金屬材料焊接課程實驗指南(編輯修改稿)
2025-06-10 03:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 mL1Cr18Ni9Ti（或1Cr18Ni9）鋼手弧焊或TIG焊試片 6對秒表 1只乙醇、丙酮、棉花、各號金相砂紙等 若干三、實驗原理圖1 奧氏體不銹鋼焊接接頭各區(qū)示意圖晶間腐蝕是沿晶粒邊界發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象 。現(xiàn)以188型奧氐體不銹鋼中最常用的含穩(wěn)定元素的1Cr18Ni9Ti鋼為例 ，來討論晶間腐蝕的問題。%%Ti。%，多余的碳則通過固熔處理與鈦結(jié)合形成穩(wěn)定的碳化物TiC。由于鈦對碳的固定作用，避免了在晶界形成碳化鉻，從而防止了晶間腐蝕的產(chǎn)生。故1Cr18Ni9Ti鋼具有抗晶間腐蝕能力，一般不會產(chǎn)生晶間腐蝕現(xiàn)象。然而在焊接接頭中，情況有所不同。奧氏體不銹鋼的焊接接頭，通?？煞譃橐韵聨讉€區(qū)域（見圖1)焊縫金屬 主要為柱狀樹枝晶，是單相奧氏體組織還是雙相組織，將取決于母材和填充金屬的化學成分。過熱區(qū) 加熱超過1200℃的近縫區(qū)，晶粒有明顯的長大。敏化區(qū) 加熱峰值溫度在6001000℃的區(qū)域，組織無明顯變化。對于不含穩(wěn)定化元素的188鋼，可能出現(xiàn)晶界碳化鉻的析出。產(chǎn)生貧鉻層，有晶間腐蝕傾向。母材金屬 對于含穩(wěn)定化元素的188鋼，如1Cr18Ni9Ti鋼，峰值溫度超過1200℃的過熱區(qū)發(fā)生TiC分解量愈大，從而使穩(wěn)定化作用大為減弱，甚至完全消失。在隨后的冷卻過程中，由于碳原子的體積很小，擴散能力比鈦原子強，碳原子趨于向奧氏體晶界擴散遷移，而鈦原子則來不及擴散仍保留在奧氏體點陣節(jié)點上。因此，碳原子析集于晶界附近成為過飽和狀態(tài)。當上述過熱區(qū)再次受到600800℃中溫敏化加熱或長期工作在上述溫度范圍時，碳原子優(yōu)先以很快的速度向晶界擴散。此時，鉻原子的擴散速度雖比碳原子慢，但比鈦原子快，且濃度也遠比鈦高，因而易于在晶界附近形成鉻的碳化物（Fe，Cr）23C6。溫度愈高，TiC分解后合金元素碳和鉻的固溶量愈多，碳化物析出量愈大（圖2）。上述碳化物的鉻、碳含量很高，但晶粒內(nèi)部鉻的擴散速度比碳的擴散速度慢，所以在形成鉻的碳化物時，富集在晶界的碳，與晶粒表層的鉻結(jié)合以后，晶粒中的鉻不能及時均勻化，致使靠近晶界的晶粒表面一個薄層嚴重缺鉻，鉻的濃度低于臨界值12%Cr（圖3）。此時，奧氏體晶粒內(nèi)和晶界碳化物（圖3中的2部分）由于含鉻量高而帶正電位，而貧鉻層（圖3中的3部分）由于含鉻量低于12%而帶負電位。如果將這種具備電化學腐蝕條件的焊接接頭放入腐蝕介質(zhì)中，帶負電位的貧鉻層就會成為被消耗的陽極而遭受腐蝕。這樣，由于“高溫過熱”和“中溫敏化”這兩個依次進行的熱作用過程，造成了含穩(wěn)定化元素的188鋼特殊的晶間腐蝕，這種腐蝕只發(fā)生在緊靠焊縫的過熱區(qū)35個晶粒范圍，在工件表面上較寬，向接頭內(nèi)部逐漸變窄，呈刀形
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