雙相不銹鋼的焊縫金屬為鑄態組織,一次凝固相為單相鐵素體。高溫下鐵素體相中元素的高擴散速率使其快速均勻化,易于消除凝固偏析。焊縫金屬從熔點冷卻至室溫,其高溫區的轉變與HAZ一樣,部分α相轉變為γ相,兩相的平衡數量和αγ的大小對焊縫的抗裂紋能力、焊縫的力學性能和耐蝕性都有重要影響。表9.45列出了幾種雙相(xiang)不(bu)銹鋼自熔焊時焊縫金屬的P、B值和奧氏體含量,可以看出,B值越大,奧氏體含量越小。


表 45.jpg


  在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)線能量(liang)低時,焊(han)(han)縫金(jin)屬除(chu)間隙原(yuan)子氮集中(zhong)(zhong)在(zai)γ相(xiang)中(zhong)(zhong)外,其他(ta)幾(ji)種元(yuan)素在(zai)α相(xiang)和y相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)含量(liang)比值均接(jie)(jie)近于1。但在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)線能量(liang)高時,由于鉻(ge)、鉬、鎳等元(yuan)素有足夠的(de)(de)(de)(de)時間進行擴散,兩相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)合金(jin)元(yuan)素含量(liang)有著(zhu)明顯的(de)(de)(de)(de)差(cha)別。這表明隨(sui)焊(han)(han)接(jie)(jie)線能量(liang)的(de)(de)(de)(de)不同,兩相(xiang)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分和耐蝕性也相(xiang)對變化,一般含氮的(de)(de)(de)(de)γ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)耐腐蝕性略高。


  焊(han)(han)接線能(neng)量(liang)(liang)(liang)還影響焊(han)(han)縫金屬中兩相的比例(li)。焊(han)(han)接采(cai)用高線能(neng)量(liang)(liang)(liang)時,凝固(gu)組(zu)織中α相容易長大,但其(qi)低的冷卻(que)速(su)率卻(que)可(ke)以(yi)促使較多γ相的生成。采(cai)用低線能(neng)量(liang)(liang)(liang)焊(han)(han)接,其(qi)高的冷卻(que)速(su)率使γ相的生成量(liang)(liang)(liang)減少。


  雙相不銹鋼焊接時,可能發生三種類型的析出:鉻的氮化物Cr2N、CrN的析出;二次奧氏體γ2相的析出;金屬間化合物。相的析出。


  當焊縫(feng)金屬中α相含(han)(han)量(liang)過高(gao)或為(wei)純鐵(tie)素(su)體(ti)時,很(hen)容易有(you)(you)氮(dan)(dan)(dan)(dan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)析出,尤(you)其在靠近(jin)焊縫(feng)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)部位,由于氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)損失,α相含(han)(han)量(liang)增加,氮(dan)(dan)(dan)(dan)化(hua)物更(geng)容易析出,有(you)(you)損焊縫(feng)金屬的(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)。焊縫(feng)金屬若是健全的(de)(de)(de)(de)兩相組織,氮(dan)(dan)(dan)(dan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)析出量(liang)很(hen)少。因此,在填充金屬中提(ti)高(gao)鎳、氮(dan)(dan)(dan)(dan)元素(su)的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)是增加焊縫(feng)金屬y相含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)效方(fang)法(fa)。另外,在對厚壁件進行焊接時,應(ying)避(bi)免采用過低的(de)(de)(de)(de)線(xian)能(neng)量(liang),以防(fang)純鐵(tie)素(su)體(ti)晶(jing)粒區的(de)(de)(de)(de)生成而(er)引(yin)起氮(dan)(dan)(dan)(dan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)析出。


  在氮含量高的超級雙相不銹鋼多層焊接時會出現γ2相的析出,特別在先采用低的線能量,后續焊道又采用高的線能量時,部分α相會轉變成細小分散的γ2相。這種γ2相形成的溫度較低,約在800℃,其成分與一次奧氏體不同,其中的鉻、鉬、氮含量都低于一次奧氏體,尤其氮含量低很多。這種γ2相和氮化物一樣會降低焊縫的耐腐蝕性。為抑制γ2相的析出,可通過增加填充金屬的γ相含量控制焊縫金屬的α相含量,同時需注意線能量的控制,使其在第一焊道后即可得到最大的γ相轉變量和相對平衡的元素分配。


  焊接時采用較高的線能量和較低的冷卻速率有利于γ相的轉變,減少焊縫的α相含量,一般不常發現有。相的析出。但是線能量過高和冷卻速率過慢則有可能帶來金屬間化合物的析出。一般線能量范圍控制在0.5~2.0kJ/mm,γ相含量范圍控制在60%~70%。


 目前,雙相(xiang)不銹鋼焊接(jie)時(shi)采用的填充材料一般都是(shi)在提高鎳(2%~4%)的基(ji)礎上,再加(jia)入與(yu)母材含量(liang)相(xiang)當(dang)的氮,控(kong)制焊縫金屬的y相(xiang)含量(liang)為60%~70%。為防止焊縫表面區域因(yin)擴(kuo)散而(er)損失氮,常在氬氣(qi)(qi)保護氣(qi)(qi)體(ti)中加(jia)入2%N。