不平衡和不完全的冶金反應和快速結晶過程,使焊縫存在著成分和組織的不均性,所以組織是不穩定的。在多層焊縫或者雖然是單道焊縫,焊后經熱處理或在某一溫度下長期使用,便有可能發生組織轉變和析出有害的金屬間化合物或碳、氮化物。對于雙相(xiang)不銹鋼焊縫來說,雖然化學成分與母材相比增加了鎳的含量,焊縫中鐵素體相較低,從而減低了金屬間相析出的傾向和金屬間相引起的有害作用,但是由于焊縫中鉻、鎳、鉬、氮等合金元素在兩相中的分配極不均勻,特別是氮,在奧氏體中以過飽和狀態存在而鐵素體相中氮的含量很少,更增加了組織的不穩定性。
雙相不銹鋼焊接(jie)時,有可能發生三種類型的析出,嚴重時會降低鋼的耐腐蝕性和韌性。這些析出相是:鉻的氮化物(Cr2N、CrN);二次奧氏體(Y2);金屬間相(σ相等)。
關于氮(dan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)(chu),當焊(han)縫(feng)(feng)金屬鐵(tie)素體數量過多或為(wei)純鐵(tie)素體組織(zhi)時(shi),很容易有氮(dan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)(chu),這是(shi)由(you)于在高溫時(shi),氮(dan)在鐵(tie)素體中(zhong)的(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度增加,快速冷卻時(shi)溶解(jie)度又下(xia)降的(de)(de)(de)(de)緣故。尤其在靠近焊(han)縫(feng)(feng)表面的(de)(de)(de)(de)部位,由(you)于氮(dan)的(de)(de)(de)(de)損失,使鐵(tie)素體量增加,氮(dan)化(hua)物更(geng)容易析出(chu)(chu)(chu),這對焊(han)縫(feng)(feng)金屬的(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕性(xing)有直接的(de)(de)(de)(de)影響。焊(han)縫(feng)(feng)金屬若(ruo)是(shi)健全的(de)(de)(de)(de)兩相組織(zhi),氮(dan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)(chu)量很少。因此,為(wei)了增加焊(han)縫(feng)(feng)金屬的(de)(de)(de)(de)奧氏體數量,在填充(chong)金屬中(zhong)提高鎳、氮(dan)元素是(shi)有效的(de)(de)(de)(de)。
關于二次奧氏體的析出,這在含氮量高的超級雙相不銹鋼(0.3%N2)多層焊接時會出現。由于后續焊道的再加熱,特別是先采用低的熱輸入,后續焊道又采用高的熱輸入時,部分鐵素體會轉變成細小分散的二次奧氏體(Y2).這種Y2也和氮化物一樣會降低焊縫的耐腐蝕性能。
關于。相(xiang)(xiang)的析(xi)出,一般(ban)說焊(han)(han)接時(shi)采用較高(gao)的熱(re)輸入和(he)較低的冷(leng)卻速度(du)有利于奧(ao)氏體(ti)的轉變,減少焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)的鐵(tie)素體(ti)量(liang)。但是熱(re)輸人過(guo)(guo)高(gao)和(he)冷(leng)卻速度(du)過(guo)(guo)慢(man)又會(hui)帶來金(jin)(jin)屬(shu)間相(xiang)(xiang)的析(xi)出問題。一般(ban)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)不(bu)常(chang)發(fa)(fa)現有。相(xiang)(xiang)析(xi)出,但在焊(han)(han)接材料或(huo)熱(re)輸人選用不(bu)合適時(shi),也有可(ke)能出現。相(xiang)(xiang)。用較高(gao)鎳的焊(han)(han)條(tiao)25.10.4.LR焊(han)(han)接超級(ji)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)SAF2507時(shi),如熱(re)輸入過(guo)(guo)高(gao),發(fa)(fa)現有σ相(xiang)(xiang)的析(xi)出(圖2-14)。這(zhe)是因為(wei)過(guo)(guo)低的鐵(tie)素體(ti)量(liang)會(hui)集中較多的鉻(ge)、鉬等元(yuan)素,促(cu)進金(jin)(jin)屬(shu)間相(xiang)(xiang)的析(xi)出。對(dui)(dui)超級(ji)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而言,一般(ban)熱(re)輸入控制在0.5~1.5kJ/mm范圍,不(bu)超過(guo)(guo)上限(xian),含鎢和(he)銅的鋼(gang)(gang)不(bu)超過(guo)(guo)1.0kJ/mm時(shi)(尤(you)其(qi)焊(han)(han)薄板),不(bu)會(hui)發(fa)(fa)生因金(jin)(jin)屬(shu)間相(xiang)(xiang)析(xi)出使韌性下降。這(zhe)說明(ming)超級(ji)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),尤(you)其(qi)是含鎢、銅的超級(ji)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)對(dui)(dui)高(gao)熱(re)輸入敏感。
綜上所述,為(wei)了獲(huo)得(de)最(zui)佳的(de)(de)性能結(jie)果,一般必須(xu)采用(yong)足(zu)夠高(gao)的(de)(de)熱(re)(re)(re)輸(shu)(shu)入以保證在(zai)焊縫(feng)(包括熱(re)(re)(re)影響(xiang)區)奧氏體(ti)的(de)(de)再形(xing)成,通常焊縫(feng)金屬的(de)(de)奧氏體(ti)量控(kong)制(zhi)在(zai)60%~70%范圍,但是為(wei)防止析出相(xiang)也(ye)不(bu)(bu)希望過高(gao)的(de)(de)熱(re)(re)(re)輸(shu)(shu)人,熱(re)(re)(re)輸(shu)(shu)入控(kong)制(zhi)在(zai)0.5~2.0kJ/mm,最(zui)高(gao)層間溫度控(kong)制(zhi)在(zai)150℃為(wei)好(hao)。表2-16是Sandvik推薦的(de)(de)三種(zhong)典型(xing)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)和(he)超(chao)級雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)焊接熱(re)(re)(re)輸(shu)(shu)入。熱(re)(re)(re)輸(shu)(shu)人與材(cai)料的(de)(de)厚度也(ye)有關(guan),如對薄壁(bi)管(t=1.5mm)適宜的(de)(de)熱(re)(re)(re)輸(shu)(shu)入是小于(yu)0.5kJ/mm,對厚壁(bi)管最(zui)好(hao)選用(yong)接近(jin)上限的(de)(de)熱(re)(re)(re)輸(shu)(shu)人值。對于(yu)厚度不(bu)(bu)小于(yu)25mm的(de)(de)材(cai)料,尤其要注意(yi)層間溫度的(de)(de)控(kong)制(zhi),心部的(de)(de)溫度往(wang)往(wang)高(gao)于(yu)表面(mian),根(gen)部的(de)(de)沖擊值可能會(hui)降低。