不銹鋼焊縫組織圖分析介紹

來源：至德鋼業　日期：2022-06-17 09:42:55　人氣：460

從之前浙江至德鋼業有限公司的技術人員介紹，了解到不銹鋼具有優良的物理、化學性能及力學性能，適用于制造抗氧化、耐腐蝕以及在高溫下工作的零件和設備。因此，不銹鋼在化工、石油、電力、造船、航空、儀表等工業部門中被廣泛地應用著。不銹鋼在得到了廣泛的應用后，常常會遇到焊接問題。由于不銹鋼的化學成分、組織及性能與合金結構鋼有明顯的不同，遇到的焊接問題也與合金結構鋼有明顯的不相同，所以，深入了解并掌握不銹鋼的焊接性及焊接規律，對于獲得優質的焊接接頭，無疑是非常重要的。

不銹鋼焊縫中的鐵素體含量對其性能起著極其重要的作用，特別是應用最多的奧氏體不銹鋼和新開發的奧氏體－鐵素體雙相不銹鋼的焊縫組織。奧氏體不銹鋼焊縫中，常常需要形成一定量的鐵素體（通常是4%~12%),以防止焊縫產生凝固裂紋。雙相不銹鋼中的鐵素體對提高耐蝕性，特別是耐應力腐蝕裂紋和耐孔蝕是至關重要的。而在雙相不銹鋼焊縫中又必須限制過多的鐵素體，以保持焊縫金屬具有足夠的塑性、韌性和耐蝕性。因此在這兩種情況下，都要嚴格控制鐵素體量。而某些在低溫環境及特殊腐蝕介質中使用的奧氏體鋼焊縫中的鐵素體又要求盡可能地降低。現在已經把焊接時快速冷卻形成的不銹鋼的焊縫組織與合金元素的鉻當量和鎳當量值的關系圖（Saeffler 圖（圖2-1)、Delong圖（圖2-2)和WRC圖（圖2-3),用做不同情況下對焊材的選擇、焊縫組織的預測和根據焊縫化學成分分析結果評定焊縫質量的重要依據。

Saeffler圖、Delong圖和WRC圖的鉻當量（Cra)和鎳當量（Ni)計算公式，見表2-1。Saefler圖是最早的焊縫組織圖，它適用于常規的不銹鋼焊后自然狀態的焊縫，其精確度為±4%。借助于舍夫勒（Saeffler)圖，可以預控制焊縫金屬相的組成，可達到滿足使用要求的目的，見圖2-1。

圖2-1中的鐵素體數FN是由磁性測定儀測定的，近似于用金相測定所得出鐵素體含量的平均值。

為了使舍夫勒圖能針對不同成分的母材與填充金屬在混合之后，對可能出現的熱裂紋或其冶金缺陷作出預評價，德國人A.沙貝賴特等繪出細化的、專用于焊縫金屬的舍夫勒圖，見圖2-2。圖2-2把焊縫金屬成分分成幾個區，如區域1、2,3及4.例如：當成分為A與成分為B相互焊合，用填充材料成分為C,混合后計算出焊縫成分為D,說明鐵素體含量在50%~10%之間，則有良好的抗熱裂性能與韌性。

Delong圖（圖2-3)是在Saeffler圖的基礎上加以改進的，并在此圖中加入了奧氏體形成元素N的作用，更適合于氣體保護焊及含氮或控氮不銹鋼的焊縫組織。Delong圖還進一步提高了估算鐵素體含量的精確度（2%),特別是對含有比正常氮含量高的熔敷金屬。Delong圖以鐵素體序數（FN)標示焊縫的鐵素體量，但FN最大到18FN,不能滿足不斷發展的要求，特別是不能滿足高鐵素體的雙相鋼及其焊縫組織的要求。

WRC圖（圖2-4)以鐵素體序數（FN)標示焊縫的鐵素體量，該圖把FN擴大到100FN(相當于80%的鐵素體），被認為適合于判斷300系列奧氏體和雙相不銹鋼焊縫組織中的鐵素體含量。

Saefler 圖、Delong圖、WRC圖是歷年來根據焊縫的奧氏體形成元素碳、氮、錳、鎳,以及鐵素體形成元素鉻、鉬、硅、鈮等對鐵素體的作用，計算鉻、鎳當量，繪制成的組織圖。這些圖是在不同時期考慮不同化學元素的影響繪制的，各有其特點，使用時應加以注意。鐵素體含量（FN)的預測，只有當焊縫成分包括在ISO-FN線（0~100FN)范圍內才會準確（此線繪制在圖2-4里），該圖的極限決定于已有數據的范圍，延長線族將會得出錯誤的預測。