焊接后通抄过高温热处理,特别是固溶处理,通过碳原子的扩散,能够降低铁素体含量。具体可以参考下面这篇文章。
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❷ 不锈钢焊接性能与其各元素含量之间有什么关系,哪位大侠知道啊
不锈钢中所含各元素的作用
目前,已知的化学元素有100多种,在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说,最常用的元素有十几种,除了组成钢的基本元素铁以外,对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是:碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外,都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的,当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时,它们的影响要比单独存在时复杂得多,因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用,而且要注意它们互相之间的影响,因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。
一、各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用
1-1铬在不锈钢中的决定作用:决定不锈钢性属的元素只有一种,这就是铬,每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止,还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素,根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后,促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明:
①铬使铁基固溶体的电极电位提高
②铬吸收铁的电子使铁钝化
钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多,主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。
1-2. 碳在不锈钢中的两重性
碳是工业用钢的主要元素之一,钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式,在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面,一方面碳是稳定奥氏体的元素,并且作用的程度很大(约为镍的30倍),另一方面由于碳和铬的亲和力很大,与铬形成—系列复杂的碳化物。所以,从强度与耐腐烛性能两方面来看,碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。
认识了这一影响的规律,我们就可以从不同的使用要求出发,选择不同含碳量的不锈钢。
例如工业中应用最广泛的,也是最起码的不锈钢——0Crl3~4Cr13这五个钢号的标准含铬量规定为12~14%,就是把碳要与铬形成碳化铬的因素考虑进去以后才决定的,目的即在于使碳与铬结合成碳化铬以后,固溶体中的含铬量不致低于11.7%这一最低限度的含铬量。
就这五个钢号来说由于含碳量不同,强度与耐腐蚀性能也是有区别的,0Cr13~2Crl3钢的耐腐蚀性较好但强度低于3Crl3和4Cr13钢,多用于制造结构零件,后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。又如为了克服18-8铬镍不锈钢的晶间腐蚀,可以将钢的含碳量降至0.03%以下,或者加入比铬和碳亲和力更大的元素(钛或铌),使之不形成碳化铬,再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时,我们可以在增加钢的含碳量的同时适当地提高含铬量,做到既满足硬度与耐磨性的要求,又兼顾—定的耐腐蚀功能,工业上用作轴承、量具与刃具有不锈钢9Cr18和9Cr17MoVCo钢,含碳量虽高达0.85~0.95%,由于它们的含铬量也相应地提高了,所以仍保证了耐腐蚀的要求。
总的来讲,目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的,大多数不锈钢的含碳量在0.1~0.4%之间,耐酸钢则以含碳0.1~0.2%的居多。含碳量大于0.4%的不锈钢仅占钢号总数的一小部分,这是因为在大多数使用条件下,不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外,较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求,如易于焊接及冷变形等。
1-3. 镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的
镍是优良的耐腐蚀材料,也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24%;而只有含镍27%时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时,含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。
基于上面的情况可知,镍作为合金元素在不锈钢中的作用,在于它使高铬钢的组织发生变化,从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。
