马氏体耐热钢的焊接

出处：按学科分类—工业技术 江苏科学技术出版社《焊工简明实用手册》第515页（1571字）

1．马氏体耐热钢的分类牌号及性能

当耐热钢合金元素总量超过10%时，供货状态下的组织为马氏体，称为马氏体耐热钢。表7．6－5部分马氏体耐热钢钢号及常温力学性能。

表7．6－5 部分马氏体耐热钢钢号及常温机械性能

2．马氏体耐热钢的焊接

马氏体耐热钢焊接性比珠光体耐热钢差，主要问题是焊接冷裂纹倾向很大，焊接热影响区存在软化带。此外，还有回火脆性问题。

可采用各种焊接方法焊接马氏体耐热钢。但由于钢的冷裂倾向大，对氢致延迟裂纹非常敏感。因此，必须严格保持在低氢甚至超低氢条件下焊接，同时还应保持较低的冷却速度。最常用的焊接方法是TIG焊和MIG焊。

马氏体的耐热钢焊接工艺特点：

①为了确保接头的使用性能要求，焊缝的化学成分应力求和母材成分相接近。最好焊缝中没有铁素体存在。对于简单成分的Cr13型马氏体耐热钢，焊缝成分调整的余地不大，一般都选用与母材金属相同的填充金属，但必须严格控制C、S、P和Si的含量。减少碳，有利于降低淬硬性；S、P会增大热裂和冷裂敏感性；Si在Cr13型钢中会促成粗大的铁素体组织。焊缝中加入少量的Ti、N和Al则有利于细化晶粒。对于以Cr12型为基的多元合金强化的马氏体耐热钢，由于主要化学成分多为铁素体化元素，如Mo、W、V、Nb等，为了保证焊缝全部为均一的马氏体组织，必须加入适量的奥氏体化元素进行平衡，如C、Ni、Mn和N等。但要注意，增加C和Mn会使马氏体开始转变温度(Ms)明显下降，对防止冷裂纹不利，故其含量需控制在最佳范围。常用马氏体耐热钢焊接材料选用见表7．6－6。

表7．6－6 常用马氏体耐热钢焊接材料选用

当焊件高温预热和热处理困难，且接头性能允许不同于母材时，为了防止冷裂纹产生，可选用奥氏体钢焊接材料，使焊缝金属成为奥氏体组织以提高抗裂性能，但这种异质接头，在熔合区会产生较大的界面热应力。

②预热和焊后热处理。马氏体耐热钢冷裂纹倾向大，焊前预热和保持层间温度是防止其产生裂纹的有效措施。预热温度应根据钢的碳含量、接头厚度和拘束度以及焊接方法来确定。通常是在保证不裂的前提下预热温度尽可能降低。

为了降低马氏体耐热钢焊缝金属和热影响区的硬度、改善韧性或提高强度，同时消除焊接残余应力，焊后应进行热处理。马氏体耐热钢一般是在调质状态下焊接，所以焊后只需回火处理，回火温度不得高于母材调质的回火温度。但得注意焊后不能立即进行热处理，而是焊后缓冷到100～150℃，保温0．5～2h，随后立即回火。这是因为在焊接过程中奥氏体可能尚未完全转变，如果焊后立即回火、会沿奥氏体晶界沉淀碳化物，并发生奥氏体向珠光体转变，这样的组织很脆。但又不能等到完全冷却到室温后再进行回火，因可能产生延迟裂纹。

回火热处理的温度如表7．6－7，如果使用奥氏体钢焊接材料时，预热温度可降低150～200℃或不预热，焊后也可不热处理。

表7．6－7 马氏体耐热钢焊前预热温度和焊后热处理温度