2022年紅河州焊工培訓(xùn)-技能知識(shí)：沉淀硬化型不銹鋼的焊接
（一）沉淀硬化型不銹鋼的焊接特點(diǎn)
1.沉淀硬化馬氏體型不銹鋼的焊接特點(diǎn)
該類鋼在高溫下為奧氏體組織，因?yàn)槠銶s點(diǎn)（馬氏體轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)）較高，Mf點(diǎn)（馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束點(diǎn)）也在室溫以上，所以經(jīng)過固溶處理后即可形成馬氏體組織。與此同時(shí)，由于含有在馬氏體中固溶度小的Cu、Al、Mo、Ti、Nb 等強(qiáng)化元素，再經(jīng)低溫回火后，可達(dá)到時(shí)效強(qiáng)化。
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該類鋼具有良好的焊接性，且進(jìn)行同材質(zhì)等強(qiáng)度焊接時(shí)，在拘束度不大的情況下，一般不需要焊前預(yù)熱或后熱;以及焊后熱處理采用同母材相同的低溫回火時(shí)效將可獲得等強(qiáng)度的焊接接頭。當(dāng)不要求等強(qiáng)度的焊接接頭時(shí)，通常采用奧氏體類型的焊接材料焊接，不預(yù)熱、不后熱，且焊接接頭中不會(huì)產(chǎn)生裂紋;在熱影響區(qū)，雖然形成馬氏體組織，但由于碳含量低沒有強(qiáng)烈的淬硬傾向，在拘束度不大的情況下，也不會(huì)產(chǎn)生裂紋。但要考慮母材與焊縫金屬膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的應(yīng)力作用。
2.沉淀硬化半奧氏體型不銹鋼的焊接特點(diǎn)
在固溶或退火狀態(tài)下，該類鋼的組織為奧氏體加5%～25%的鐵素體，經(jīng)過系列的熱處理或機(jī)械變形處理后奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，再通過時(shí)效析出硬化達(dá)到超高強(qiáng)度。
該類鋼具有良好的焊接性，當(dāng)焊縫與母材成分相同時(shí)，即要求同材質(zhì)焊接時(shí)，在焊接熱循環(huán)的作用下，可能出現(xiàn)如下問題∶
①焊縫和近縫區(qū)加熱溫度遠(yuǎn)高于通常固溶處理溫度，鐵素體相比例有所增加，當(dāng)鐵素體含量過高時(shí)，可能引起接頭的塑性顯著降低而脆化。采用同質(zhì)焊材焊接時(shí)，焊縫金屬中約含有25%的鐵素體，脆化傾向較大。為此硅、鉻、鋁等鐵素體元素的含量應(yīng)降低，減少焊縫的鐵素體含量。
②在焊接接頭（包括同材焊縫和 HAZ近縫區(qū)）的高溫區(qū)，碳化物，特別是鉻的碳化物溶解入奧氏體基體，提高了基體的有效合金元素含量，以及奧氏體的穩(wěn)定性;降低了焊縫和近縫區(qū)的 Ms點(diǎn)，使奧氏體在低溫下都難于轉(zhuǎn)變成馬氏體，以及焊接接頭的強(qiáng)度難于與母材匹配。為此必須采用適當(dāng)?shù)暮负鬅崽幚恚固蓟镂龀�，降低合金元素的有效含量，以及促進(jìn)奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。
通常是焊接結(jié)構(gòu)焊后進(jìn)行整體復(fù)合熱處理，其中包括∶
①焊后調(diào)整熱處理∶746℃加熱3h 空冷，使鉻的碳化物析出，提高M(jìn)s點(diǎn)，促進(jìn)馬氏體轉(zhuǎn)變。
②低溫退火∶930℃加熱1h，水淬，使Cr2C。等碳化物從固溶體中析出，大大提高M(jìn)s點(diǎn)。
③冰冷處理∶在低溫退火的基礎(chǔ)上，立即進(jìn)行-73℃保持3h 的冰冷處理，使奧氏體幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，然后升溫到室溫。
當(dāng)不要求同材質(zhì)等強(qiáng)度焊接時(shí)，可采用常用的奧氏體型焊接材料（如 E308L、E316L），焊縫與熱影響區(qū)均沒有明顯的裂紋敏感性，焊后亦可免去時(shí)效處理等工序。但要考慮母材與焊縫金屬膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的應(yīng)力作用。
3.沉淀硬化奧氏體型不銹鋼的焊接特點(diǎn)
該類鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)是鉻鎳含量高，Ms點(diǎn)在常溫以下，固溶后的奧氏體極為穩(wěn)定，即使經(jīng)受冷加工后也保持奧氏體組織。其硬化機(jī)理是通過加入一些低溫下固溶度小的化學(xué)元素使奧氏體為過飽和狀態(tài)，在時(shí)效過程中析出強(qiáng)化相，達(dá)到硬化的目的。
由于強(qiáng)化元素（主要是P）的差異，焊接性也有很大差別。例如06Cr15Ni25MoTiAlVB，雖然含有較多的時(shí)效強(qiáng)化元素，但其焊接性與半奧氏體沉淀強(qiáng)化不銹鋼的焊接性相當(dāng)，采用通常的熔焊工藝時(shí)，裂紋敏感性小，且焊前不需要預(yù)熱或后熱，焊后按照母材時(shí)效處理的工藝進(jìn)行焊后熱處理即可獲得接近等強(qiáng)度的焊接接頭。但對(duì)于17-10P不銹鋼（美國(guó)非標(biāo)準(zhǔn)沉淀硬化不銹鋼），盡管嚴(yán)格控制了S的含量，由于P含量高達(dá)3%，高溫時(shí)磷化物在晶界的富集不可避免，由此造成近縫區(qū)具有很大的熱裂紋敏感性與脆性，致使熔焊工藝難以采用，而一些特種焊的工藝如閃光焊及摩擦焊工藝比較適合于該鋼種的焊接。
（二）沉淀硬化型不銹鋼的焊接工藝要點(diǎn)
除高P含量的沉淀硬化奧氏體不銹鋼（17-10P）外，焊條電弧焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊、鎢極氬弧焊等熔焊工藝方法都可用于沉淀強(qiáng)化型不銹鋼的焊接。
焊接材料目前還缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的同質(zhì)焊接材料，可采用普通奧氏體鋼焊接材料，較常用的有E308和E316型焊接材料。不足之處是低強(qiáng)匹配;另外，也有因焊縫金屬與母材膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的應(yīng)力作用。
