雙相不(bu)銹(xiu)鋼在實際應用過程中，不僅要求雙(shuang)相不銹鋼母材有優良的性能，對焊接接頭性能也有著同樣的嚴格的要求。雙相不銹鋼焊接接頭在使用時主要缺陷為脆性和耐蝕性下降，具體原因是焊縫及熱影響區兩相比例失調，二次相析出（金屬間相、氮化物等）和α相脆化等。采用常規的熔焊方法，如焊條電弧焊焊接中厚板，需要往復多道焊，效率較低，同時焊縫及熱影響區焊接熱循環經歷時間較長，容易產生金屬間相使接頭脆化，耐蝕性下降。而利用激光、電子束等高能焊時，因焊后冷速較快，不易填充金屬、焊縫及熱影響區的α和γ兩相比例不易控制，接頭沖擊和腐蝕性能會發生惡化。激光-MIG電弧復合焊能將復合熱源擴大作用范圍，降低焊接冷卻速度，同時容易使焊絲填充到焊接熔池形成焊縫。因此，應用于雙相不銹鋼焊接將是一種比較理想的方法，國內外卻少有這方面的研究。

1. 試驗方法

  試驗母材選用2205（UNS31803）雙相不銹鋼，板厚8mm。焊材采用ER2209焊絲，=ф1.0mm。材料主要成分及性能見表4-27和表4-28，材料點蝕當量（PREN）按式PRENCr％＋3.3×Mo％＋16×N％計算。

  焊件加工成I形坡口，焊前用丙酮擦拭坡口及附近表面以去除油污，坡口間隙設置為0.5mm。焊接裝配示意如圖4-12所示。采用YAG激光器，焦距長300mm，焊接時激光功率7kW，離焦量為0；電弧電壓為27.5V，送絲速度為12m／min，焊槍傾角60°，焊槍高度14mm。利用Ar＋2％N₂混合氣體作為MIG焊槍正面保護氣，氣體流量為30L／min，以防雙相不銹鋼焊縫表面因擴散而損失氮。焊件背面保護氣為純氬，流量為5L／min。激光與電弧熱源之間距離2mm，焊接速度為3m／min，激光引導電弧。

  焊(han)后，制取拉伸試(shi)樣、沖擊試(shi)樣進(jin)行焊(han)接接頭(tou)力(li)學分析，金相(xiang)試(shi)樣則(ze)利用光(guang)學顯微鏡(jing)、掃描電鏡(jing)和鐵素(su)體(ti)儀進(jin)行微觀分析及兩相(xiang)比例測定。

2. 試(shi)驗結(jie)果與評估

   a. 焊接接頭宏觀形貌及顯微組織激光-MIG電弧復合焊接8mm厚2205雙相不銹(xiu)鋼的焊縫接頭如圖4-13所示。從圖中可以看出，焊縫完全熔透，呈“丁”字形，上部有輕微凹陷，焊縫及熱影響區狹窄，成形良好。焊接接頭宏觀上分為三個區域：母材、熱影響區及焊縫。

    焊(han)接接頭各區的顯(xian)微組織如(ru)圖4-14所示，其(qi)中焊(han)縫及熱(re)影響區深色部分(fen)為γ相(xiang)，淺色部分(fen)為α相(xiang)；母(mu)材(cai)則相(xiang)反。這種現象產(chan)生(sheng)的原(yuan)因(yin)可(ke)能與(yu)母(mu)材(cai)、焊(han)縫區域α和γ相(xiang)不(bu)同耐蝕性相(xiang)關。

