熔池的氧化利用穿孔技术，不加填充金属。若加填充金属，可以选用钨极氩弧焊用焊丝气焊<2只适用于在没有合适的弧焊设备时选用不加填充金属三、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接工艺奥氏体型不锈钢与珠光体钢组合焊接时焊条的选用、预热及焊后热处理工艺母材组合焊条焊前预热/℃焊后回火/℃备注

型号牌号

I+X

E310-16A402

A407不预热不回火不耐晶间腐蚀，工作温度不超过350℃E310-15

E16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507

不耐晶间腐蚀，工作温度不超过450℃E316-16A202

用来覆盖E1-16-25MoN-15焊缝，可耐晶间腐蚀I+XI

E16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507

不耐晶间腐蚀，工作温度不超过350℃E318-16A212

用来覆盖A502焊缝，可耐晶间腐蚀三、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接工艺奥氏体型不锈钢与珠光体钢组合焊接时焊条的选用、预热及焊后热处理工艺母材组合焊条焊前预热/℃焊后回火/℃备注

型号牌号

Ⅳ+XⅢ

E309-16

E309-15A302

A307不预热或

200~300不回火不耐晶间腐蚀，工作温度不超过520℃,w(C)<0.3%时不预热E16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507

工作温度不超550℃AWSENiCrFe-1Ni307

工作温度不超570℃，用来堆焊珠光体钢坡口过渡层Ⅵ+XⅢ

E16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507200~300

不耐晶间腐蚀，工作温度不超过450℃AWSENiCrFe-10Ni307

在淬火珠光体破口上堆焊过渡层V+X

E309-16

E309-15A302

A307不预热或

200~300

工作温度不超400℃，w(C)<0.3%时，焊前可不预热E16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507

工作温度不超450℃，w(C)<0.3%时，焊前可不预热V+XI

AWSENiCrFe-1Ni307

用于与珠光体钢坡口上堆焊层过渡层，工作温度不超过500℃E318-16A212不预热

如要求A502、A507、A302的焊缝耐腐蚀

焊缝耐腐蚀，用A212焊一道盖面焊道V+Ⅷ

E309-16

E309-15A302

A307不预热或

200~300

不耐硫腐蚀，工作温度不超过450℃E16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507

不耐硫腐蚀，工作温度不超过500℃AWSENiCrFe-10Ni307

工作温度不超过550℃，在珠光体坡口上堆焊过渡层Ⅵ+X或Ⅵ+XI

E309-16

E309-15A302

A307不预热或

200-300

不耐硫腐蚀，工作温度不超过520℃，w(C)<0.3%时，可不预热E16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507

不耐硫腐蚀，工作温度不超过550℃，w(C)<0.3%时，可不预热

AWSENiCrFe-1Ni307

E318-16A212不预热

用来在A302、A507焊缝上堆焊覆盖面，耐腐蚀三、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接工艺奥氏体型不锈钢与珠光体钢组合焊接时焊条的选用、预热及焊后热处理工艺母材组合焊条焊前预热/℃焊后回火/℃备注

型号牌号

I+XⅢ

E16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507不预热不回火不得在含硫气体中工作，工作温度不超过450℃AWSENiCrFe-1Ni307

用来覆盖A507焊缝，可耐晶间腐蚀Ⅱ+X

E310-16

E310-15A402

A407

不耐晶间腐蚀，工作温度不超过350℃E16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507

不耐晶间腐蚀，工作温度不超过450℃II+XIE316-16

E318-16A202

A212

用A402、A407、A502、A507等焊条覆盖的焊缝表面，可以在腐蚀性介质中工作Ⅱ+XⅢ

E16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507

工作温度不超过450℃AWSENiCrFe-1Ni307

在淬火珠光体钢坡口上堆焊过渡层Ⅲ+X

E16-25MoN-16

E16-25MoN-15

A502

A507

不耐晶间腐蚀，工作温度不超过300℃不耐晶间腐蚀，工作温度不超过500℃Ⅲ+XIE316-16A202

覆盖A502，A507焊缝，可耐晶间腐蚀Ⅲ+XⅢE16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507

不耐晶间腐蚀，工作温度不超过300℃

不耐晶间腐蚀，工作温度不过500℃Ⅳ+XE16-25MoN-16

E16-25MoN-15A502

A507200~300

不耐晶间腐蚀，工作温度不过450℃Ⅳ+XIAWSENiCrF-1N307

在淬火珠光体钢坡口上堆渡层三、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接工艺奥氏体型不锈钢与珠光体钢组合焊接时气体保护焊预热及焊后热处理工艺母材组合焊接方法保护气体焊丝型号预热回火I+XI+XITIG

MIGArH06Cr26Ni21,H12Cr25Ni20

H06Cr19Ni12Mo2，H022Cr19Ni12Mo2不预热不回火I+XⅡ

I+XⅢH022Cr19Ni12Mo2,ERNiCrFe-5

ERNiCrMo–6II+X(XI)Ⅱ+XⅡ（XⅢ)HOCr26Ni21,H1Cr25Ni20

H06Cr19Ni12Mo2，H022Cr19Ni12Mo2Ⅲ+X（XI)

Ⅲ+XⅡ（XⅢ）HO6Cr19Ni12Mo2

HO22Cr19Ni12Mo2Ⅳ+X(XI)

Ⅳ+XⅡ(XⅢ)

Ⅳ+XⅣERNiCrFe-5

ERNiCrMo-6不预热或150~200℃不回火或680℃-710℃V+X(XI)

V+XⅡ（XⅢ）HO6Cr23Ni13，H12Cr23Ni13

H00Cr19Ni12Mo2，ERNiCrFe-5

ERNiCrMo-6Ⅶ+X（XI)

V+XⅡ（XⅢ)HOCr24Ni13,HOCr23Ni13

H00Cr19Ni12Mo2ERNiCrFe-5

ERNiCrMo–6不预热或150~200℃不回火或730℃-770℃四、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接实列沥青换热器简体、封头材料为板厚826mm的06Cr18N11T（0Cr18Ni10Ti）奥氏体型耐热钢，法兰为Q345（16Mn）锻件，每台换热器有两条环需焊接。四、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接实列焊接层数焊接方法焊接材料电源极性焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/(m/h)坡口侧堆焊填充层盖面层焊条电弧焊埋弧焊焊条电弧焊A302,Φ4.0H06Cr18Ni11TiHJ260A302,Φ4.0直流反接直流正接直流反接130~150450~48