【正文】 mance 目 錄 1 緒論 ???????????????????????????????? 1 2 課題的背景 ????????????????????????????? 1 3 材料介紹 ?????????????????????????????? 3 4 0Cr18Ni9 的焊接 ???????????????????????????? 4 0Cr18Ni9 的焊接性分析 ??????????????????????? 5 0Cr18Ni9 的焊接工藝 ??????????? ?????????????? 8 0Cr18Ni9 的焊接工藝分析 ????????????????????? 17 0Cr18Ni9 的焊接工藝應(yīng)用 ???????????????????? 19 5 結(jié)論 ??????????????????????????????? 20 6 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 21 7 致謝 ??????????????????????????????? 22 1 緒 論 機(jī)械工業(yè)是為所有的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防以及交通運(yùn)輸業(yè)提供機(jī)器和裝備的工業(yè)。在實(shí)現(xiàn)我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化的過(guò)程中，必須貫徹黨的總路線精神，不斷解決自行設(shè)和制造效能高、壽命長(zhǎng)、重量輕、體積小、容量大、成本低的機(jī)器和設(shè)備的問(wèn)題。為了完成這一光榮而艱巨的任務(wù)，使機(jī)械設(shè)計(jì)與制造能力在短時(shí)間內(nèi)超世界水平，除了必須解決設(shè)計(jì)與制造和使用的科學(xué)。而機(jī)械制造中的材料問(wèn)題，一部分是屬于金屬材料本身的成分與質(zhì)量問(wèn)題，另一部分是屬于材料的選用是否適當(dāng)，在加工處理的工藝上是否發(fā)揮了材料的最大潛力的問(wèn)題。因此，在提高金屬材料 的產(chǎn)量和質(zhì)量的同時(shí)，還要提高和發(fā)揮材料的各種性能，充分挖掘潛力，做到既合實(shí)用又節(jié)省，只有這樣才能達(dá)到多，快，好，省建設(shè)社會(huì)主義的目的。 我國(guó)解放前合金鋼的科學(xué)和生產(chǎn)幾乎完全是空白點(diǎn)。解放后，我國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展速度是世界上前所罕見(jiàn)的。在近 20～ 30 年間，不銹鋼的出現(xiàn)和大量的使用，推動(dòng)了不銹鋼工業(yè)的進(jìn)程。不銹鋼由于具有優(yōu)良的耐蝕性、耐磨性、強(qiáng)韌性和良好的可加工性，外觀的精美性，以及無(wú)毒無(wú)害性，廣泛地應(yīng)用與宇航、海洋、軍工、化工、能源等方面，以及日用家具、建筑裝潢、交通車輛的裝飾上。 合金元素多、 組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多變給不銹鋼及耐蝕耐熱合金焊接帶來(lái)很大的困難。焊接接頭的性能好壞，直接關(guān)系著設(shè)備使用的安全性。國(guó)內(nèi)外對(duì)不銹鋼及耐蝕耐熱合金的焊接做了大量的研究工作，其焊接性、焊接材料及焊接工藝的研究幾乎與母材的研究同步，促進(jìn)了不銹鋼及耐蝕耐熱合金的發(fā)展。