一、 316L與SUS304材料焊接性分析
1、316L焊接性
316L不銹鋼是超低碳純奧氏體不銹鋼,焊接性能較好,不易產(chǎn)生晶間腐蝕,但由于不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小,線膨脹系數(shù)大,焊接接頭在冷卻過程中會(huì)形成較大的拉應(yīng)力,焊接熱輸入較大,冷卻速度較慢時(shí)易產(chǎn)生熱裂紋、腐蝕開裂和變形。 316L不銹鋼可采用所有標(biāo)準(zhǔn)的焊接方法進(jìn)行焊接,焊接時(shí)可根據(jù)用途,分別采用316Cb、316L或309Cb不銹鋼填料棒或焊條進(jìn)行焊接;在常用的焊接方法中,MIG和TIG焊的熱輸入較小,且氬氣流除了保護(hù)高溫金屬外,還具有一定的冷卻作用,提供焊縫的抗裂能力,減少焊接變形。
316L不銹鋼,不需要進(jìn)行焊后退火處理(奧氏體不銹鋼焊后一般不作消除應(yīng)力退火熱處理。主要原因是:
(1)、奧氏體不銹鋼塑性、韌性相當(dāng)好,無需通過焊后消除應(yīng)力退火熱處理恢復(fù)其性能;
(2)、450~850℃溫度區(qū)間是奧氏體不銹鋼的敏化溫度,奧氏體不銹鋼長(zhǎng)時(shí)間在此區(qū)間加熱,會(huì)使其耐腐蝕性能下降。若焊縫含有鐵素體,還有可能產(chǎn)生475℃脆性和σ脆性相。焊后消除應(yīng)力退火熱處理剛好落在此溫度區(qū)內(nèi)(固溶處理和穩(wěn)定化處理除外)。
在特殊的情況下,需作焊后消除應(yīng)力退火熱處理:
(1)、為了穩(wěn)定設(shè)備零部件的幾何形狀,需消除焊接殘余應(yīng)力;
(2)、設(shè)備工作在有產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕傾向的環(huán)境,需消除拉伸殘余應(yīng)力。)
2、304焊接性
奧氏體型不銹鋼以18%Cr‐8%Ni鋼為代表,也就是304不銹鋼,原則上不須進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理。一般具有良好的焊接性能。但其中鎳、鉬的含量高的高合金不銹鋼進(jìn)行焊接時(shí)易產(chǎn)生高溫裂紋。另外還易發(fā)生σ相脆化(Fe‐Cr金屬間化合物),在鐵素體生成元素的作用下生成的鐵素體引起低溫脆化,以及耐蝕性下降和應(yīng)力腐蝕裂紋等缺陷。經(jīng)焊接后,焊接接頭的力學(xué)性能一般良好,但當(dāng)在熱影響區(qū)中的晶界上有鉻的碳化物時(shí)會(huì)極易生成貧鉻層,而貧鉻層出現(xiàn)將在使用過程中易產(chǎn)生晶間腐蝕。為避免問題的發(fā)生,應(yīng)采用低碳(C≤0.03%)的牌號(hào)或添加鈦、鈮的牌號(hào)。為防止焊接金屬的高溫裂紋,通常認(rèn)為控制奧氏體中的δ鐵素體肯定是有效的。一般提倡在室溫下含5%以上的δ鐵素體。對(duì)于以耐蝕性為主要用途的鋼,應(yīng)選用低碳和穩(wěn)定的鋼種,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮负鬅崽幚恚欢越Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度為主要用途的鋼,不應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理,以防止變形和由于析出碳化物和發(fā)生δ相脆化。
二、 316L與SUS304材料耐腐蝕性分析
1、316L耐腐蝕性
316L不銹鋼是含鉬不銹鋼種。
