【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要優(yōu)點(diǎn)可以通過熱處理強(qiáng)化,適用于對(duì)強(qiáng)度、硬度、耐磨性等要求較高并兼有一定耐蝕性的零部件。圖5各種不銹鋼的耐蝕性(40%HNO3)試片:7mm60mm,淬火:1100℃,水冷。浸泡8h,沸騰馬氏體不銹鋼在淬火狀態(tài)時(shí)耐全面腐蝕和點(diǎn)腐蝕性能較好(但這種狀態(tài)的鋼很脆,又難以加工,所以,在工程上的實(shí)用性很小),其次是淬火+回火處理的調(diào)質(zhì)件,而以退火狀態(tài)的工件耐蝕性最差?！∧腿娓g性能馬氏體不銹鋼在熱處理后經(jīng)拋光,在室溫的下列介質(zhì)中具有良好的耐蝕性能:無機(jī)酸:濃度不低于1%的硝酸、硼酸。有機(jī)酸:濃醋酸和濃度低于10%的醋酸、苯甲酸、油酸、硬脂酸、苦味酸、單寧酸、焦性沒食子酸及尿酸等。鹽溶液:碳酸鈉、碳酸銨、碳酸鉀、碳酸鎂、碳酸鈣、鈉鉀的硫酸鹽,所有金屬的硝酸鹽,以及各種有機(jī)酸鹽。堿溶液:苛性鈉、苛性鉀、氨水、氫氧化鈣、水等。其它介質(zhì):食用無鹽醋、果汁、咖啡、茶、牛奶及工業(yè)用酒精、醚、汽油、重油、礦物油等。馬氏體不銹鋼在硫酸、鹽酸、氫氟酸、熱磷酸、熱硝酸以及熔融堿等介質(zhì)中耐蝕性能很差?！∧途植扛g性能馬氏體不銹鋼(如Cr13型)對(duì)特殊腐蝕形式(如晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕等)是不耐蝕的,故在具有這類腐蝕特點(diǎn)的實(shí)際工程中不宜選用。當(dāng)Cr13型不銹鋼不能滿足工程上需要時(shí),可選用1Cr17Ni2鋼,因此鋼中含有高達(dá)17%的鉻,并含有2%的鎳代替了部分的碳。鎳能阻止淬火溫度下δ鐵素體的生成,能提高抗回火性,改善強(qiáng)度和韌性,改善對(duì)鹽霧及稀還原性酸的耐蝕性。馬氏體不銹鋼在電耦合或非電耦合使用時(shí),?？赡馨l(fā)生氫脆或應(yīng)力腐蝕。前者如1Cr13鋼在弱酸、濕蒸汽介質(zhì)中與奧氏體鋼電耦合時(shí)發(fā)生應(yīng)力腐蝕。后者如在油井H2S環(huán)境中產(chǎn)生的穿晶型氫脆斷裂。在鹽溶液、鹽霧、或高純水中,馬氏體不銹鋼易產(chǎn)生晶間型的應(yīng)力腐蝕?？箲?yīng)力腐蝕開裂性能與鋼所經(jīng)受的回火處理溫度密切相關(guān),如在5%NaCl噴霧試驗(yàn)中4420(國產(chǎn)為1Cr13)鋼經(jīng)480℃回火的彎曲試樣,沿原奧氏體晶界產(chǎn)生裂紋。但經(jīng)370℃以下或590℃以上回火,試驗(yàn)75天也不產(chǎn)生裂紋。410鋼在3%NaCl和酸性H2S溶液中的應(yīng)力腐蝕斷裂途徑與腐蝕幾乎無關(guān),主要依賴于回火溫度。 550℃回火最易出現(xiàn) 晶間型分枝裂紋。馬氏體不銹鋼,根據(jù)不同的熱處理?xiàng)l件,有時(shí)也易發(fā)生堿脆,如固溶處理的410鋼在332℃脫氣的10%NaOH中,外加應(yīng)力δ=90%,經(jīng)4800h未裂,僅為嚴(yán)重的全面腐蝕,649℃回火(HRC=28)及565℃回火 (HRC=41)也一樣,而經(jīng)482℃回火者(HRC=50), 4800h后即產(chǎn)生裂紋。