有關(guān)這方面的研究成果和文獻(xiàn)資料雖然很多，但較為系統(tǒng)的還是寥寥無(wú)幾，在實(shí)際工作中，一部分有關(guān)的焊接技術(shù)人員和焊工，對(duì)不銹鋼及耐蝕耐熱合金的焊接知識(shí)了解不多，有的甚至直接照搬低合金鋼的工藝和方法。雖然我國(guó)在這幾年在不銹鋼上的努力有目共睹，但與世界先進(jìn)國(guó)家相比，差距 還是很大的。為了盡快彌補(bǔ)這一差距，需要我們現(xiàn)代化的科技人才而我們也需要付出更多。隨著社會(huì)主義革命和現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的迅猛發(fā)展以及人們對(duì)高品質(zhì)的生活的要求，不銹鋼極其相關(guān)的技術(shù)科學(xué)將得到不斷地發(fā)展和完善。 在世界上 45﹪的鋼的連接是用焊接方法來(lái)完成的，手工電弧焊又是我們生活中不可缺少的一部分，目前我用的越來(lái)越多的鋼就奧氏體不銹鋼，所以對(duì)于奧氏體不銹鋼的焊接的研究已經(jīng)越來(lái)越迫在眉睫。我做這篇論文就是從手工電弧焊方面來(lái)研究奧氏體不銹鋼的焊接。主要從材料的力學(xué)性能化學(xué)成分，和通過(guò)焊接性的分析來(lái)討論奧氏體不銹鋼的焊接性能。最能直觀表現(xiàn)奧氏體不銹鋼焊接性能的就是焊接工藝知道書，我們通過(guò)焊接工藝指導(dǎo)書的編制來(lái)反應(yīng)奧氏體不銹鋼的焊接性能。 課題背景 由于奧氏體不銹鋼的特殊的焊接性能，在現(xiàn)代社會(huì)中越來(lái)越多的地方使用到這種鋼，現(xiàn)在奧氏體不銹鋼也是我們發(fā)展研究的一個(gè)方向。未來(lái)的時(shí)間里對(duì)奧氏體不銹鋼的開(kāi)發(fā)研究也越來(lái)越引起專家們的注意，我們對(duì)奧氏體不銹鋼焊接的了解也應(yīng)該越來(lái)越重視。 焊接奧氏體不銹鋼的方法有很多，國(guó)內(nèi)在中厚板奧氏體不銹鋼的焊接中，主要采用 2 埋弧焊（ SAW）。手工電弧焊由于其操作靈活、方便，設(shè)備投資少，因而被廣泛 用于奧氏體不銹鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中這也是一種典型的、傳統(tǒng)焊接方法。在手工電弧焊中起關(guān)鍵作用的不銹鋼焊條經(jīng)過(guò)我國(guó)焊接工作者多年努力，已取得了如下進(jìn)展： ⑴ 品種 基本上覆蓋了各種常規(guī)不銹鋼鋼種，如 30 31 30 34 317 等等，通常包括酸性、堿性兩個(gè)渣系。對(duì)于超低 C 不銹鋼焊條，如 308L、 316L、 309L 國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)，所以從品種上基本可滿足工業(yè)部門的使用。 ⑵ 質(zhì)量 對(duì)于常規(guī)不銹鋼焊條而言，從不銹鋼焊條的發(fā)紅、電弧穩(wěn)定性、飛濺大小、焊縫成型、顏色、波紋細(xì)膩程度、全位置焊接適應(yīng)性、焊工施 焊的舒適性、焊接力學(xué)性能、抗腐蝕性等方面，國(guó)產(chǎn)不銹鋼焊條質(zhì)量參差不齊。但基本可以滿足國(guó)內(nèi)用戶的要求。對(duì)于一些特殊品種如 310MoL、 347L、 309L 仍有許多工廠愿意使用進(jìn)口焊材。這也表明我國(guó)整體不銹鋼焊條的工藝質(zhì)量與國(guó)外還有差距，在一些特殊品種上差距較大。 不銹鋼埋弧焊大多使用在不銹鋼筒體的環(huán)縫和縱縫。