純奧氏體不銹鋼焊接時,一般要求焊縫組織是純奧氏體,如耐熱用鋼310S不銹鋼和尿素級用鋼0025-22Mo2N 鋼的焊接,都要求焊縫組織為純奧氏體。由于純奧氏體焊縫中沒有鐵素體組織,不能形成Y+α兩相組織,因此焊縫的抗熱裂性能相對較差。如何提高抗熱裂性能,一般有以下幾種措施。
1. 嚴(yán)格限制焊縫中的硫、磷等雜質(zhì)元素。硫、磷與鐵、鎳可形成低熔點共晶:Fe-S的熔點為988℃,Ni-S的熔點為645℃,F(xiàn)e-P的熔點為1050℃,Ni-P的熔點為880℃.在焊接熱裂紋方面,含Ni越高的鋼,對硫、磷越敏感。
2. 耐高溫用焊縫組織中形成奧氏體十一次碳化物(Y+C1)組織,對提高焊縫抗熱裂性能有效而又不會損害其高溫性能。為了獲得Y+C1兩相組織,可適當(dāng)提高焊縫的碳含量,使之在一次結(jié)晶過程中就可形成穩(wěn)定的碳化物,一次碳化物也可如同鐵素體相一樣,起到細(xì)化晶粒的作用,而減少有害雜質(zhì)的偏析與聚集。
3. 提高焊縫中的錳、鉬的含量。錳可以限制硫、磷的有害作用,錳、鉬都是大原子半徑的元素,增加晶格畸變,阻止亞晶界裂紋產(chǎn)生。焊接材料中含有一定量錳、鉬是防止焊縫熱裂紋常且有效的措施。
4. 適當(dāng)控制含硅量。在純奧氏體焊縫中,硅對抗熱裂性能是有害的,但對抗某些介質(zhì)的腐蝕和高溫氧化是有利的,因此硅含量的控制要根據(jù)情況而定。
5. 適當(dāng)提高氮的含量。氮的作用與碳的作用相當(dāng),主要是形成氮化物,獲得兩相組織,也起到細(xì)化晶粒的作用。
6. 采用合適的焊接工藝,盡可能減少熔池過熱,盡量防止晶粒長和接頭的應(yīng)力集中。試驗表明,減小焊接電流可以減小焊縫熱裂紋的趨勢。