焊接工藝——馬氏體不銹鋼的焊接
無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2020年7月21日訊 馬氏體鋼（MS—MartensiticSteel）的顯微組織幾乎全部為馬氏體組織。其具有較高的抗拉強度，其最高強度可達1600MPa，需進行回火處理以改善其塑性，使其在如此高的強度下，仍具有足夠的成形性能，是目前商業化高強度鋼板中強度級別最高的鋼種。
馬氏體鋼有兩類：
一類是簡單的Cr13系列鋼，例如(ru)1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等；
另一類是為了提高熱強(qiang)性，以Cr12為基(ji)礎，加入W、Mo、V、Ti、Nb等(deng)元(yuan)素(su)的多元(yuan)合金強(qiang)化(hua)的馬氏體鋼，例如1Cr11MoV、1Cr12WMoV鋼等(deng)。
馬(ma)氏(shi)體鋼具有較強(qiang)的淬(cui)(cui)火傾(qing)向，一般由高溫奧氏(shi)體空冷(leng)即可淬(cui)(cui)火，形成馬(ma)氏(shi)體組織。但含碳(tan)量低(di)的1Cr13經淬(cui)(cui)火處理后(hou)(hou)具有馬(ma)氏(shi)體加鐵素(su)體組織，屬于(yu)(yu)半馬(ma)氏(shi)體鋼。在上述兩類(lei)馬(ma)氏(shi)體鋼中，前(qian)者主要用(yong)于(yu)(yu)一般耐蝕條(tiao)件(jian)（如(ru)大氣、海水及硝酸(suan)等(deng)）和要求(qiu)一定強(qiang)度的構件(jian)，后(hou)(hou)者主要用(yong)于(yu)(yu)作(zuo)熱強(qiang)鋼。
一、馬氏體鋼的焊接性
馬氏體鋼淬硬(ying)傾向很大。在空冷的條(tiao)件(jian)下能產生高硬(ying)度的馬氏體組織(zhi)，在所有的不(bu)銹鋼和高合金耐(nai)熱(re)鋼中其焊接(jie)性最(zui)差，焊接(jie)時容易產生以下問題：
1、焊接冷裂紋
這(zhe)是馬氏體(ti)鋼(gang)很(hen)(hen)突出的(de)問題。這(zhe)一方面(mian)與其淬硬性大有關(guan)，另一方面(mian)也與馬氏體(ti)導熱性差，能引起較(jiao)大的(de)焊接(jie)內應力有關(guan)，特別是含碳量比(bi)較(jiao)高的(de)鋼(gang)和剛(gang)性比(bi)較(jiao)大的(de)焊接(jie)結構很(hen)(hen)容易產(chan)生焊接(jie)冷裂紋，因此(ci)，一般都(dou)需要采取(qu)預熱和焊后(hou)熱處(chu)理等(deng)措施。
2、焊接接頭脆化
1）近縫區過熱脆化
多數(shu)馬氏(shi)體(ti)鋼由于(yu)(yu)其成分特(te)點，其組(zu)織(zhi)往(wang)往(wang)處于(yu)(yu)馬氏(shi)體(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)交(jiao)界處。當冷(leng)卻(que)速度(du)較大(da)(da)時，近(jin)縫區能產生粗大(da)(da)的(de)馬氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)，使接(jie)頭塑性下(xia)降；當冷(leng)卻(que)速度(du)較小時，則產生粗大(da)(da)的(de)塊狀(zhuang)鐵(tie)素(su)體(ti)和碳化物組(zu)織(zhi)，使接(jie)頭的(de)塑形(xing)更顯著下(xia)降，因(yin)此(ci)焊(han)接(jie)時應注(zhu)意控制冷(leng)卻(que)速度(du)。
2）回火脆化
馬(ma)氏體鋼及其焊接(jie)接(jie)頭(tou)在375～575℃的(de)范圍內加(jia)熱(re)并逐漸(jian)冷卻時(shi)，能(neng)產生(sheng)比較(jiao)明(ming)顯的(de)斷裂(lie)韌性(xing)降低現象。這是由回火脆化引起的(de)，因此熱(re)處理時(shi)應(ying)避開回火脆化溫度(du)區。
二、馬氏體鋼的焊接工藝要點
1、焊接方法
馬氏體鋼可采用(yong)除氣焊(han)以外的所有(you)熔焊(han)方法進行焊(han)接，例如焊(han)條(tiao)(tiao)電弧(hu)焊(han)、埋弧(hu)焊(han)、鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)、熔化極氬弧(hu)焊(han)等。由(you)于這種鋼具有(you)很大的冷裂敏感(gan)性，焊(han)前必須嚴格清理焊(han)件、烘干焊(han)條(tiao)(tiao)，使(shi)焊(han)接保持低氫(qing)(qing)甚至超低氫(qing)(qing)條(tiao)(tiao)件。
當(dang)焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)拘(ju)束度較大時，最好采用鎢極氬弧焊或熔化極氬弧焊。在不使近縫區過熱脆(cui)化的(de)前(qian)提下適當(dang)增大焊接(jie)熱輸入，可減少產生冷裂紋的(de)傾向。
2、焊接材料