通常是開(kāi) X 型坡口，先焊內(nèi)焊縫，然后反面砂輪打磨（甚至氣刨）。隨后焊正面，現(xiàn)行工藝是標(biāo)準(zhǔn)中要求和認(rèn)可的。存在問(wèn)題有： ① 對(duì)母材損傷較大，對(duì)腐蝕性能不利、影響美觀。 ② 埋弧不銹鋼焊絲品種少，質(zhì)量較差，配用的 260 和 43 350 焊劑，往往使焊后縫殘留有橫向熔渣。焊工需要用砂輪打磨。 ③ 不銹鋼埋弧焊接效率低、成本高、質(zhì)量粗糙。 （ 3） CO2不銹鋼藥芯焊絲電弧焊 采用 CO2氣保護(hù)不銹鋼藥芯焊絲焊接不銹鋼是近二三十年的事。該方法使用常規(guī) CO2焊機(jī)或 MIG焊機(jī)，采用 100%CO2或 80%Ar+20%O2作為保護(hù)氣體，和普通結(jié)構(gòu)鋼實(shí)心焊絲焊接相似，即可得到美觀的焊縫。在 3 種方法中， CO2 保護(hù)不銹鋼藥芯焊絲有取代前兩種焊接方法的趨勢(shì)。這三種焊接方法的對(duì)比，見(jiàn)下表。 不銹鋼手工電弧焊、 MIG 實(shí)心焊絲和 CO2氣保護(hù)不銹鋼藥芯焊絲電弧 焊的對(duì)比 對(duì)比項(xiàng)目 不銹鋼手工電弧焊 MIG實(shí)心焊絲 CO2不銹鋼藥芯焊絲 效率 低 高 高 成本 高 較高 低 操作工藝性 好 較高 好 焊縫美觀 好 較高 好 焊縫性能 好 好 好 全位置適應(yīng)性 好 一般 好 焊絲品種 多 少 多 對(duì)焊工技術(shù)要求 較多 高 一般 從上面的數(shù)據(jù)分析手工電弧焊接將會(huì)漸漸被 CO2氣體保護(hù)焊接所替代，但是目前這個(gè)階段手工電弧焊接應(yīng)用還是很普遍的。 奧氏體不銹鋼已具備建筑、化工設(shè)備材料所要求的許多理想性能，它在金屬中可以說(shuō)是獨(dú)一無(wú)二的，而其發(fā)展仍 在繼續(xù)。為使不銹鋼在傳統(tǒng)的應(yīng)用中性能更好，一直在改進(jìn)現(xiàn)有的類型，而且，為了滿足高級(jí)建筑應(yīng)用的嚴(yán)格要求，正在開(kāi)發(fā)新的不銹鋼。由于生產(chǎn)效率不斷提高，質(zhì)量不斷改進(jìn)，不銹鋼已成為建筑師們選擇的最具有成本效益的材 3 料之一。 上面的分析可以看出目前不銹鋼的焊接性是很好的，使用也是越來(lái)越廣泛的。對(duì)于這種不銹鋼的焊接技術(shù)也越來(lái)越成熟起來(lái)，但在目前這個(gè)階段我們應(yīng)用最廣泛的還是手工電弧焊。在這樣的背景下我選擇做這樣的課題，既有利于了解目前 0Cr18Ni9 焊接，又有利于了解 0Cr18Ni9 焊接的發(fā)展方向。 材料介紹 要全面 的了解這種金屬我們首先就必須清楚這種材料的化學(xué)成分其次我們還要清楚它的機(jī)械性能。 化學(xué)成分如下： 機(jī)械性能如下： 牌號(hào) 熱處理 拉伸試驗(yàn) 硬度試驗(yàn) 屈服強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 伸長(zhǎng)率 斷面收縮率 布氏硬度 洛氏硬度 維氏硬度 σ (%) ψ (%) HBS HRB HV 0Cr18Ni9 固溶1010～1150℃快冷 205 520 40 60 187 90 200 我們就先從化學(xué)成分方面來(lái)分析下這種材料： 鉻、鎳兩元素相配合組成鉻鎳不銹鋼，是一種較好的不銹鋼。在此種不銹鋼中加入大量鎳是為了得到單一的奧氏體組織，從而提高其耐蝕性和工藝性。在常溫和低溫下有很強(qiáng)的塑性和韌性，不具磁性，有較好的抗晶間腐蝕性能。 