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北京自行车库阳光棚装置某小学教学楼阳台304    

时间:2022-08-21 09:18:49  编辑:147小编  浏览:18次

奥氏体不锈钢因具备精采的焊接性、耐蚀性、塑性以及耐高温功能,患上到了宽泛运用。

某小学在同样艰深魔难中发现教学楼阳台304奥氏体不锈钢护栏泛起断裂状态,为找出护栏断裂失效的原因,笔者对于其妨碍了魔难与合成,并提出了防御措施。

理化魔难

1

宏不雅魔难

宏不雅魔难发现,断裂处位于不锈钢护栏横管焊接讨论处,在热影响区左近,断口处无塑性变形,讨论焊缝外表粗拙且高低不屈,有氧化色,如图1所示。

图1 护栏断裂处宏不雅形貌

2

化学成份合成

在断裂的不锈钢护栏横管上取样,遵照GB/T 11170-2008«不锈钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法(老例法)»接管MAXXLMF06型直读光谱仪妨碍化学成份合成。

表1 不锈钢护栏横管的化学成份(品质分数)

%

由表1可能看出,不锈钢护栏横管的化学成份中除碳元素含量超过GB/T 20878-2007«不锈钢以及耐热钢牌号及化学成份»的规定值及镍元素含量略低于规范要求外,其余化学成份均适宜该规范的要求。

3

金相魔难

依据GB/T 13298-2015«金属显微机关魔难方式»的要求,从横管上远离断口的位置(母材)及横管的断口上分说沿轴向截取试样。试样经镶嵌、研磨以及抛光后,用GX51型光学显微镜审核显微机关,可见不锈钢护栏横管母材及断口处均存在少许非金属夹杂物,见图2以及图3。

图2 不锈钢护栏横管母材中的非金属夹杂物

图3 不锈钢护栏横管断口处的非金属夹杂物

将试样经体积分数为10%的草酸溶液浸蚀后审核显微机关,可见不锈钢护栏横管母材的机关为奥氏体+铁素体,见图4;焊接讨论(断口)中存在未焊透的焊接弱点,见图5;焊接讨论热影响区晶粒细小,晶界变黑、变粗,断口处有晶粒脱落(晶间侵蚀)征兆,见图6。

图4 不锈钢护栏横管母材的显微机关

图5 不锈钢护栏横管焊接讨论处显微机关

图6 不锈钢护栏横管焊接讨论热影响区显微机关

4

扫描电镜及能谱合成

接管6610LA型扫描电镜分说对于不锈钢护栏横管的母材以及断口妨碍形貌审核。可见断口热影响区的机关较细小,晶界存在凹坑,判断是晶界的析出相脱落所致,见图7。

图7 不锈钢护栏横管断口热影响区晶界宏不雅形貌

图8~10为母材机关中存在的夹杂物形貌,分说对于各夹杂物妨碍能谱合成,服从如表2所示,可见夹杂物包罗了氧化铝、硫化物以及硅酸盐夹杂物。

图8 不锈钢护栏横管母材中的氧化铝类夹杂物

北京昌兴博瑞装饰工程有限公司是一家集研发、设计、制作、加工、运输、安装为一体的现代化加工中心,专业从事室内外铁艺产品设计、生产和安装的北京铁艺企业,设计制作不锈钢护栏、车库玻璃雨棚铁艺围墙栏杆铁艺楼梯阳台栏杆自行车阳光棚铁艺大门、铁艺围栏、铁艺护窗、铁艺围墙栏杆、铁艺护栏、铁艺楼梯、铁艺阳台栏杆、铁艺廊架、铁艺公路栏杆、铁艺楼梯扶手、铁艺家具、及铁艺装饰件等工程业务,客户可委托本公司设计、看样定货、来样加工。同时承接不锈钢栏杆、地下车库玻璃雨棚、钢结构玻璃雨棚的加工制作。

图9 不锈钢护栏横管母材中的硅酸盐类夹杂物

图10 不锈钢护栏横管母材中的硫化物类夹杂物

表2 图8~10中区别位置EDS合乐成果(品质分数)

%

图11为因夹杂物存在引起的微裂纹形貌。

图11 不锈钢护栏横管母材中的夹杂物引起的微裂纹

合成与品评辩说

不锈钢护栏横管断裂处焊接讨论外表粗拙且可见氧化色,诠释焊接热输入过大。资料中含有少许非金属夹杂物,依据GB/T 10561-2017«钢中非金属夹杂物含量的测定例范评级图显微魔难法»对于其评级,级别评定为B类细系大于2.5级,DS类大于3级,DS类高于规范规定的***低级别。非金属夹杂物的存在易破损金属基体的平均性以及陆续性,造成全副应力会集,匆匆使微裂纹的产生,并在未必条件下减速裂纹的扩充,造成资料的早期破损。焊缝金属与母材间存在有未焊透的状态,在未焊透的端部以及缺口处易产生应力会集,在外力浸染下将导致资料开裂。

