焊接不銹鋼工藝
焊接不銹鋼工藝
具有不同程度的耐腐蝕性，強度和可加工性的不銹鋼型號的開發是非常受人歡迎的，所以發展很迅速，不銹鋼材料型號也越來越多，但這種發展也導致焊接不銹鋼比焊接傳統碳鋼需要更復雜的技術。
但實際上焊接不銹鋼所需的技術與焊接標準碳鋼所需的技術沒有什么不同，除了兩個例外。首先，必須對不銹鋼加熱和冷卻進行更多的控制。其次，正確匹配填充金屬與被焊材料更為重要。
現在雖然不銹鋼型號種類繁多，但是可以歸類為以下五種類型。
不銹鋼總的歸類是根據它們的微觀結構進行分類、化學結果和鋼材加熱和加工的方式。顯微組織對不銹鋼的強度、延展性與其他物理和化學屬性有很大的影響。
標準加工車間*常見三種不銹鋼。奧氏體不銹鋼是使用*廣泛的，尤其是在典型的機械加工和制造應用中。硬質馬氏體不銹鋼經常用于硬表面處理等高磨損應用。鐵素體不銹鋼比其他形式的不銹鋼便宜，使其成為汽車排氣部件等消費品的*愛。
第四種類型的雙相不銹鋼是奧氏體和鐵素體微觀組織的組合，使其比任何一種組分都更為牢固，但也更難以使用。*后，沉淀硬化不銹鋼還包括其他合金元素，例如鈮，這增加了強度和成本。雙相不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼主要用于高性能應用領域，如航空航天和過程工業。
就像在任何類型的焊接中一樣，在焊接之前清潔不銹鋼是很重要的。然而，需要意識到，僅僅在不銹鋼上使用諸如錘子和刷子之類的工具是多么重要，因為這種材料對任何碳鋼的存在有多敏感。如果使用不銹鋼刷清潔碳鋼，就不要在任何不銹鋼上再次使用。不銹鋼錘子和夾子也是如此。為什么？因為微量的碳鋼會嵌入不銹鋼中，導致其生銹。
同樣，在不銹鋼附近研磨碳鋼會導致問題。懸浮在空氣中的碳鋼粉塵可能會落在附近的不銹鋼上，并導致生銹。這就是為什么保持碳鋼和不銹鋼工作區域分離的好主意。
準備焊接的另一個重要因素是確保有合適的填充材料，這意味著要知道焊接的是什么類型的基礎材料。在許多情況下，使用與基體金屬相同數量的填充金屬一樣容易。比如如果要連接兩塊316L不銹鋼，則可以使用316L焊接料。
作為制造車間中*常見的不銹鋼，奧氏體不銹鋼其實就是300系不銹鋼。雖然這些基材不需要預熱，但是它們具有*高的層間溫度。一旦基礎金屬達到華氏350度，比如如果需要進行多次焊接時，就需要停止焊接并讓材料冷卻下來。
一些300系列不銹鋼被稱為完全奧氏體，例如310、320和330不銹鋼。此時必須小心管理這些材料，以便通過使用低熱輸入工藝和凸面焊接來防止開裂。如果在這些材料上進行平面或凹面焊接，將容易發生開裂。
另一個要考慮的參數是基材和填充金屬的組成。考慮316L不銹鋼。名稱中帶有“L”的等級在大多數應用中通常限于800℉或更低的溫度，但是L并不意味著低溫。它指定低碳含量，通常為0.03％的碳。
*受歡迎的奧氏體不銹鋼牌號是304，但是選擇一種填充金屬與這種母材一起使用是不太簡單的，因為沒有304填充金屬。相反，在這種情況下使用的填充金屬是308L。它具有稍微不同的化學性質，允許填充金屬經歷與焊接相關的快速固化和冷卻而不會開裂。
另一個例子是321不銹鋼，該型號中會包括少量的鈦。但是，填充金屬中的任何鈦在焊接過程中都會被燒毀。在這種情況下，適當的填料是347，其化學性質與321相似，但鈦被鈮取代。
在焊接不銹鋼加工工藝中，針對馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼等不銹鋼類型也有相應的注意事項，下面就來具體講述下。
