uz低碳钢芯不锈钢焊条的配方设计.doc
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1、低碳钢芯不锈钢焊条的配方设计 焊接原理课程设计任务书 机电工程学院 专 业 课 程 设 计 任 务 书 焊接原理课程设计任务书 目 录 0 引言. 错误!未定义书签。 1 0Cr18Ni9不锈钢焊缝金属的性能及可焊性分析 . 3 1.2 0Cr18Ni9不锈钢焊缝金属的性能 . 3 121 容易出现热裂纹 . 3 1.22 晶间腐蚀 . 3 1.23 应力腐蚀开裂 . 4 1.24 焊缝金属的低温脆化 . 4 1.25 焊接接头的 相脆化 . 4 1.3 0Cr18Ni9不锈钢的可焊性分析 . 4 2 焊条的制造工艺流程. 错误!未定义书签。 2.1 焊芯制备及原材料准备 . 错误!未定义书签
2、。 2.2药皮配料及压涂 . 错误!未定义书签。 2.3 烘焙 . 错误!未定义书签。 3 焊条的配方设计 . 5 3.1合金化方式 . 6 3.2 焊芯的选定 . 6 3.3 . . 3.5 药皮配方的初步拟定. 错误!未定义书签。 4 试验的调整 . 错误!未定义书签。 4.1药皮的类型和渣系的选择 . 错误!未定义书签。 4.1.1药皮的类型 . 6 4.1.2渣系的选择 . 6 4.2 药皮配方的确定 . 7 5 焊条配方的调试及工艺性能的测试 . 错误!未定义书签。 5.1焊条配方的调试 . 错误!未定义书签。 5.2 焊条的工艺性能测试结果 . 错误!未定义书签。 5.3 焊条熔敷
3、金属的化学成分测试 . 错误!未定义书签。 6结论 . 错误!未定义书签。 参考文献. 错误!未定义书签。 焊接原理课程设计任务书 1 0Cr18Ni9不锈钢焊缝金属的性能及可焊性分析 1.1 0Cr18Ni9不锈钢的性能 0Cr18Ni9不锈钢是应用最为广泛的一种铬-镍不锈钢,具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性。在大气中耐腐蚀,如果是工业性气氛或重污染地区,则需要及时清洁以避免腐蚀。 该钢适合用于食品的加工、储存和运输。具有良好的加工性能和可焊性。 0Cr18Ni9不锈钢是使用最多的一种奥氏体型不锈钢,该钢不能采用热处理得到强化,但经过冷加工变形可达到提高强度的目的。0Cr18Ni
4、9不锈钢的化学成份如表1.1.1。 该钢具有良好的冷、热加工性能,无磁性,有很好的低温性能,并具有在氧化酸性(HNO3)中优良的耐蚀性。其焊接件有较好的耐晶间腐蚀性,在碱液、大部分无机酸和有机酸及大气、水、蒸汽中均有好的耐蚀性。该钢的冷、热加工性能良好,可生产锻件、棒材、板、带、丝,可用各种通过焊接方法焊接。0Cr18Ni9不锈钢因各种性能优良,因而在不锈钢中用量最大,使用面最广。适用于石油化工、轻工、纺织、核工业中,用于制造深冲成形件及输送腐蚀介质管道、容器、结构件,也可用于制造无磁、低温设备零件。0Cr18Ni10钢具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能,冲压弯曲等热加工性好,无热处
5、理硬化现象,无磁性。0Cr18Ni9不锈钢管的力学性能如表1.1.2。 表1.1.2 0Cr18Ni9不锈钢的力学性能 1.2 0Cr18Ni9不锈钢焊缝金属的性能 121 容易出现热裂纹 防止措施:(1)尽量使焊缝金属呈双相组织,铁素体的含量控制在3- 5%以下。(2)尽量选用碱性药皮的优质焊条,以限制焊缝金属中S、P、C等的含量。 1.22 晶间腐蚀 根据贫铬理论,焊缝和热影响区在加热到450- 850敏化温度区时在晶界上 焊接原理课程设计任务书 析出碳化铬,造成贫铬的晶界,不足以抵抗腐蚀的程度。 防止措施:(1)采用低碳或超低碳的焊材,如A002、A137、A132 等;(2)由焊丝或焊
