铁素体不锈钢管焊接性介绍

大部分种类的不锈钢管不具有良好的焊接性,在焊接过程中焊接接头区域金属的显微组织会发生变化,造成焊接接头的组织与基体材料不同。铁素体不锈钢管的微观组织是含有铁素体和碳化物(或碳氮化物)的混合组织。由于焊接加热过程极其不均匀,材料在焊接过程中只有较少部分区域的温度能够达到铁素体不锈钢管的相变温度,发生相变过程。铁素体不锈钢管加热后冷却凝固时的最初相总是奥氏体,熔池凝固后焊缝的微观组织可以是全铁素体或者是由铁素体、马氏体、奥氏体等组成的混合组织,大多数马氏体形核于铁素体晶界位置,在焊接热循环的作用下,焊接接头热影响区晶粒粗化长大,并伴随有相变过程的发生,这是铁素体不锈钢管焊接的最主要特征。粗化的晶粒导致焊接后的焊接接头性能恶化,从而严重影响材料的使用性能,相变过程产生的新相对焊后材料的性能也会有所影响。

铁素体不锈钢管经过焊接处理后,在高温形成的奥氏体冷却到室温时一般转变为高硬度、低韧性的马氏体,对材料的性能影响非常大。由于钢中的含碳量和出现的马氏体体积分数决定了在铁素体不锈钢管中形成的马氏体是典型的低碳型马氏体,马氏体的存在增加了区域淬硬性,降低材料的塑韧性。在高温时,奥氏体是稳定的,由于碳在其中的溶解度大,所以碳从铁素体向奥氏体偏聚。如果奥氏体中的含碳量达到其1200℃时的平衡含量,然后快速冷却到室温,那么马氏体的硬度将达到50HRC.出现这种情况的前提是:所有的原始碳化物完全溶解并有时间充分扩散。但事实上焊接区的温度分布不均匀,焊后冷却速度大,原始碳化物无法充分溶解扩散,形成的马氏体的含碳量会较低。一些研究表示,马氏体相变区的存在,会影响热影响区粗晶区的尺寸,晶粒尺寸也会有所减小,所以在铁素体不锈钢管的焊接过程中允许一定量马氏体的形成和存在,不会显著降低材料的力学性能。

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