鉻是決定不銹鋼抗腐蝕性能的主要元素，因?yàn)殇撝泻t就能使不銹鋼在氧化介質(zhì)中產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，即在表面形成一層很薄的膜，在這層膜內(nèi)富集了鉻。鋼中含鉻量愈高，抗腐蝕性能就愈強(qiáng)。此外，鉻對(duì)鋼的機(jī)械性能和工藝性能都能 起到很好的強(qiáng)化作用。 鎳只有在它與鉻配合時(shí)才能充分表現(xiàn)出來(lái)。鎳是形成奧氏體的合金元素，當(dāng)鎳與鉻配合使用時(shí)，即可使金相組織由單相的鐵素體變?yōu)閵W氏體和鐵素體雙相組織，經(jīng)過(guò)熱處理，可以提高強(qiáng)度，從而使其具有更強(qiáng)的不銹耐蝕性和良好的形變性能。 雜質(zhì)元素的影響： 當(dāng)含碳量介于 %～ %之間時(shí)，在退火后，碳將以石墨狀態(tài)在晶格間界上析出，破壞了晶粒間的結(jié)合力，強(qiáng)烈地降低鎳的強(qiáng)度和塑性，使加工變形產(chǎn)生困難。另外碳與C Si Mn P S Ni Cr ≤ ％ ≤ ％ ≤ ％ ≤ ％ ≤ ％ 8％～ 11％ 18％～ 20％ 4 鉻有很強(qiáng)的親合力，能形成一系列碳化物。鋼中的含碳量愈高，形成的碳化鉻愈多，固溶體中含鉻量 就相對(duì)減少，鋼的耐腐蝕性能就會(huì)降低。硫是有害的雜質(zhì)，硫與鎳形成Ni3S2 化合物， Ni3S2 與鎳在 625℃ 形成低熔點(diǎn)共晶，分布在晶粒間界上，當(dāng)熱變形溫度超過(guò)共晶熔點(diǎn)時(shí)，即沿晶粒間界開(kāi)裂，產(chǎn)生所謂 熱脆 現(xiàn)象。鎳在常溫時(shí)與硫生成的Ni3S2 能引起冷脆。 從上面的化學(xué)成分的分析我們可以分析出它的導(dǎo)熱性很差，線膨脹系數(shù)很大，焊接變形也是比較大的。因而我們?cè)诤附舆@種金屬試件時(shí)如果在可能的情況下要采用較小的線能量快速的焊接完成。 特殊的合金元素就決定了它有特殊的性能，它具有良好的耐腐蝕性、耐熱性、低溫強(qiáng)度和機(jī)械性能 ，沖壓、彎曲等熱加工性好，無(wú)熱處理硬化現(xiàn)象，無(wú)磁性，使用溫度在196℃～ 800℃。用途也很廣泛主要應(yīng)用在：Ⅰ、Ⅱ類餐具、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器鍋爐、壓力容器、浴缸、汽車配件、醫(yī)療器械、建材、化學(xué)、食品工業(yè)、船舶部件等地方。在食品工業(yè)和化學(xué)工業(yè)用的由為廣泛，在食品工業(yè)它可以做食品保鮮液體的貯罐，在化工行業(yè)它可以用來(lái)做反應(yīng)容器，可以用來(lái)做換熱容器，也可以用來(lái)做鍋爐容器?？梢哉f(shuō)它的用途是非常廣泛的，在未來(lái)的日子里應(yīng)用也將越來(lái)越多。而在這之中用的尤為多的就是在低溫壓力容器制造行業(yè)，低溫壓力容器是 工作時(shí)壁溫在 20℃ 以下的壓力容器。液化乙烯、液化天然氣、液氮和液氫等的儲(chǔ)存和運(yùn)輸用容器均屬低溫壓力容器。對(duì)于低溫壓力容器首先要選用合適的材料，制造這類產(chǎn)品首先要考慮它是否具有良好的韌性，其次盛裝這些介質(zhì)需要材料具有很好的抗腐蝕能力。而 0Cr18Ni9 這兩種性能都有，在低溫下還具有很好的強(qiáng)度和機(jī)械性能，因而它在這個(gè)行業(yè)應(yīng)用很廣泛。 0Cr18Ni9 的 焊接 0Cr18Ni9 屬于奧氏體不銹鋼，它的使用范