不锈钢中铁素体的作用.ppt

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1、铁素体在奥氏体不锈钢中的作用,吕秀乾,概述作用与控制测量方法,主要内容,磁性法,金相法,化学分析法,不锈钢,定义：不锈钢是指在空气、水、酸、碱等腐蚀介质中具有高的化学稳定性的钢。性能：较高耐腐蚀性、良好力学性能和工艺性能。分类：组织结构、化学成分、用途、功能等。按钢的组织结构分类：如奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢等。按钢中主要化学元素分类：如铬不锈钢，铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢、超低碳不锈钢等。按钢的性能特点和用途分类：如高强度不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢；耐硝酸不锈钢等。按钢的功能特点分类：如低温不锈钢、易切削不锈钢等,不锈钢,在实际应用中，常按组织结构和化学元素两者结合的分

2、类方法。1、奥氏体不锈钢 2、铁素体不锈钢 3、奥氏体-铁素体双相不锈钢 4、马氏体不锈钢 5、沉淀硬化型不锈钢,术语解释,奥氏体：C溶解在铁形成的间隙固溶体，具有面心立方晶体结构，没有磁性。铁素体分为铁素体和铁素体。铁素体：C溶解在铁形成的间隙固溶体.铁素体：C溶解在铁形成的间隙固溶体。铁素体具有体心立方晶体结构，有磁性.马氏体：C溶解在铁形成的过饱和间隙固溶体。马氏体具有磁性。,GB/T20878-2007不锈钢 耐热钢 牌号及化学成分,八角垫S30403、连接法兰S32168凸台堆焊E347焊评 12Cr2Mo1R+堆焊316L法兰盖 连接法兰（0Cr18Ni9Ti）容器内壁双层堆焊：E

3、309L+E347,不同牌号对照,铁素体作用与控制,奥氏体不锈钢焊缝中铁素体起着极其重要的作用。奥氏体不锈钢焊缝中常常需要形成一定数量 相铁素体（3FN 10FN）优点：1、防止热裂纹。铁素体是对 S、P、Si 和 Nb 等元素溶解度较大，能防止这些元素的偏析和形成低熔点共晶，从而阻止凝固裂纹产生。,2、提高焊接接头的耐腐蚀性能（晶间腐蚀和应力腐蚀）。缺点：1、铁素体含量过高，将造成堆焊层材料脆化，降低材料的韧性，容易产生裂纹等缺陷，造成脆性破坏.2、过高铁素体将造成奥氏体抗腐蚀性能下降。铁素体与奥氏体的电极电位不同，铁素体数量超过某一限度后，会使点蚀倾向正大。,晶界腐蚀,原因,在550900

4、区间，易使E-347堆焊层中的铁素体发生的转变，CrMnNi的存在将使形成相的倾向增大，相的形成会造成奥氏体贫Cr，因而使金属脆化和抗腐蚀性能下降。另外，母材中的碳通过熔合线向不锈钢堆焊层金属迁移及形成马氏体区，从而形成堆焊层的脆化。,如何控制手工电弧焊焊接过程中铁素体含量,1、熔敷金属中铁素体含量随着电弧电压的升高（拉长电弧）而急剧下降。焊接电压是影响铁素体含量的主要因素。（N和Cr的影响）2、熔敷金属中铁素体含量随着焊接电流的提高而降低。3、熔敷金属中铁素体含量随着冷却速度的加快而有所提高，随着层间温度的升高而有所降低。4、焊接角度对熔敷金属中铁素体含量有一定影响。,1808热高压分离器和

5、1800柴油加氢,1808热高压分离器容器内壁耐腐层堆焊前应作焊评，焊评试板在热处理前，应分别采用磁性法和化学分析法（WRC-1992)测铁素体数，两种方法测铁素体数应有较好的一致性。如果铁素体含量达到10FN，应在最终焊后热处理后用金相法检测，无连续的铁素体网状组织存在事才认为合格。1800柴油加氢应按化学分析法（WRC-1992),磁性法,磁性法：利用不锈钢中铁素体含量与铁磁性成正比的关系，采用专门的磁性测量仪直接测量。,德国菲希尔FMP30铁素体测量仪,技术规格,工作原理,FERITSCOPE FMP30 依据磁感应方法进行测量。线圈产生的磁场区域与工件内的磁性部件相互作用，磁场区域的变

