正佳不锈钢

不锈钢制品管焊缝中的铁素体会带来什么影响?

2021-12-14 14:07:15 正佳不锈钢
       与完全奥氏体不锈钢母材的无磁性不同,焊缝常常有轻微的磁性,这种磁性与焊缝中的铁素体组织有关。不锈钢制品管焊接的主要问题之一是热裂纹,为了减小热裂纹倾向,焊缝的显微结构设计一般含有少量铁素体,铁素体含量的控制主要通过合金成分来实现。奥氏体不锈钢焊缝中含有3%以上的铁素体,可以有效避免凝固裂纹的产生,但过多的铁素体会对使用性能产生不利影响。接下来,细看不锈钢制品管焊缝中的铁素体会带来什么影响?
不锈钢制品管焊缝中的铁素体会带来什么影响?
       一、对腐蚀性能的影响
       焊缝金属的敏化倾向较相应的母材低,焊缝中存在铁素体,其Cr含量高于奥氏体,而且Cr在铁素体中的扩散速度比在奥氏体中快得多,而M23C6碳化物倾向于在凹凸不平的铁素体-奥氏体边界析出,而不是在比较直的奥氏体-奥氏体边界析出,Cr在铁素体中的快速扩散,可以克服晶界的贫铬问题。这些因素大大限制了在含有铁素体的奥氏体不锈钢焊缝中的敏化,从而防止了晶间腐蚀。
       含有少量铁素体的奥氏体不锈钢焊缝金属在大多数腐蚀环境中,其耐蚀性和不含铁素体的对应母材是相当的,但是对于在有机酸中,这些介质会选择性地侵蚀铁素体。焊缝金属中铁素体数大于5FN时,腐蚀将沿铁素体网络进行,使焊缝产生严重破坏。

       二、高温使用的不锈钢
       奥氏体不锈钢焊缝金属中生成的铁素体起了第二相强化作用,相对于母材和热影响区,屈服强度显著提高,而延性相当。增加焊缝金属中的铁素体含量使室温强度显著增加,但使高温强度增加较少。不锈钢制品管在高温环境中,铁素体是有害相。

       1.铁素体的蠕变破坏
       焊缝金属中连续的铁素体网络(FN=10),由于裂纹在铁素体-奥氏体界面上较早地起裂,促使快速地蠕变破坏,应使铁素体含量低于5FN,防止形成连续的铁素体网络。

       2.铁素体的475℃脆化
       Cr含量在15%~70%的Fe-Cr合金,在加热到425℃~550℃温度区间会生成富Cr的铁素体和富铁的铁素体,产生严重的脆化。而奥氏体不锈钢焊缝金属的铁素体相,实质是把铁素体(Cr20~30%和Ni4%~5%)镶嵌在奥氏体母体中,因此在425℃~550℃温度区间长时间停留(约5000h),铁素体相会脆化,硬度增加、塑性和韧性受损。
       大于550℃短时加热,可以消除这种脆化现象,但长时间加热又会引起σ相脆化。

       三、低温性能
       奥氏体不锈钢在低温下表现出很好的强度,延性和韧度。而铁素体在低温下会发生脆性转变,因此在低温工作的不锈钢制品管,其焊缝的铁素体含量要求更低。
       奥氏体不锈钢焊缝中含有少量的铁素体就会使低温韧度降低,当焊缝中铁素体含量达到FN=10时,低温韧度会下降50%。
       不锈钢制品管的低温韧性不仅与铁素体含量有关,而且与焊缝的洁净度关系较大。试验表明,由于碱性低氢型焊条的熔敷金属含氧量低于钛钙型,焊缝韧性也较好;惰性气体保护焊熔敷金属含氧量低于有渣保护,焊缝韧性也较好;超低碳焊接材料的熔敷金属晶间沉淀少,焊缝韧性较好。
       从工艺评定试验的统计结果看,采用普通的奥氏体不锈钢焊条如A132、A102、A137、A107等,-100℃的冲击功一般在30J左右,但温度继续降低到-196℃时,冲击功变化不大,这主要是铁素体在-100℃以上时已经发生了脆性转变,-100℃以下时铁素体仍是脆性相,奥氏体仍然不发生脆性转变,因此冲击功变化不大。
不锈钢制品管焊缝中的铁素体会带来什么影响?
       综上可知,焊后需要进行热处理或在高温使用时,焊缝金属铁素体数(FN),在焊后热处理前测量不超过10FN。当不锈钢制品管用于低于-100℃的低温环境时,按照相关规定进行焊缝低温冲击试验;用于低于-196℃的低温环境时,焊缝铁素体含量低于5FN。当不锈钢制品管用于无磁或特殊腐蚀环境时,则需要按照设计要求进行控制。


参考资料:吉章红—奥氏体不锈钢焊缝铁素体含量对性能的影响



联系方式

  • 联系人:139 2771 6167
  • 服务热线-1:0757-86411166、0757-86411128
  • 服务热线-2:0757-86602198
  • 邮 箱:969335168@qq.com
  • 地 址:广东省佛山市南海区丹灶镇丹灶世海钢材物流中心
正佳不锈钢微信公众号