雙相不銹鋼問世以來,其焊接問題始終是一個重要課題。早期開發的雙相(xiang)不(bu)銹鋼 06Cr25Ni5Mo1.5等,有較高的碳含量(0.08%~0.10%)和較高的鐵素體含量(約70%),焊接熱影響區(HAZ)幾乎是單相鐵素體組織,必然使其力學性能和耐腐蝕性能變差,從而限制了雙相不銹鋼作為焊接結構件的使用。之后發展了超低碳、含氮的一些雙相不銹鋼022Cr22Ni5Mo3N022Cr25Ni7Mo4WCuN等,具有a相、γ相各占一半最佳兩相比例,并提高了填充材料的鎳含量,使焊縫和焊接HAZ保持有足夠的奧氏體含量,改善了焊接接頭的塑性和耐蝕性,使焊接結構件的應用有了很大的發展。


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超(chao)級雙(shuang)相(xiang)不銹鋼與普通雙(shuang)相(xiang)不銹鋼的區別(bie)在于(yu)含有較(jiao)低的碳、較(jiao)高(gao)的鉬和(he)氮。兩類鋼焊接HAZ組織轉變的主要差別(bie)為:


(1)根據圖9.84中幾種雙相不銹鋼所處的位置可以看出,超級雙相不銹鋼SAF 2507的α溶解度曲線與凝固線的距離較普通雙相不銹鋼SAF 2205窄,超級雙相不銹鋼單相α區的HTHAZ也要比普通雙相不銹鋼窄,產生單相α區的峰值溫度也要高。在熱循環加熱階段的數秒時間內,高溫區的y相仍可完全溶入α相中。但在冷卻階段,高溫區α→γ轉變卻是不平衡的,γ相大幅減少。


(2)由于超級雙相不銹鋼的α相溶解度曲線的溫度比普通雙相不銹鋼高,在較高溫度即發生a→γ轉變,冷卻速率對其相平衡影響遠小于對普通雙相不銹鋼的影響。


(3)超(chao)級(ji)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼HTHAZ的(de)(de)(de)(de)(de)y相(xiang)減少是(shi)(shi)不(bu)可避免(mian)的(de)(de)(de)(de)(de),但仍會析(xi)出(chu)一(yi)部分γ相(xiang)。如果γ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)量能布滿α相(xiang)晶(jing)界(jie)(jie),消(xiao)除(chu)了α/α晶(jing)界(jie)(jie),而(er)形成a/y相(xiang)界(jie)(jie)時,這種(zhong)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)焊接接頭(tou)性能是(shi)(shi)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)。相(xiang)比例達到50/50的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)HTHAZ的(de)(de)(de)(de)(de)組織(zhi)中雖然發生y相(xiang)含量的(de)(de)(de)(de)(de)下降,但仍有15%~30%的(de)(de)(de)(de)(de)y相(xiang)析(xi)出(chu),其兩相(xiang)組織(zhi)是(shi)(shi)“健全”的(de)(de)(de)(de)(de),不(bu)出(chu)現a/α晶(jing)界(jie)(jie)。一(yi)些含氮雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)超(chao)級(ji)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼都具備了這樣的(de)(de)(de)(de)(de)條件。


(4)在(zai)線(xian)能量相(xiang)同時,超級(ji)雙相(xiang)不銹鋼比(bi)普通(tong)雙相(xiang)不銹鋼的(de)晶粒長大(da)傾向小。在(zai)常用(yong)的(de)冷(leng)卻速率下,超級(ji)雙相(xiang)不銹鋼一般不會有金屬間化合物析出(圖9.80)。