低、中合金耐熱鋼的焊接性如何?焊接時容易出現哪些問題?
低、中合金耐熱鋼的焊接性與低碳低合金調質鋼相近。這類鋼焊接時的主要問題是裂紋、接頭產生的脆化和軟化問題。
1、裂紋問題
(1)冷裂紋 為了提高鋼的耐熱性,鋼中加入了量的Cr、Mo、V、W、Nb、Ti等元素。這些元素中有許多元素能顯著提高鋼的淬硬性,例如,主加元素Cr的淬硬性比較大,主加元素Mo的淬硬作用比Cr還要大,差不多大50倍,因此,這類鋼具有的冷裂傾向,尤其是中合金耐熱鋼有相當的空淬傾向,其冷裂傾向更大一些。
(2)再熱裂紋 鋼中常加入的Cr、Mo、V、Ti、Nb等合金元素均是碳化物形成元素,焊接時,在熱影響區的粗晶區內,由這些元素形成的碳化物固溶到金屬中,焊後,由於冷卻速度比較大,不能充分析出,當接頭再次受到高溫加熱時,這些元素重新形成沉淀相在晶內彌散析出,使晶內得到強化,因而易在相對薄弱的晶界產生再熱裂紋。
此外,如果焊縫中碳的含量偏高,也會產生熱裂紋。
2、焊接接頭的回火脆性問題 許多鉻鉬鋼及其焊接接頭在350~500℃溫度範圍長期運行過程中,產生缺口衝擊韌度劇烈降低現象,這是由回火脆性引起的。產生回火脆性的原因現已查明,主要是由於在回火脆性溫度範圍長時間加熱後,P、As、Sn、Sb等雜質元素在奧氏體晶界偏析並引起晶界弱化所致。此外,以回火脆化性的Mn、Si元素也有關係。因此,嚴格控制鋼材和焊縫中有害雜質的含量和降低Mn、Si的含量是解決回火脆性問題的有效措施。
3、焊接接頭軟化問題
焊接接頭軟化區主要產生在經正火加回火或經調質處理的鋼的熱影響區中,其部位在峰值溫度超過原始回火溫度的區域。鋼的強度越高,焊後軟化程度越大。這個部位常常是某些耐熱鋼在長期高溫工作時產生斷裂的部位。在宏觀金相試片上可以看到這個部位是一條明顯的“白帶”,而在光學顯微鏡和電鏡下觀察,該部位除了大部分是鐵素體外,有已發生聚集的碳化物,還有奧氏體分解產物,也可以看到微細的嵌鑲塊,從而使這一部位的硬度明顯降低。為了減小軟化程度,應盡量減小接頭在AC1 附近停留的時間。