不銹鋼(Stainless Steel)是不銹耐酸鋼的簡稱,耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質或具有不銹性的鋼種稱為不銹鋼。
“不銹鋼”一詞不單純指一種不銹鋼,而是表示一百多種工業(yè)不銹鋼,每種不銹鋼都在其特定的應用領域具有良好的性能。
它們都含有17~22%的鉻,較好的鋼種還含有鎳,添加鉬可進一步改善大氣腐蝕性,特別是耐含氯化物大氣的腐蝕。
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1、不銹鋼的分類
按組織狀態(tài)分為馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體(雙相)不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。
(1)馬氏體鋼:強度高,但塑性和可焊性較差。
馬氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr13、3Cr13等,因含碳較高,故具有較高的強度、硬度和耐磨性,但耐蝕性稍差,用于力學性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上,如彈簧、汽輪機葉片、水壓機閥等。
這類鋼是在淬火、回火處理后使用的,鍛造、沖壓后需退火。
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(2)鐵素體鋼:含鉻15%~30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高,耐氯化物應力腐蝕性能優(yōu)于其它種類不銹鋼,屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等。
因其含鉻量高,耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好,但機械性能與工藝性能較差,多用于受力不大的耐酸結構及作抗氧化鋼使用。
這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕,并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數小等特點,用于硝酸及食品工廠設備,也可制作在高溫下工作的零件,如燃氣輪機零件等。
(3)奧氏體鋼:含鉻大于18%,還含有 8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好,可耐多種介質腐蝕。
一般采用固溶處理,即將鋼加熱至1050~1150℃,然后水冷或風冷,以獲得單相奧氏體組織。
(4)奧氏體-鐵素體(雙相)不銹鋼:兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點,并具有超塑性。奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。
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在含C較低的情況下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti、N等合金元素。
(5)沉淀硬化不銹鋼:基體為奧氏體或馬氏體組織,沉淀硬化不銹鋼的常用牌號有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通過沉淀硬化(又稱時效硬化)處理使其硬(強)化的不銹鋼。
2、不銹鋼焊接的疑難問題
1、為什么焊接不銹鋼有一定的工藝難度?
答:(1)不銹鋼材料熱敏感性較強,在 450~850℃溫區(qū)內停留時間稍長,焊縫及熱影響區(qū)耐腐蝕性能會嚴重下降;
(2)容易發(fā)生熱裂紋;
(3)保護不良,高溫氧化嚴重;
(4)線膨脹系數大,易產生較大的焊接變形。
2、焊接奧氏體不銹鋼可采取哪些有效的工藝措施?
答:(1)依據母材的化學成分,嚴格選擇焊接材料;
(2)小電流快速焊接,小線能量減少熱輸入;
(3)細直徑焊絲、焊條,不擺動,多層多道焊;
(4)焊縫及熱影響區(qū)強制冷卻,減少450~850℃停留時間;
(5)TIG焊縫背面氬氣保護;
(6)與腐蝕介質接觸的焊縫最后焊接;
(7)焊縫及熱影響區(qū)鈍化處理。
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3、為什么奧氏體不銹鋼和碳鋼、低合金鋼焊接(異種鋼焊接)要選用25—13系列的焊絲及焊條?
答:焊接奧氏體不銹鋼和碳鋼、低合金鋼相連的異種鋼焊接接頭,焊縫熔敷金屬必須采用25—13系列的焊絲(309、309L)及焊條(奧312、奧307等)。
如采用其它不銹鋼焊材,在碳鋼、低合金鋼一側熔合線上會產生馬氏體組織,出現冷裂紋。
4、為什么實心不銹鋼焊絲要用98%Ar+2%O2的保護氣體?
答:實心不銹鋼焊絲MIG焊接時,如果采用純氬氣體保護,熔池表面張力大,焊縫成型不良,呈“駝背”焊縫形狀。加入1~2%的氧氣,可降低熔池表面張力,焊縫成型平整美觀。
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5、為什么實心不銹鋼焊絲MIG焊縫表面會發(fā)黑?
答:實心不銹鋼焊絲MIG焊接速度較快(30~60cmmin),保護氣體噴嘴已運行至前端熔池區(qū)時,焊縫還在紅熱高溫狀態(tài),易被空氣氧化,表面即生成氧化物,焊縫發(fā)黑。用酸洗鈍化方法能夠去除黑皮,恢復不銹鋼原始表面顏色。