耐腐蝕性能優(yōu)于304不銹鋼,在漿和造紙的生產(chǎn)過程中具有良好的耐腐蝕的性能。而且316不銹鋼還耐海洋和侵蝕性工業(yè)大氣的侵蝕。耐熱性 在1600度以下的間斷使用和在1700度以下的連續(xù)使用中,316L不銹鋼具有好的耐氧化性能。 在800-1575度的范圍內(nèi),不要連續(xù)作用316L不銹鋼,但在該溫度范圍以外連續(xù)使用316不銹鋼時(shí),該不銹鋼具有良好的耐熱性。
316L不銹鋼的耐碳化物析出的性能比316不銹鋼更好,可用上述溫度范圍。 316L作為316鋼種的低C系列,除與316鋼有相同的特性外,其抗晶界腐蝕性優(yōu)。是316鋼的用途中,對(duì)抗晶界腐蝕性有特別要求的產(chǎn)品。
2、304耐腐性
304不銹鋼具有優(yōu)良的不銹耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能。對(duì)氧化性酸,在實(shí)驗(yàn)中得出:濃度≤65%的沸騰溫度以下的硝酸中,304不銹鋼具有很強(qiáng)的抗腐蝕性。對(duì)堿溶液及大部分有機(jī)酸和無機(jī)酸亦具有良好的耐腐蝕能力。
在空氣中或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼,不銹鋼是具有美觀的表面和耐腐蝕性能好,不必經(jīng)過鍍色等表面處理,而發(fā)揮不銹鋼所固有的表面性能,使用于多方面的鋼鐵的一種,通常稱為不銹鋼。不銹鋼防銹的機(jī)理是合金元素形成致密氧化膜,隔絕氧接觸,阻止繼續(xù)氧化。所以不銹鋼并不是“不銹”。
304材料出現(xiàn)生銹現(xiàn)象,可能有以下幾個(gè)原因:
(1)、使用環(huán)境中存在氯離子。
氯離子廣泛存在,比如食鹽、汗跡、海水、海風(fēng)、土壤等等。不銹鋼在氯離子存在下的環(huán)境中,腐蝕很快,甚至超過普通的低碳鋼、所以對(duì)不銹鋼的使用環(huán)境有要求,而且需要經(jīng)常擦拭,出去灰塵,保持清潔干燥。
(2)、沒有經(jīng)過固溶處理。 合金元素沒有溶入基體,致使基本組織合金含量低,抗蝕性能差。
(3)、這種不含鈦和鈮的材料有天生的晶間腐蝕的傾向。 加入鈦和鈮,再配以穩(wěn)定處理,可以減少晶間腐蝕。
三、 總述
1、316L與304在化學(xué)成分上的zui主要區(qū)別就是316L含Mo。
奧氏體不銹鋼中加入鉬,是為了提高鋼的熱強(qiáng)性和蠕變強(qiáng)度,是為了提高其抗點(diǎn)蝕及晶間腐蝕的能力。 Mo在還原性及強(qiáng)氧化性鹽溶液中都能使鋼表面鈍化,可以提高鋼的抗蝕性能防止鋼在氯化物溶液中的點(diǎn)蝕。加入Mo可以提高抗還原性酸及抗點(diǎn)蝕的能力,降低碳的含量可以提高抗晶間腐蝕的能力及改善焊接性能。Mo的加入能更好的預(yù)防點(diǎn)蝕,304屬于低碳不銹鋼,而316L屬于超低碳不銹鋼.而較低的碳含量能夠減小晶間腐蝕的發(fā)生,但不論304 還是316L對(duì)Cl粒子都比較敏感,304的抗cl-的能力比306L差距很大,在用到CL-含量比較高的地方,一般采用316L。
2、關(guān)于316L與304它們的差別是很大的,主要是在晶間腐蝕方面。
304屬于低碳不銹鋼而316L屬于超低碳不銹鋼.含碳量越高鋼的抗晶間腐蝕的能力越弱,因此316L在抗晶間腐蝕能力上優(yōu)于304。
3、316L不銹鋼zui大碳含量0.03,可用于焊接后不能進(jìn)行退火和需要zui大耐腐蝕性的用途中。
從一般意義上來說,316L的抗腐蝕性、耐晶間腐蝕性優(yōu)于304;從焊接性能上,由于316L含碳量低及其他綜合方面比較,其性能優(yōu)于304;從力學(xué)性能上,304的強(qiáng)度要高于316L;從機(jī)加工性能上,316L切削加工性較強(qiáng)