1Cr13（表3）不銹鋼在溫度30℃以下時(shí)的弱腐蝕介質(zhì)中,即在大氣、蒸汽、淡水中,亦具有良好的耐腐蝕性能,因而在機(jī)械制造中得到廣泛的應(yīng)用。1Cr13不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小(約為低碳鋼的1/3),而線膨脹系數(shù)比低碳鋼大,所以,在焊接后引起的變形也較大,因此,在焊接過程中應(yīng)采用相應(yīng)工藝措施。1Cr13不銹鋼在焊接過程中焊接性較差。因?yàn)?在焊接冷卻過程中出現(xiàn)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變,由于體積發(fā)生變化,促使硬度增加和塑性降低,致使有強(qiáng)烈的淬硬傾向,母材含碳量越高,淬硬傾向就越大。在焊縫擴(kuò)散氫和焊接應(yīng)力作用下,焊接殘余應(yīng)力較大,易產(chǎn)生裂紋。因此,根據(jù)焊件厚度和剛性大小,焊接時(shí)應(yīng)采取焊前預(yù)熱、焊后緩冷等工藝措施。表3 1Cr13的化學(xué)成分CCrNiMnSi℅PS℅℅℅℅℅℅ 焊接缺陷分析薄壁件焊接的特點(diǎn)薄壁件大多為精密元器件。實(shí)際生產(chǎn)中薄壁管件的焊接通常有兩種接頭方式:平面對(duì)接和卷邊對(duì)接。卷邊對(duì)接用得較少,只有在平面對(duì)接無法焊接時(shí)才采用。―1mm。 燒穿和變形薄壁件大多為不銹鋼材料,由于不銹鋼的導(dǎo)熱性能差,工件又為薄壁,因而焊接時(shí)極易產(chǎn)生焊穿和變形,故焊接時(shí)必須在夾具上進(jìn)行。(1)焊件易變形焊件為薄壁件,剛性小,熱容量小,焊接時(shí)溫升快,因而焊件易變形。實(shí)踐證明:薄壁件焊接過程中防止和減小變形是獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的主要條件之一。 (2)對(duì)焊接規(guī)范變化敏感因?yàn)楹讣?、電流?形成的焊接熔池也小,熱容量必然小,所以對(duì)焊接熱過程中的很小變化,都會(huì)破壞焊接熔池的熱平衡,導(dǎo)致焊縫尺寸的變化,甚至燒穿或未焊透。因此,焊接過程中一定要保持電弧穩(wěn)定,焊接規(guī)范穩(wěn)定,夾具的導(dǎo)熱條件不變。 (3)對(duì)焊件的裝配及工裝夾具的要求高為了獲得良好的焊縫,焊前必須保證裝配精度,不允許有間隙和錯(cuò)邊,相對(duì)應(yīng)的工裝夾具也應(yīng)保證其精度,并具有良好的散熱條件。否則,便產(chǎn)生燒穿等缺陷,出現(xiàn)廢品。 (4)對(duì)焊接處的表面清理要求高因工件壁薄、焊縫小,工件表面的氧化物及油污對(duì)焊縫質(zhì)量的影響很大。所以要注意清除焊縫處的油污、鐵銹、氧化物等。 焊接冷裂紋由于馬氏體不銹鋼在空冷的情況下就能夠形成脆硬的馬氏體，馬氏體是典型的淬硬組織，對(duì)擴(kuò)散氫敏感，如果街頭拘束力大，就很容易形成冷裂紋。冷裂紋的表現(xiàn)特征冷裂紋形成的溫度大體在100℃~100℃之間，具體溫度隨母材和焊接條件不同而異，產(chǎn)生冷裂紋的材料大都有淬硬傾向的低合金高強(qiáng)度鋼和中高碳鋼的焊接接頭，裂紋大都在熱影響區(qū)，通常發(fā)源于熔合區(qū)，有時(shí)也發(fā)生在高強(qiáng)度鋼或鈦合金的焊縫中。