1-4. 锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍
铬镍奥氏体钢的优点虽然很多,但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍20%以下的热强钢的大量发展与应用,以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大,而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区,因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。所以在不锈钢与许多其他合金领域(如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等)中,特别是镍 的资源比较缺乏的国家,广泛地开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践,在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。
锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些,锰的作用不在于形成奥氏体,而是在于它降低钢的临界淬火速度,在冷却时增加奥氏体的稳定性,抑制奥氏体的分解,使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面,锰的作用不大,如钢中的 含锰量从0到10.4%变化,也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。这是因为锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大,形成的氧化膜的防护作用也很低,所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢(如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13钢等),但它们不能作为不锈钢使用。 锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一,即2%的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体,并且作用的程度比镍还要大。例如,欲使含18%铬的钢在常温下获得奥氏体组织,以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢,目前已在工业中获得应用,有的已成功地代替了经典的18-8铬镍不锈钢。
1-5.不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。
1-6.钼和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。
1-7.其他元素对不锈钢的性能和组织的影响
以上主要的九种元素对不锈钢的性能和组织的影响,除这些元素对不锈钢性能与组织影响较大的元素以外,不锈钢中还含有一些其他的元素。有的是和一般钢一样为常存杂质元素,如硅、硫、磷等.也有的是为了某些特定的目的而加入的,如钴、硼、硒、稀土元素等。从不锈钢的耐腐蚀性能这一主要性质来说,这些元素相对于已讨论的九种元素,都是非主要方面的,虽然如此,但也不能完全忽略,因为它们对不锈钢的性能与组织同样也发生影响。
硅是形成铁素体的元素,在一般不锈钢中为常存杂质元素。
钴作为合金元素在钢中应用不多,这是因为钴的价格高及其在其它方面(如高速钢、硬质合金、钴基耐热合金、磁钢或硬磁合金等)有着更重要的用途。在一般不锈钢中加钴作合金元素的也不多,常用不锈钢如9Crl7MoVCo钢(含1.2-1.8%钴)加钴,目的并不在于提高耐腐蚀性能而在于提高硬度,因为这种不锈钢的主要用途是制造切片机械刃具、剪刀及手术刀片等。
硼:高铬铁素体不锈钢Crl7Mo2Ti钢中加0.005%硼,可使在沸腾的65%醋酸中的耐腐蚀性能提高。加微量的硼(0.0006~0.0007%)可使奥氏体不锈钢的热态塑性改善。少量的硼由于形成低熔点共晶体,使奥氏体钢焊接时产生热裂纹的倾向增大,但含有较多的硼(0.5~0.6%)时,反而可防止热裂纹的产生。因为当含有0.5~0.6%的硼时,形成奥氏体-硼化物两相组织,使焊缝的熔点降低。熔池的凝固温度低于半溶化区时,母材在冷却时产生的张应力,由处于液态.固态的焊缝金属承受,此时是不致引起裂缝的,即使在近缝区形成了裂纹,也可以为处于液态-固态的熔池金属所填充。含硼的铬镍奥氏体不锈钢在原子能工业中有着特殊的用途。
磷:在一般不锈钢中都是杂质元素,但其在奥氏体不锈钢中的危害性不像在一般钢中那样显著,故含量可允许高一些,如有的资料提出可达0.06%,以利于冶炼控制。个别的含锰的奥氏体钢的含磷量可达0.06%(如2Crl3NiMn9钢)以至0.08%(如Cr14Mnl4Ni钢)。利用磷对钢的强化作用,也有加磷作为时效硬化不锈钢的合金元素,PH17-10P钢(含0.25%磷)乃PH-HNM钢(含0.30磷)等。
硫和硒:在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加0.2~0.4%的硫,可提高不锈钢的切削性能,硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的切削性能,是因为它们降低不锈钢的韧性,例如一般18-8铬镍不锈钢的冲击值可达30公斤/厘米2。含0.31%硫的18-8钢(0.084%C、18.15%Cr、9.25%Ni)的冲击值为1.8公斤/平方厘米;含0。22%硒的18-8钢(0.094%C、18.4%Cr、9%Ni)的冲击值为3.24公斤/平方厘米。硫与硒均降低不锈钢的耐腐蚀性能,所以实际应用它们作为不锈钢的合金化元素的很少。
