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什么异种钢接头过渡层马氏体带

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在异种钢焊接中,珠光体钢(碳钢、低合金钢)与不锈钢焊接(主要是奥氏体不锈钢)较为普通,这种异种钢焊接的焊缝金属一般是奥氏体。在焊接熔池边缘,液态金属温度较低,流动性较差,而且金属液态停留时间较短,所受到机械力搅拌作用也较弱,熔化的母材与填充金属就不能充分地混合,在这一部分焊缝金属中母材金属所占的比例较大,而且越靠近熔合线母材所占的比例越大,其化学成分与焊缝内部相差也越大,所以在焊缝金属的紧邻珠光体钢一侧可形成 和焊缝内部金属成分不同的过渡层。

图2-4为珠光体钢与奥氏体钢焊接时,珠光体钢一侧奥氏体焊缝中的母材熔入比例及Cr、Ni含量的变化。图中横坐标为焊缝内某点距熔合线的相对距离,一般过渡层的宽度为0.2~0.6mm,它的宽度与结晶条件有关,如焊接采用较大的焊接电流,则会增加液态金属在高温的停留时间,加强熔池的搅拌作用和增加熔池边缘金属的流动性,从而改善了结晶条件,使过渡层宽度减小。由图2-4可知,过渡层中Cr、Ni含量较低,而且越靠近熔合线越低,对照不锈钢组织的Scheffler(余夫勒)图可以知到过渡层是由奥氏体 马氏体或马氏体组织,马氏体组织的硬度很高,可高达HV350左右,奥氏体 马氏体组织的硬度稍低。过渡层中的高硬度马氏体脆性层,可能是导致熔合区的破坏。降低焊接结构的可靠性。

虽然出现这种过渡层是不可避免的,但可以通过选择填充金属和一些工艺措施,使过渡层的宽度减小。如图2-5,填充金属的含镍量对马氏体脆性层宽度的影响,对于大多数奥氏体不锈钢和Ni-Cr系镍基合金焊接材料,铬含量的变化是比较小的,而镍是决定焊缝奥氏体化最主要的元素。故可近似地只考虑镍含量的影响。在一般情况下,过渡层里镍含量低于5%~6%的区域将产生马氏体组织,在图2-5中。 x1,x2,x3分别为三种不同含镍量焊缝金属中的马氏体过渡层。由图可见,马氏体脆性层宽度与焊缝金属中含镍量成反比。当使用奥氏体能力较强的焊接材料时,脆性宽度将显著减小;当使用镍基合金焊接材料时,脆性层很窄,几乎可以消失。

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