6、条向焊缝熔入一定量的铁素体形成元素,使焊缝金属成为奥氏体+ 铁素体的双相;(3)减少焊接熔池过热,选用较小的焊接电流和较快的焊接速度,加快冷却速度;(4)对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件进行焊后稳定化退火处理。 1.23 应力腐蚀开裂 应力腐蚀开裂是焊接接头在特定腐蚀环境下受拉伸应力作用时所产生的延迟开裂现象。 防止措施:(1)合理制定成形加工和组装工艺,尽可能减小冷作变形度,避免强制组装;(2)合理选择焊材,焊缝与母材应有良好的匹配,不产生任何不良组织;(3)采取合适的焊接工艺,保证焊缝成形良好,不产生任何应力集中或点蚀的缺陷;(4)消除应力处理,焊后热处理,如焊后完全退火,在难以实施热处理时
7、采用焊后锤击或喷丸等;(5)生产管理措施,介质中杂质的控制,如O2、N2、H2O 等;(6)防蚀处理,如涂层、衬里或阴极保护等。 1.24 焊缝金属的低温脆化 对于奥氏体不锈钢焊接接头,在低温使用时,焊缝金属的塑韧性是关键问题。此时,焊缝组织中的铁素体的存在总是降低低温韧性。 防止措施:通过选用纯奥氏体焊材和调整焊接工艺获得单一的奥氏体焊缝。 1.25 焊接接头的 相脆化 焊件在经受一定时间的高温加热后会在焊缝中析出一种脆性的 相,导致整个接头脆化,塑性和韧性显著下降。 相的析出温度范围650-850。在高温加热过程中, 相主要由铁素体转变而成。加热时间越长, 相析出越多。 防止措施:(1)限
8、制焊缝金属中的铁素体含量(小于15%);(2)采用 小规范,以减小焊缝金属在高温下的停留时间;(3)对已析出的 相在 条件允许时进行固溶处理,使 相溶入奥氏体。 经过以上对0Cr18Ni9奥氏体不锈钢的性能分析,初步拟定焊缝金属的合金成分,如表1.2.1。 2 0Cr18Ni9不锈钢的可焊性分析 0Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢,其组织为奥氏体(A)加3-5 铁素体(F )。它具有良好的塑性和高温、低温性能。它在焊接热循环的作用下,主要显示出以下基本要求: 焊接过程中采用小的线能量输入,减小热影响区范围,加快焊缝及热影响区的冷却速度对不锈钢的焊接是有益的。 用0Cr18Ni9焊接时导热系数小,
9、存在过热区,也容易造成热影响区的晶 焊接原理课程设计任务书 粒长大。焊缝高温停留时间过长,在高温状态下Cr和C形成化合物,在高温区就形成了贫铬层,也会导致焊缝的枝晶倾向加剧。因此要求尽量选择线能觉输入较小的焊接方法。 由于导热系数小而线膨胀系数大,自由焊态下焊接易产生较大的变形,选用能量集中,热影响区窄的焊接方法能在一定程度上减少焊接变形。 0Cr18Ni9的含碳量很小,在加上它属于高合金钢碳当量法对它焊接性能的估算是不怎么准确的。因此我们不用碳当量对它的焊接性进行分析。 0Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢,这类钢有具有交高的变形能力并不可淬硬,而且它的含碳量又很底,所以总的来说焊接性还是不错的
10、。但是由于热导率低,热膨胀系数大,局部加热时温度分布不均匀,收缩量大等都将使接头在焊接过程中产生交大的内应力。在焊接的时候应该注意这方面的问题,焊接时尽量避免或减少这种受热不均显现的发生,焊接的速度也应该适当的快点。 为确保不锈钢焊缝的力学性能和耐腐蚀性能,首先要保证焊缝金属的化学成分。 (1) C含量的控制 C在焊缝中存在时容易形成碳化铬,使奥氏体晶粒界面上贫Cr,从而降低了金属的耐晶间腐蚀性能,破坏了晶粒间的连接作用,易形成腐蚀裂纹。因此,在配方设计过程中,将C含量控制得愈低愈好,一般控制在w(C)86.69%为宜。 (2) Si、Cr含量的控制 Si、Cr是铁素体形成元素,使焊缝形成(F
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