馬氏體類型的不銹鋼與覆蓋層相比用于接合較少，并且用于建立耐磨材料。它們通常具有*小的層間溫度。這種材料的一個普遍應用是使連鑄機中使用的鋼卷恢復原狀。一旦輥子磨損超過某一點，他們使用馬氏體鋼絲重新表面。在軋輥開始焊接之前，使用焊槍或電阻加熱器將軋輥加熱到400至600華氏度。一旦焊接開始，溫度不能降至低于預熱溫度。馬氏體不銹鋼在冷卻時變得非常硬且脆，這對于耐磨性而言是非常好的，但是在制造時對于焊縫是很難的。保持高于*小夾層溫度可以使焊縫周圍的區域冷卻得太快。
在焊接馬氏體不銹鋼時，必須達到準確的預熱溫度，并在焊接的整個過程中保持*低的層間溫度。否則產品*終可能會出現裂縫。
和許多其他不銹鋼品種一樣，如果要加入馬氏體不銹鋼，可能會使用相同數量的填充金屬。在某些應用中，奧氏體不銹鋼填充金屬可用于相應連接。對于經常放在碳鋼上的覆蓋層，410是一種標準的填充金屬選擇。但不論作業類型如何，馬氏體填充金屬焊接成功的關鍵在于預熱和緩冷。
至于鐵素體不銹鋼，大多數都應用在汽車領域。在這個應用中使用的兩個*常見的牌號是409和439。鐵素體不銹鋼的厚度通常在1/4英寸或更小，所以大多數焊接材料都是一次焊接完成的。這點非常好，因為焊接鐵素體不銹鋼是*成功的低熱量輸入，*高層間溫度為華氏300度。如果違反了這條準則，那在高熱量輸入下，材料開始經歷晶粒生長并且可能很快失去強度。在較不常用的焊接較厚的鐵素體不銹鋼中，要特別小心限制熱量輸入。除此之外，將填充材料等級與基礎金屬等級相匹配，并且焊接結果應該很好。
在雙相不銹鋼焊接方面，過多的熱量也會對雙相不銹鋼產生不利影響，這主要因為雙相不銹鋼的化學成分的復雜性。這種不銹鋼具有奧氏體和鐵素體不銹鋼的部分，這也使得選擇填充金屬有點困難。很多類型的雙相不銹鋼基礎金屬不能用作填充金屬，這主要是因為填充金屬比基礎金屬冷卻得快得多。略微調整化學成分使焊縫具有與母材類似的強度和材料特性。
其中一個例子是2205雙相不銹鋼，一種含有一些鎳的雙相不銹鋼。使用的填充金屬是2209，因為它會產生與基體金屬具有相似數量的鐵素體和奧氏體的焊縫，從而引發焊接問題。另一個例子是2507雙相不銹鋼，此時可以焊接2594填充金屬。
另外有時可能需要焊接不同的金屬或未知的材料，例如在進行現場維修時。幸運的是，填充金屬已經被專門設計用于這種情況的化學物質所開發。例如，想加入304L不銹鋼和碳鋼的情況并不少見。在這種情況下，請考慮使用309L填充材料，對于高達750華氏度的不同金屬來說，這可能是一個不錯的選擇。
如果對基本金屬成分不確定，請考慮專門為維修開發的電極之一，如312不銹鋼電極。這些焊接電極以各種商標命名，具有**的兼容性，具有高強度，耐腐蝕性和延展性的化學成分。它們也與大多數類型的基本金屬兼容。而事實是，312電極和其他像他們一樣的工作。不足之處是它們可能要比標準的氣體保護電弧焊（GMAW）電線高三到四倍。
在焊接不銹鋼時，重要的是要監測焊接金屬和母材的溫度。如果不能保持在指定的溫度范圍內，就可能會遇到性能問題。焊接時有三種方法可以檢查鋼的溫度：溫度指示棒具有準確確認溫度的長期記錄。但是，它們的范圍是有限的，并且對于每個目標溫度需要不同的棒。
電子紅外測溫儀能夠快速，遠距離感測鋼的表面溫度。他們需要清晰的視線，這通常不是問題。有光澤的表面和其他與光線相關的條件可能會導致錯誤的讀數，距離表面的距離也會發生變化。但是大多數使用這種設備的人已經學會了適應這種怪癖。
電子表面溫度探頭提供了第三種溫度監測手段。他們可以提供不同長度的手柄，讓您觸摸金屬的閱讀。有些也可以安裝在工件上。運行測試焊接時，這是一個理想的設置，因為它可以連續監測溫度，甚至可以在整個焊接過程中打印金屬溫度圖。