6、化第二个线圈内产生感生电压，该电压与铁素体含量成比例关系，然后评估该电压。所有的磁性部件，也就是说，除了铁素体，还包括其转化形式马氏体都能被识别。,注意的问题,1、现场检测铁素体前，需按照说明书对铁素体测定仪进行校准。2、测量前被测物表面必须干净，无液渍、油渍、腐蚀性溶液等，仪器使用温度为545。3、在测量过程中，仪器的探头应垂直轻触待测物表面，避免用力撞击，严禁探头在被测面上拖动。两次测量之间，探头必须离开被测面50 mm以上，以保证测量准确。4、测量时应保证排除仪器附近强磁性物质对测量结果的影响，磁性物质距离侧头在18mm以外。,标准,GB/T 1954-2008铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体

7、含量测量方法 1、本标准适用于奥氏体型、奥氏体-铁素体型铬镍不锈钢焊缝金属。2、本标准规定的磁性法不适用奥氏体不锈钢铸件和锻件。铁素体（）：直接由液态金属凝固结晶而形成的高温铁素体，并被保留到室温。铁素体数（FN）：人为选定用来表示A不锈钢、F-A不锈钢焊缝金属铁素体含量的标准化数值。,磁性法以铁素体数（FN）表示A不锈钢和A-F不锈钢焊缝中铁素体含量。1、焊条电弧焊熔敷金属的测量。2、其它熔敷金属试样测量。3、产品焊缝的测量。产品焊缝和堆焊金属可直接在产品焊缝和堆焊层上测量。,测量部位,1、在待测表面沿焊道长度方向不同的位置至少测量六个读数。测量过程中不应有振动，测头应接触测试面并保持垂直。

8、FN20的堆焊层，每个测量位置取五个读数的平均值作为测量结果。FN20每个测量位置取五个读数中的最大值作为测量结果。至少6个测量位置的平均值作为试样的测量结果。2、产品焊缝和堆焊金属，测量部位按技术条件，在选定的部位上每隔5mm10mm取一个测量点，测量按1进行。,3、对于长焊缝和大面积堆焊，应按一定比例抽测，抽测部位应具有代表性，测量点应均匀分布。4、测量过程中发现铁素体分布不均匀，应在测量结果中分别给出平均值、最高值、和最低值及其部位。5、测量过渡层时，应以其最外层两焊道搭接区作为测量部位。测量仪及自带标准块应定期用马格尼仪或二级标样校准。仪器使用前，应先使用标准块校准。,金相法,在金相显

9、微镜下观察铁素体在奥氏体中的分布情况和所占体积的比例。通常用铁素体百分比(%)金相法制备试样后，采用金相割线法和金相标样图谱来测量铁素体体积百分比。一般取三个金相试样，每个试样测10个有代表性视场，取平均值作为该试样测量结果，再以三个试样测量结果平均值作为最后测量结果。测量过程中发现铁素体不均匀，在测量结果中给出平均含量、最高含量和最低含量并加以说明。,金相标样图谱属于近似的或半定量的金相方法，只能给出铁素体含量大致范围。另外，其试样制备、取样部位、数量、评定结果与割线法有关规定相同。,化学分析法,根据材料的化学成分，按照计算公式分别算出铬当量和镍当量，然后根据图谱找到铁素体含量值。目前不锈钢

10、组织图有谢夫尔图（舍夫勒图）、德龙图和1992版WRC曲线图。这个方法的难点是需要准确地测定待测件的化学成分。采用何种图和相应的计算公式来确定Cr当量和Ni当量是该法的关键。,铬当量和镍当量,铁素体形成元素：Cr、Mo、Si、Ti、Nb等；奥氏体形成元素：C、N、Ni、Mn、Cu等。铬当量Cr=Cr+1.5Mo+2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+5V+0.75W 镍当量Ni=Ni+Co+0.5Mn+30C+25N+0.3Cu 铬当量和镍当量的综合作用结果决定不锈钢的组织 组织状态图。,谢夫尔图,德龙图,1992版WRC曲线图,三种图比较,三种图使用于不锈钢的铸件、锻件或变形件、也适用于焊缝组织评定，但精确度不同。谢夫尔图没有考虑N元素的影响，主要适用于阀门主体（铸锻件）材料铁素体含量的评定，也适用于1、2、3级核安全设备中的承压铸件（RCCM M1000)德龙图适用于含氮或者控氮不锈钢及气体保护焊的焊接组织。WRC(1992)以铁素体序数（FN)表示铁素体含量，该图已经把FN扩大到100FN，主要适用于双相不锈钢（铁素体和奥氏体各占50%左右）三种图计算出来的都是铁素体含量的近视值。,三种方法的比较,常规金相方法，很费时间，成本相当高、测量误差也较大。磁性法操作简单、速度快，精确度高。化学分析法需要准确地测定待测件的化学成分，且误差也较大。,Thank You!,