宏觀上冷裂紋的斷口有脆硬斷裂的特征，表面有金屬光澤，成人字形態(tài)發(fā)展，冷裂紋較多的是在焊后延續(xù)一段時(shí)間才產(chǎn)生，延遲時(shí)間不等，可能幾小時(shí)，也可能幾天或幾十天。冷裂紋的分布根據(jù)冷裂紋的分布特征，可歸納為四種類型：焊道下裂紋：是在靠近堆焊焊道的熱影響區(qū)所形成的焊接冷裂紋，走向大致與熔合線平行，一般不顯露于焊縫表面。焊趾處裂紋：焊縫表面與母材交界處叫做焊趾，裂紋一般向熱影響區(qū)粗晶區(qū)擴(kuò)展，有時(shí)也向焊縫中擴(kuò)展。焊根處裂紋：沿應(yīng)力集中的焊縫根部所形成的焊接冷裂紋，主要發(fā)生在含氫量較高預(yù)熱不足的條件下，焊縫擴(kuò)展方向可以向焊縫也可以向熱影響區(qū)。橫向裂紋：起源于熔合線，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向擴(kuò)展到焊縫和熱影響區(qū)。形成冷裂紋的基本因素及其作用形成冷裂紋的因素是擴(kuò)散氫鋼種的淬硬傾向及接頭所承受的拘束應(yīng)力三者共同作用的結(jié)果。氫的影響:導(dǎo)致接頭產(chǎn)生冷裂紋的氫主要是擴(kuò)散氫，實(shí)驗(yàn)證明，隨著焊縫中擴(kuò)散氫含量的增加，冷裂紋率提高，近年來一些學(xué)者在顯微鏡下觀察彎曲試件的斷裂情況時(shí)，還觀察到在裂紋尖端附近有氫氣泡析出。擴(kuò)散氫含量影響裂紋延遲時(shí)間的長(zhǎng)短，擴(kuò)散氫含量越高，延時(shí)越短。鋼種的淬硬傾向：一般來說，鋼種的淬硬傾向越大，則接頭中出現(xiàn)馬氏體的可能性越大，則越容易產(chǎn)生冷裂紋。當(dāng)材料一定時(shí)，隨冷卻速度不同，接頭的組織相應(yīng)改變，冷卻速度越大，使馬氏體含量增加，導(dǎo)致裂紋率上升。焊接的拘束應(yīng)力：焊接的拘束應(yīng)力包括接頭在焊接過程中因加熱不均所承受的熱應(yīng)力相變應(yīng)力結(jié)構(gòu)自身幾何因素所決定的內(nèi)應(yīng)力。上述三方面的應(yīng)力都是不可避免的，由于與拘束條件有關(guān)而統(tǒng)稱拘束應(yīng)力。拘束應(yīng)力的作用也是形成冷裂紋的重要要素之一，在其他條件一定時(shí)，拘束應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值就會(huì)產(chǎn)生開裂。三個(gè)因素的相互關(guān)系［］固液））αγδαγ圖6 氫的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)與晶格結(jié)構(gòu)的關(guān)系氫在開裂時(shí)的作用：氫在裂紋形成的過程中的作用與其溶解度和擴(kuò)散規(guī)律有關(guān)。溶解度在液體金屬中的氫原子，在連續(xù)冷卻金屬凝固和發(fā)生固態(tài)相變時(shí)，溶解度將發(fā)生突變【圖6a】，氫在γ相中的溶解度大大高于在α相中的溶解度，在快冷時(shí)，就來不及在γ—α轉(zhuǎn)變時(shí)析出，而以過飽和和溶解的形式存在于α相中。由于氫的擴(kuò)散性很強(qiáng)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，過飽和的氫將不斷擴(kuò)散，其中一部分?jǐn)U散到金屬外