   b. 鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)測定(ding)母材區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)比(bi)(bi)例(li)分別(bie)為(wei)(wei)45％和55％；焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)上(shang)部α和γ兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)分別(bie)為(wei)(wei)49％、51％，中下(xia)部α和y兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)分別(bie)為(wei)(wei)56％、44％；焊(han)縫(feng)(feng)熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)分別(bie)為(wei)(wei)66％、34％。可見，各區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)雖有差(cha)(cha)異，但均在(zai)30％～70％的(de)合(he)理(li)范圍內(nei)。這是由(you)于焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)和熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)因填充(chong)金屬(shu)(shu)及焊(han)后冷卻(que)速(su)度的(de)影響(xiang)(xiang)，而造成(cheng)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)的(de)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)別(bie)。Ni元素(su)是奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)強烈(lie)形(xing)成(cheng)及穩(wen)定(ding)元素(su)，焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)因填充(chong)Ni元素(su)含量(liang)較(jiao)高(gao)(gao)ER2209焊(han)絲(si)，熔池快(kuai)速(su)凝固后產(chan)生(sheng)(sheng)焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)比(bi)(bi)焊(han)縫(feng)(feng)熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)要(yao)高(gao)(gao)，而焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)上(shang)、下(xia)部因填充(chong)金屬(shu)(shu)熔合(he)比(bi)(bi)的(de)影響(xiang)(xiang)，γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)和形(xing)貌產(chan)生(sheng)(sheng)差(cha)(cha)異。焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)上(shang)部熔融的(de)填充(chong)金屬(shu)(shu)較(jiao)多，γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)較(jiao)高(gao)(gao)，在(zai)較(jiao)快(kuai)冷卻(que)的(de)條件下(xia)，產(chan)生(sheng)(sheng)二次(ci)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)主要(yao)分布在(zai)初始鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)晶間，呈鏈狀密(mi)排(pai)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)連，少量(liang)二次(ci)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)分布在(zai)晶內(nei)，如圖4-14a所示；而焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)中、下(xia)部，填充(chong)金屬(shu)(shu)進(jin)入較(jiao)少，γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)較(jiao)低，快(kuai)冷條件下(xia)，二次(ci)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)主要(yao)為(wei)(wei)細(xi)小顆(ke)粒，彌散分布在(zai)柱狀晶內(nei)，晶間二次(ci)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)較(jiao)少，在(zai)晶界處還發現有鋸齒(chi)狀的(de)魏氏二次(ci)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)產(chan)生(sheng)(sheng)，如圖4-14b所示。

   c. 焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭力學性能復合焊焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的力學性能見表(biao)4-29。接(jie)(jie)(jie)頭拉伸時(shi)，斷裂(lie)位置(zhi)發(fa)生在雙相不(bu)銹鋼母材(cai)部(bu)分，斷裂(lie)強度為810MPa。在-40℃環境條件下(xia)，接(jie)(jie)(jie)頭焊縫區的沖擊(ji)韌度仍較高(gao)，為73J／c㎡，但遠(yuan)低(di)于(yu)熔合線與(yu)熱(re)影響區，這可能與(yu)焊縫區彌散分布(bu)的二次(ci)奧(ao)氏體相及柱狀(zhuang)的凝(ning)固組織有(you)關。

    由于激(ji)光-MIG電弧復合(he)焊(han)接熱輸(shu)入集中，焊(han)縫(feng)熱影(ying)響(xiang)區(qu)很窄，硬度(du)(du)過渡區(qu)不明(ming)顯，焊(han)縫(feng)區(qu)的顯微硬度(du)(du)最大值(zhi)為(wei)292HV1，比(bi)母材高(gao)30左右(you)，這(zhe)可能是焊(han)縫(feng)區(qu)彌散分布的晶內二次(ci)奧氏體(ti)相強化的結果。

    可見，利用激光-MIG復合焊(han)接(jie)方法得到的2205雙相不銹鋼(gang)焊(han)接(jie)接(jie)頭具(ju)有較好(hao)的力(li)學性能(neng)。

   d. 焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)腐蝕(shi)性(xing)能2205 雙(shuang)相不銹鋼母材及復合(he)焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)臨(lin)界點蝕(shi)溫度測(ce)試如圖4-15所(suo)示，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)臨(lin)界溫度為49℃，與母材的(de)臨(lin)界點蝕(shi)溫度50℃相近。激(ji)光-MIG復合(he)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)得到的(de)雙(shuang)相不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)耐點蝕(shi)能力與母材相近。

  總之，激光-MIG復合焊接可對雙相不銹鋼中(zhong)厚板實現高效率焊接。