中合金耐熱鋼的焊接特點如下:
1. 淬硬傾向
中合金耐熱鋼普遍具有較高的淬硬傾向,在鉻為5%~10%的鋼中,如碳高于0.10%,其在等溫熱處理狀態下的組織均為馬氏體。
馬氏體的硬度則取決于鋼中的碳含量和奧氏體化溫度。降低碳含量可使奧氏體化溫度變化對硬度的影響減小。當碳低于0.05%時,其最高硬度可降低到350HV以下,即不會導致焊接冷裂紋的形成。但對耐熱鋼十分重要的是,過低的碳含量將使鋼的蠕變強度急劇下降。為保證耐熱鋼的高溫蠕變強度,又兼顧焊接性,中合金耐熱鋼的碳一般控制在0.10%~0.20%的范圍內。在這種情況下,接頭熱影響區的組織均為馬氏體組織。其硬度一方面取決于母材的實際碳含量和合金成分,另一方面亦取決于焊接和焊后熱處理的溫度參數和冷卻條件。
2. 焊接溫度參數
焊接溫度參數對中合金耐熱鋼焊接成敗起著關鍵的作用。對于壁厚在10mm以上的焊件,為防止冷裂紋和高硬度區的形成,200~300℃的預熱是必要的。當中合金耐熱鋼的碳在0.1%~0.2%范圍內時,可將預熱溫度控制在ms點以下,使一部分奧氏體在焊接過程中轉變為馬氏體。由于焊接層間溫度始終保持在230℃以上,因此不會形成裂紋。焊接結束后將工件冷卻到100~125℃,使部分未轉變的殘留奧氏體轉變為馬氏體。接著立即將焊件作720~780℃溫度范圍內的回火處理。如合金耐熱鋼的碳低于0.1%,則可在焊件焊接結束后,將焊件緩慢冷卻至室溫,使接頭各區完全轉變成馬氏體,接著立即進行750℃的回火處理。
焊后的回火溫度和保溫時間對中合金耐熱鋼接頭的力學性能,特別是對韌性有較大的影響。一般的規律是,回火的溫度越高、保溫時間越長,低溫缺口沖擊韌度就越高。但過高的回火溫度對接頭的抗拉強度不利。當回火溫度從700℃提高到775℃,屈服強度和抗拉強度降低200~250MPa.回火參數的選擇應兼顧強度和韌性。