焊(han)(han)(han)接材料的(de)(de)選(xuan)擇應(ying)視鋼種、焊(han)(han)(han)接方法和接頭(tou)的(de)(de)工作條件的(de)(de)不同而異。為了保證使用性能的(de)(de)要求，焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)化學(xue)成分(fen)應(ying)力求接近母(mu)(mu)材的(de)(de)成分(fen)，即(ji)宜(yi)選(xuan)用與母(mu)(mu)材成分(fen)接近的(de)(de)焊(han)(han)(han)接材料。但(dan)是(shi)在這種情況下(xia)，焊(han)(han)(han)縫和熱(re)影響區(qu)容易硬化變(bian)脆。
為防止冷裂，焊(han)后一般都需要(yao)進行(xing)熱處理。當(dang)焊(han)件(jian)不允許進行(xing)熱處理時(shi)，宜采(cai)用(yong)25-20、25-13型奧氏體(ti)鋼焊(han)接材(cai)料(liao)焊(han)接，以形成奧氏體(ti)焊(han)縫，松弛焊(han)接應力(li)，并能(neng)較(jiao)多地固溶(rong)氫，降低(di)冷裂傾向。
奧(ao)氏體焊(han)(han)(han)縫塑(su)性(xing)和(he)(he)韌性(xing)高(gao)(gao)，但強度較低，因而(er)只適(shi)用于(yu)(yu)(yu)應力(li)不(bu)高(gao)(gao)的(de)靜載條件下(xia)工(gong)(gong)作的(de)焊(han)(han)(han)件，而(er)且(qie)由(you)于(yu)(yu)(yu)焊(han)(han)(han)縫與(yu)母材的(de)熱物理性(xing)能差異較大，在高(gao)(gao)溫(wen)下(xia)工(gong)(gong)作時(shi)，在接頭(tou)(tou)的(de)界面能產生較高(gao)(gao)的(de)附加(jia)應力(li)和(he)(he)導致接頭(tou)(tou)提前失效，因此也(ye)不(bu)適(shi)用于(yu)(yu)(yu)高(gao)(gao)溫(wen)下(xia)工(gong)(gong)作的(de)焊(han)(han)(han)件。
焊(han)條(tiao)(tiao)電(dian)弧焊(han)時，通常采用(yong)低氫型焊(han)條(tiao)(tiao)，焊(han)前經(jing)400～450℃烘干兩小時。埋弧焊(han)應采用(yong)低硅高(gao)堿性或弱酸性的(de)焊(han)劑，如HJ172、HJ173、HJ251等。TIG焊(han)主要用(yong)于(yu)多層焊(han)時的(de)封底焊(han)和(he)薄件焊(han)接。
3、預熱和層間溫度
預熱并保持層間溫(wen)度(du)是防止冷裂紋的一項重(zhong)要工藝措施。預熱溫(wen)度(du)的選擇首先(xian)要考慮鋼(gang)中的含碳量，其次考慮接(jie)頭的拘束度(du)、填(tian)充金屬的成分和(he)焊接(jie)方法等。
如果(guo)接(jie)頭的拘束度大(da)，應(ying)相應(ying)提高預(yu)熱溫(wen)(wen)度和層(ceng)間溫(wen)(wen)度。層(ceng)間溫(wen)(wen)度應(ying)不低于(yu)預(yu)熱溫(wen)(wen)度。用奧氏體鋼(gang)焊接(jie)材料焊接(jie)時(shi)，視焊件厚(hou)度可不預(yu)熱或(huo)低溫(wen)(wen)預(yu)熱。
表(biao)1是按含(han)碳量分級推(tui)薦的預(yu)熱溫(wen)度、熱輸入(ru)等。
4、焊后熱處理
焊(han)(han)(han)后(hou)(hou)熱(re)處理是(shi)防(fang)止冷裂紋的另(ling)一(yi)項(xiang)重要工藝措(cuo)施。在(zai)選用與母(mu)材(cai)成分接(jie)(jie)近(jin)的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)時(shi)，一(yi)般都需要進行焊(han)(han)(han)后(hou)(hou)回火熱(re)處理。當選用奧氏體鋼焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)，一(yi)般不需要焊(han)(han)(han)后(hou)(hou)熱(re)處理。
為(wei)(wei)了(le)保證焊后奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)能(neng)完全轉變為(wei)(wei)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，不允(yun)許焊后立即(ji)進(jin)行回(hui)火(huo)處理，須使接(jie)頭冷(leng)卻到Ms點以下某個溫(wen)度并保持一定時間后，再進(jin)行高(gao)溫(wen)回(hui)火(huo)處理。因(yin)為(wei)(wei)如(ru)果焊后立即(ji)回(hui)火(huo)，就會使奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)向珠光體(ti)(ti)轉變和(he)碳化(hua)物沿奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶界沉(chen)淀，這種(zhong)組織(zhi)是很(hen)脆(cui)的。
但是，為(wei)了防止冷裂，也(ye)不允許接頭冷卻(que)到室(shi)溫以后再(zai)進行高溫回(hui)火(huo)處理，通常是冷卻(que)到100～150℃時進行回(hui)火(huo)處理。