由对于不锈钢护栏横管的化学成份合乐成果可知,碳元素含量远超过GB/T 20878-2007的要求。当奥氏体不锈钢机关中的碳含量大于其在室温下的消融度(0.02%)时,碳元素会向晶界散漫,在晶界左近与铬元素散漫组成铬的碳化物,而碳元素在奥氏体中的散漫速率远大于铬元素的,晶界左近铬元素患上不到填补,造成奥氏体晶界贫铬,晶粒领土区域贫铬是造成奥氏体不锈钢发生晶间侵蚀的主要原因。

散漫金相魔难服从可知,断口左近泛起晶间侵蚀的特色。晶界变粗、变黑,全副区域晶界残缺浸蚀消融,晶粒脱落,热影响区发生敏化导致晶间侵蚀,而焊接热循环是造成敏化的间接原因。因为焊接历程中热输入过大,在护栏的热影响区中富铬沿袭晶粒领土析出,由此产生了沿晶界的贫铬区,晶粒外部与晶界双侧铬元素含量区别,组成浓差原电池,这就着落了热影响区机关的全副耐侵蚀性,导致其极易被侵蚀。富铬相脱落伍,在晶界上留下凹槽,匆匆使全部晶界侵蚀速率加速,***终造成护栏从该区域断裂。

论断

304奥氏体不锈钢护栏母材显微机关中存在少许非金属夹杂物,非金属夹杂物在焊缝内及熔合线左近引起微裂纹,着落了焊接强度。全副区域焊缝金属与母材间未焊透,在未焊透的端部以及缺口处易产生应力会集,外力浸染下导致裂纹产生。护栏母材碳含量较高,超过饱以及消融度的碳呈不晃动状态,在焊接热循环浸染下,行动能耐强的碳原子与铬化合组成碳化物析出,使热影响区晶界贫铬,组成敏化,削减了资料的晶间侵蚀偏差,着落了焊接讨论的强度,侵蚀***严正区域晶粒间的散漫强度简直残缺损失,并***终造成护栏从该处断裂。

改善倡导

晶间侵蚀是不锈钢焊件所有侵蚀方式中***严正的一种。因为焊接是一个快捷加热、冷却的历程,铬的碳化物积淀析出需要较大的过热度,因此热影响区的敏化温度畛域高于老例(450~850℃),在600~1000℃。

为了防御母材晶间侵蚀的发生,艰深可能从如下两方面妨碍改善:

(1)资料方面:从合金元素入手,一方面可能抉择碳含量较低的母材。对于奥氏体不锈钢,碳含量是决定焊接讨论是否产生晶间侵蚀的紧张影响因素,抉择低碳(品质分数不大于0.08%)或者超低碳(品质分数不大于0.03%)的不锈钢母材及焊材,能实用削减讨论机关中铬的碳化物析出;另一方面可能退出镍或者钛晃动母材金属,因为镍或者钛与碳的亲以及力比铬的要强,优先组成NbC,TiC;从母材机关入手,使机关中存在大批δ铁素体,且平均扩散在奥氏体晶界时,Cr23C6优先在δ-γ界面析出(碳、氮原子在铁素体中比在奥氏体中散漫快);削减了碳化物在奥氏体晶界积淀的可能性,防御组成陆续的贫铬区域,普及资料抵抗晶间侵蚀的能耐。

(2)工艺方面:焊接热输入过上将削减奥氏体不锈钢的侵蚀偏差,接管小电流、高焊速的方式能削减焊接线能量;此外应想法加速焊件冷却速率,可接管焊件下垫铜板、焊件反面间接水冷等方式,防御母材热影响区在敏化区间勾留光阴过长,普及焊接讨论耐腐亏能耐。对于不锈钢薄壁管,倡导接管钨极氩弧焊(TIG)焊接。相干于其余罕用的焊接方式,TIG焊热输入小,管内的氩气流除作为呵护气体外尚有未必的冷却浸染,能实用普及焊缝的抗裂能耐。

选自:《理化魔难—物理分册》 Vol.55 2019.11

作者:王振明,工程师,山东省产品质量魔难钻研院

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