不锈钢焊缝组织图分析介绍

来源：至德钢业　日期：2022-06-17 09:42:55　人气：741

从之前浙江至德钢业有限公司的技术人员介绍，了解到不锈钢具有优良的物理、化学性能及力学性能，适用于制造抗氧化、耐腐蚀以及在高温下工作的零件和设备。因此，不锈钢在化工、石油、电力、造船、航空、仪表等工业部门中被广泛地应用着。不锈钢在得到了广泛的应用后，常常会遇到焊接问题。由于不锈钢的化学成分、组织及性能与合金结构钢有明显的不同，遇到的焊接问题也与合金结构钢有明显的不相同，所以，深入了解并掌握不锈钢的焊接性及焊接规律，对于获得优质的焊接接头，无疑是非常重要的。

不锈钢焊缝中的铁素体含量对其性能起着极其重要的作用，特别是应用最多的奥氏体不锈钢和新开发的奥氏体－铁素体双相不锈钢的焊缝组织。奥氏体不锈钢焊缝中，常常需要形成一定量的铁素体（通常是4%~12%),以防止焊缝产生凝固裂纹。双相不锈钢中的铁素体对提高耐蚀性，特别是耐应力腐蚀裂纹和耐孔蚀是至关重要的。而在双相不锈钢焊缝中又必须限制过多的铁素体，以保持焊缝金属具有足够的塑性、韧性和耐蚀性。因此在这两种情况下，都要严格控制铁素体量。而某些在低温环境及特殊腐蚀介质中使用的奥氏体钢焊缝中的铁素体又要求尽可能地降低。现在已经把焊接时快速冷却形成的不锈钢的焊缝组织与合金元素的铬当量和镍当量值的关系图（Saeffler 图（图2-1)、Delong图（图2-2)和WRC图（图2-3),用做不同情况下对焊材的选择、焊缝组织的预测和根据焊缝化学成分分析结果评定焊缝质量的重要依据。

Saeffler图、Delong图和WRC图的铬当量（Cra)和镍当量（Ni)计算公式，见表2-1。Saefler图是最早的焊缝组织图，它适用于常规的不锈钢焊后自然状态的焊缝，其精确度为±4%。借助于舍夫勒（Saeffler)图，可以预控制焊缝金属相的组成，可达到满足使用要求的目的，见图2-1。

图2-1中的铁素体数FN是由磁性测定仪测定的，近似于用金相测定所得出铁素体含量的平均值。

为了使舍夫勒图能针对不同成分的母材与填充金属在混合之后，对可能出现的热裂纹或其冶金缺陷作出预评价，德国人A.沙贝赖特等绘出细化的、专用于焊缝金属的舍夫勒图，见图2-2。图2-2把焊缝金属成分分成几个区，如区域1、2,3及4.例如：当成分为A与成分为B相互焊合，用填充材料成分为C,混合后计算出焊缝成分为D,说明铁素体含量在50%~10%之间，则有良好的抗热裂性能与韧性。

Delong图（图2-3)是在Saeffler图的基础上加以改进的，并在此图中加入了奥氏体形成元素N的作用，更适合于气体保护焊及含氮或控氮不锈钢的焊缝组织。Delong图还进一步提高了估算铁素体含量的精确度（2%),特别是对含有比正常氮含量高的熔敷金属。Delong图以铁素体序数（FN)标示焊缝的铁素体量，但FN最大到18FN,不能满足不断发展的要求，特别是不能满足高铁素体的双相钢及其焊缝组织的要求。

WRC图（图2-4)以铁素体序数（FN)标示焊缝的铁素体量，该图把FN扩大到100FN(相当于80%的铁素体），被认为适合于判断300系列奥氏体和双相不锈钢焊缝组织中的铁素体含量。

Saefler 图、Delong图、WRC图是历年来根据焊缝的奥氏体形成元素碳、氮、锰、镍,以及铁素体形成元素铬、钼、硅、铌等对铁素体的作用，计算铬、镍当量，绘制成的组织图。这些图是在不同时期考虑不同化学元素的影响绘制的，各有其特点，使用时应加以注意。铁素体含量（FN)的预测，只有当焊缝成分包括在ISO-FN线（0~100FN)范围内才会准确（此线绘制在图2-4里），该图的极限决定于已有数据的范围，延长线族将会得出错误的预测。