不锈钢中铁素体的作用

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γ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α铁素体和δ铁素体。α铁素体：C溶解在α铁形成的间隙固溶体.δ铁素体：C溶解在δ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α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：E309L+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δ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550℃～900℃区间，易使E-347堆焊层中的铁素体发生δ—σ的转变，Cr－Mn－Ni的存在将使形成σ相的倾向增大，σ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FERITSCOPEFMP30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δ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5～45℃。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50mm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/T1954-2008《铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体含量测量方法》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（δ）：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。FN≤20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5mm～10mm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（RCCMM1000)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。