熔化焊的各種方法均可用來焊接鉻系馬氏體不銹鋼,但最常用的方法是手工焊條電弧焊和鎢極氬弧焊。當(dāng)采用手工焊條電弧焊時應(yīng)盡可能采用低氫、超低氫焊條,焊前焊條要經(jīng)過300~350℃的高溫烘烤以減少擴(kuò)散氫的含量,降低冷裂紋的敏感性。鎢極氬弧焊(TIC)主要使用于薄壁構(gòu)件和管道焊件,以及重要部件的打底焊。TIG焊的特點(diǎn)是焊接質(zhì)量高,焊縫成型美觀,可單面焊雙面成型,保證鋼管內(nèi)焊縫的成型質(zhì)量。焊接時為防止背面氧化,打底焊通常采取氬氣背面保護(hù)的措施。Ar+CO2或Ar+O2的富氬混合氣體保護(hù)熔化極焊也常用于焊接馬氏體不銹鋼,具有焊接效率高、焊縫質(zhì)量較好以及焊縫金屬具有較高抗氫致(冷)裂紋的特點(diǎn)。表6-6是已標(biāo)準(zhǔn)化的Cr13型馬氏體及低碳鉻-鎳-鉬系馬氏體不銹鋼常用焊材和焊接方法。
鉻系馬氏體不銹鋼,因焊接性較差,采用與母材成分相同的焊材時,通常均應(yīng)采取焊前預(yù)熱,焊后熱處理。但當(dāng)焊件的拘束度大,且難以進(jìn)行預(yù)熱和焊后熱處理時,也可以采用奧氏體型焊接材料(見表6-3),以提高焊接接頭的塑性和韌性,防止裂紋的發(fā)生。
但奧氏體或以奧氏體為主的焊縫金屬強(qiáng)度要低于馬氏體母材,而且由于焊縫金屬的化學(xué)成分和顯微組織與母材差別較大,焊接殘余應(yīng)力較大,對于焊接接頭的使用性能會產(chǎn)生不利影響,特別是對接頭的疲勞蠕變性能和應(yīng)力腐蝕破裂不利。因此,采用奧氏體焊材時,應(yīng)根據(jù)使用條件嚴(yán)格選擇,并要求進(jìn)行工藝評定。有時還可采用鎳基合金焊材,使焊縫的膨脹系數(shù)與母材接近,盡量降低焊接殘余應(yīng)力和高溫?zé)釕?yīng)力。
由于馬氏體不銹鋼焊接性較差,焊接馬氏體不銹鋼時,不論用手工電弧焊、藥芯焊絲半自動焊接或自動焊,還是用氣體保護(hù)焊(TIG或MIG)、自動埋弧焊,都必須預(yù)熱,保持層間溫度,并進(jìn)行焊后處理。預(yù)熱溫度一般為200~300℃.雖然馬氏體轉(zhuǎn)變溫度甚高,但并不推薦采用高于300℃的預(yù)熱與層間溫度。鋼中的含碳量仍然是一個主要因素,由它來選擇預(yù)熱溫度,當(dāng)然還與工件厚度有關(guān)。
一旦要采取焊后熱處理措施,必須全面考慮冶金因素的利弊。
藥芯焊絲與埋弧焊、體保護(hù)焊(包括熔化極與非熔化極)焊絲的熔敷金屬、化學(xué)成分與手工電弧焊條僅在硅、銅、錳含量上有些區(qū)別,其他基本一樣。
馬氏體不銹鋼焊后熱處理的作用有兩點(diǎn):一是通過退火降低焊縫金屬與熱影響區(qū)的硬度,以改善韌性;二是降低焊接殘余應(yīng)力。通常對這類鋼的焊后熱處理采用亞臨界退火及完全退火。完全退火適用于把多相組成的熱影響區(qū)轉(zhuǎn)化為含鐵素體的組織。完全退火需有適當(dāng)?shù)倪^程控制,只有在要求取得最為軟化的條件下才采用,因為它有形成粗大碳化物的副作用。
電阻點(diǎn)焊、閃光焊、電子束焊以及高頻電阻焊皆可用于馬氏體不銹鋼的焊接,注意事項同上面電弧焊中所述相同。