稀土元素:稀土元素应用于不锈钢,目前主要在于改善工艺性能方面。如向Crl7Ti钢和Cr17Mo2Ti钢中加少量的稀土元素,可以消除钢锭中因氢气引起的气泡和减少钢坯中的裂纹。奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢中加0.02~0.5%的稀土元素(铈镧合金),可显著改善锻造性能。曾有一种含19.5%铬、23%镍以及钼铜锰的奥氏体钢,由于热加工工艺性能在过去只能生产铸件,加稀土元素后则可轧制成各种型材。
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❸ 怎样检测不锈钢铁素体含量
呵呵~~,铁素体是一种结晶组织。采用光谱仪只能分析化学成分,但是这些成分具体专形成什属么晶像是无法区别的。
不锈钢的铁素体测量有两种方式:
1.通过磁性铁素体测量仪可以测量,铁素体的含量。这种方法就是利用了铁素体的导磁性进行测量的。
2.通过微观晶像测量,在显微镜下数铁素体的区域。这种测量方法与取样的区域有较大的联系。而且,统计工作量较大,根据ASTM DesignationE562-08进行数据分析得出铁素体含量。
❹ 如何提高不锈钢焊缝的铁素体含量
那是肯定的,首先304是奥氏体不锈钢不错,但是里面也不是纯奥氏体组织,其里面也含有一定的铁素体,铁素体是有磁性的,另外。用来焊接304的不锈钢焊材比如E308-16(也就是普通所说的不锈钢A102)里面含有一定量的铁素体,并且焊接材料的焊缝中的铁素体要较母材的铁素体含量要较母材的要高,因为如果焊缝中的铁素体含量过低就会使的焊缝很容易开裂。因为铁素体可以打乱奥氏体的柱状晶的形态,从而提高抗裂性。因此,焊后肯定会有磁性。如果想焊后没有磁性,你就得选择无磁或低磁的308不锈钢焊材或者选择310焊材也就是不锈钢A402但是价格会比不锈钢A102高很多。
❺ 焊接工艺评定中铁素体含量测定是怎么回事
奥氏体不锈钢焊缝中铁素体起着极其重要的作用。奥氏体不锈钢焊缝中常常需要形成一内定数量 δ 相铁容素体(4% ~ 12%),以防止焊缝产生凝固裂纹(热裂纹)。δ 铁素体是奥氏体不锈钢(含焊缝金属)在一次结晶过程(凝固过程)中生成并保留至常温的铁素体。由于铁素体含碳量很低,性能与纯铁相似,有良好的塑性和韧性,低的强度和硬度。铁素体的有利作用是对 S、P、Si 和 Nb 等元素溶解度较大,能防止这些元素的偏析和形成低熔点共晶,从而阻止凝固裂纹产生。
❻ 二氧化碳309不锈钢焊丝焊接需注意些什么
(1)钨极惰性气体保护焊(GTAW)时,焊丝与熔敷金属化学成分的差距最小,由此,根据焊丝化学成分计算的铁素体含量与从熔敷金属上测得的铁素体含量之间差异最小。GTAW焊时碳有些损失,大约在0.02%左右,约为含碳量的一半。如焊丝的含碳量为0. 06%,熔敷金属的含碳量为0.04%装配流水线,氮可能增加,约为0.02%;其他元素变化不大。
(2)金属极气体保护焊(GMAW)时,碳损失较低,仅为GTAW损失的1/4左右,然而,渗氮要严重得多,约为0. 04%(相当于损失3~4 FN)。氮的增加一般取决于焊接工艺,有时可高达0. 15%或更高。这时可导致ER308和ER309类填充金属的焊缝中只有很少的铁素体。
(3)对气体保护焊用焊丝,如果要求熔敷金属有一定的铁素体含量,则必须通过选择焊丝的化学成分来获得。在300系列的填充金属中,ER308、ER308L和ER347焊丝的潜在铁素体含量近似于10 FN,对于ER309焊丝,铁素体含量近似于12 FN,对于ER316和ER316L焊丝,则铁素体含量近似于5 FN。装配流水线设备围绕这些中间点,铁素体含量可能是±7 FN。由于采用不同的焊接方法和工艺所引起的化学成分的变化,熔敷金属的铁素含量会下降。
(4)焊丝和填充焊的工艺性(使用性能)
当采用GTAW时,优先采用直流,电极接负,对于厚度小于1.6 mm的板材,优先采用氩气为保护气体,因为这时薄板的熔穿倾囱性小。对于较大厚度的板材或自动焊,推荐采用氩和氦的混合气体,因为此时熔深大,成形好。
当采用GMAW时,通常采用直流,焊丝接正极,对于射流过渡的保护气体,通常采用氩气或氩和少量氧的混合气体。对于短路过渡,经常采用氦十氧和二氧化碳所组成的保护气体,能够进行焊接的最小厚度为3. 2~4.8 mm。高的含碳量(从0.30%增至0.56%)可改善焊缝金属的润湿性,再增加硅,会进一步改善焊缝金属的润湿性。
(5)焊缝金属的力学性能
不锈钢焊缝金属的力学性能,包括抗拉强度、弯曲性能和低温冲击韧性,与焊接过程中的各种参数有关,如电流、电压、焊速、保护介质、母材的化学成分等。如果选用得当,可在上述参数很宽的变化范围内提供优质焊缝。对在低温下应用的焊缝,通常GTAW和GMAW所产生的焊缝金属冲击韧性一般均优于SMAW和SAW所产生的焊缝金属。
❼ 不锈钢中的“铁素体”指的是什么含铁量多少可成为“铁素体”
不锈钢中的“铁素体”,指的是碳溶解在a-Fe中的间隙固溶体,其溶碳能力很小回,常温下仅能溶解为0.0008%的碳答,在727℃时最大的溶碳能力为0.02%,它仍保持的体心立方晶格.常用符号F表示。
由于铁素体含碳量很低,其性能与纯铁相似,塑性、韧性很好,伸长率δ=45%~50%。强度、硬度较低,σb≈250MPa,而HBS=80。
所谓铁素体不锈钢.指的是在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。它的含铬量在11%~30%,具有体心立方晶体结构,至于不锈钢含铁量与它是否是铁素体不锈钢并无关系.铁素体不锈钢只取决于在使用状态下,它是否以铁素体组织为主.
