第一、不锈钢棒材各种元素作用
不锈钢棒材的元素很多,其各种元素作用如下:
1、加钛或铌:加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。
2、钼和铜:钼和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。
3、硅:硅是形成铁素体的元素,在一般不锈钢中为常存杂质元素。
4、钴:在一般不锈钢中加钴作合金元素的也不多,加钴,目的并不在于提高耐腐蚀性能而在于提高硬度,因为这种不锈钢的主要用途是制造切片机械刃具、剪刀及手术刀片等。
5、硼:含硼的铬镍奥氏体不锈钢在原子能工业中有着特殊的用途。利用磷对钢的强化作用,也有加磷作为时效硬化不锈钢的合金元素。
6、硫和硒:硫和硒提高不锈钢的切削性能,是因为它们降低不锈钢的韧性,硫与硒均降低不锈钢的耐腐蚀性能,所以实际应用它们作为不锈钢的合金化元素的很少。
7、稀土元素:稀土元素应用于不锈钢,目前主要在于改善工艺性能方面。
第二、不锈钢棒材性能要求
关于不锈钢棒材性能要求主要有六个:
 
1、优良热塑性和红硬性,不锈钢棒材能承受较大的变形抗力和激烈摩擦的作用;
2、良好的耐热疲劳性能,使不锈钢棒材适于多向模锻急冷、急热的工作条件;
3、具有较好的回火稳定性,可使不锈钢棒材在生产时不因受热而降低硬度;
4、热处理的淬透性要好,保证不锈钢棒材达到必需且均匀的机械性能;
5、较好导热性和抗氧化性,以避免不锈钢棒材表面升温过高而降低其力学性能和表面粗糙度;
6、材料的加工工艺性能好,包括切削加工和热加工的性能。
第三、不锈钢棒材焊接热裂纹原因
导致不锈钢棒材焊接热产生裂纹的原因主要是从两个方面进行分析:
1、冶金方面
1)焊缝有害杂质的控制:严格控制硼、硫、磷等有害元素含量。对于不允许存在铁素体的纯奥氏体焊缝,可以加入适当的锰,少许的碳、氮,同时减少硅的含量。
2)改善焊缝结晶形态:焊缝金属或母材中增添一定数量的铁素体组织,形成两相组织,有效防止热裂纹产生。
3)焊条和焊剂:不锈钢棒材材参照母质,采用低碳或超低碳以及含钛、铌等稳定化元素的焊材。
对Cr/Ni≥1的奥氏体耐热不锈钢棒材,不锈钢一般采用奥氏体-铁素体不锈钢焊条,以焊缝金属含2-5%铁素体为宜;对Cr/Ni<1的奥氏体耐热钢,应保证焊缝金属具有与母材化学成分大致相近的同时,增加焊缝金属中的Mo、W、Mn元素含量。
对于工作温度在300℃以上、有较强腐蚀性的介质,应采用含有Ti或Nb稳定化元素或超低碳不锈钢焊条;对于含有稀硫酸或盐酸的介质,常选用含Mo或含Mo和Cu的不锈钢焊条;对工作介质腐蚀性弱或仅为避免锈蚀污染的不锈钢设备,可采用不含Ti或Nb的不锈钢焊条。
对于低温条件下工作的奥氏体不锈钢棒材,应采用纯奥氏体焊条,也可选用镍基合金焊条。
2、工艺方面
1、选择正确的焊接工艺参数:奥氏体不锈钢棒材焊接应选用小电流、快速焊方式;多层焊时,为防晶粒长大,要等前一层焊缝冷却后再焊接次一层焊缝;厚板焊接时,为加快冷却,可从焊缝背面喷水或用压缩空气吹焊缝表面。
2、降低接头刚度和拘束度:设计上减小结构的板厚,合理布置焊缝;在施工上合理安排焊件的装配顺序和每道焊缝的先后顺序,避免每条焊缝处在刚性拘束状态焊接,设法让每条焊缝有较大的收缩自由。
3、预热:当奥氏体不锈钢棒材的刚性极大时,有时候也要进行预热,以防裂纹产生,而且裂纹的倾向会随着预热温度的升高而降低。