❽ 不锈钢 304 中的 铁素体 含量 超标 是什么原因
首先应知道304不锈钢的供货状态是什么:也就是固溶热处理状态。
304不锈钢在920~1050摄氏度固溶时,钢材的组织会由铁素体向奥氏体转变。在这个过程中,如果温度达不到,或时间不够,都会有铁素体残留;即造成铁素体含量超标。
❾ 奥氏体不锈钢中α-相面积含量跟铁素体含量有什么关系
有一定关系:奥氏体总量%;
如果有铁素体相将减少奥氏体相;
❿ 双相不锈钢热影响区铁素体含量为什么要比母材低
1 钛及钛合金/不锈钢的焊接性分析
1.1 钛及钛合金的焊接性
钛及钛合金的化学活性大,400℃以上时即使在固态情况下也极易被空气、水分、油脂、氧化皮等污染,吸收O、N、H、C等,使焊接接头的塑性及冲击韧度下降,并易引起气孔;其熔点高、热容量小、热导率小的特点,使焊接接头易产生过热组织,晶粒变得粗大,特别是β钛合金,易引起塑性降低;溶解于钛中的氢在320℃时和钛会发生共析转变,析出TiH ,
引起金属塑性和冲击韧度的降低,同时发生体积膨胀而引起较大的应力,严重时会导致冷裂纹产生;氢在钛中的溶解度随温度升高而下降,焊接时沿熔合线附近加热温度高,会引起氢
的析出,因此气孔常在熔合线附近形成;钛及钛合金的弹性模量相对较小所以焊接残余变形较大,并且焊后变形的矫正也较为困难。
1.2 不锈钢的焊接性
由于不锈钢本身所具有的特性,与普碳钢相比不锈钢的焊接及切割有其特殊性,更易在其焊接接头及其热影响区(HAZ)产生各种缺陷。焊接时要特别注意不锈钢的物理性质。马
氏体型不锈钢进行焊接时,由于热影响区中被加热到相变点以上的区域内发生a-r(M)相变,因此存在低温脆性、低温韧性恶化、伴随硬化产生的延展性下降等问题。一般来讲铁素
体型不锈钢有475℃脆化、700~800℃长时间加热下发生σ相脆性、夹杂物和晶粒粗化引起的脆化、低温脆化、碳化物析出引起耐蚀性下降以及高合金钢中易发生的延迟裂纹等问题。奥
氏体型不锈钢一般具有良好的焊接性能,但其中镍、钼含量高的高合金不锈钢进行焊接时易产生高温裂纹。另外还易发生σ相脆化,在铁素体生成元素的作用下生成的铁素体易引起低
温脆化,以及耐蚀性下降和应力腐蚀裂纹等缺陷。经焊接后,焊接接头的力学性能一般良好,但当在热影响区中的晶界上有铬的碳化物时极易生成贫铬层,而贫铬层的出现在使用过程
中易产生晶间腐蚀。双相不锈钢的焊接裂纹敏感性较低,但在热影响区内铁素体含量的增加会使晶间腐蚀敏感性提高,因此可造成耐蚀性降低及低温韧性恶化等问题。
1.3 钛及钛合金与不锈钢的综合焊接性
钛及钛合金与不锈钢的物理和化学性能差异显著,连接时易在接头处形成脆性相和较大的内应力,导致接头极易开裂,而且在密度、比热、线膨胀系数、导热系数等物理性能和力
学性能上均有较大差异,必然会降低钛及钛合金/钢连接的牢固性,即使在固态连接方法下,由于线膨胀系数差别较大,也会在焊接接头中引起较大焊接的残余应力,降低接头性能。钛
的化学活性强,在高温下,对氧、氮、氢具有较高的化学亲和力,易形成脆性化合物,使强度显著提高,而塑性和韧性急剧下降,显著地增加脆性断裂倾向及裂纹形成。钛还易与许多其它金属形成金属间化合物,钛与铁易形成金属间化合物TiFe和TiFe 。钛/钢焊接时,由于钢中存在的Ni、Cr、C等 元素也能与Ti形成TiNi、TiNi、TiNi、TiCr、TiC等多种金属间化合物脆性相,使焊缝更脆,性能进一步降低。