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列出了幾種雙相不銹鋼(gang)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


  在焊接線能量低時(shi),焊縫金(jin)屬除間隙原子氮集中在γ相(xiang)中外,其他幾種元素在α相(xiang)和(he)y相(xiang)中的(de)(de)(de)(de)含量比(bi)值均接近于1。但在焊接線能量高時(shi),由于鉻、鉬(mu)、鎳等元素有(you)足(zu)夠的(de)(de)(de)(de)時(shi)間進行擴散,兩相(xiang)中的(de)(de)(de)(de)合金(jin)元素含量有(you)著明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)差(cha)別。這(zhe)表明(ming)隨焊接線能量的(de)(de)(de)(de)不同(tong),兩相(xiang)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)和(he)耐蝕性(xing)也(ye)相(xiang)對變(bian)化,一般含氮的(de)(de)(de)(de)γ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)略高。


  焊接線能(neng)量還影(ying)響焊縫金屬中(zhong)兩相(xiang)的(de)比例。焊接采用(yong)(yong)高線能(neng)量時,凝固組(zu)織(zhi)中(zhong)α相(xiang)容易長大(da),但(dan)其低的(de)冷卻速率卻可以促(cu)使較多γ相(xiang)的(de)生成。采用(yong)(yong)低線能(neng)量焊接,其高的(de)冷卻速率使γ相(xiang)的(de)生成量減少(shao)。


  雙相不(bu)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(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬中(zhong)α相(xiang)(xiang)含(han)(han)量(liang)過(guo)高或為純(chun)鐵素體時,很容(rong)易(yi)有氮(dan)(dan)(dan)化物的(de)(de)(de)(de)析(xi)出(chu),尤(you)其在靠近焊(han)(han)(han)縫(feng)表面的(de)(de)(de)(de)部位,由于氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)損(sun)失,α相(xiang)(xiang)含(han)(han)量(liang)增加,氮(dan)(dan)(dan)化物更容(rong)易(yi)析(xi)出(chu),有損(sun)焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)耐蝕性。焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬若是健全的(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)組織(zhi),氮(dan)(dan)(dan)化物的(de)(de)(de)(de)析(xi)出(chu)量(liang)很少(shao)。因此,在填充金(jin)屬中(zhong)提(ti)高鎳、氮(dan)(dan)(dan)元素的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)是增加焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬y相(xiang)(xiang)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)有效方法。另外(wai),在對(dui)厚(hou)壁件進行焊(han)(han)(han)接(jie)時,應避免采用過(guo)低的(de)(de)(de)(de)線(xian)能(neng)量(liang),以防純(chun)鐵素體晶粒區的(de)(de)(de)(de)生成而引(yin)起(qi)氮(dan)(dan)(dan)化物的(de)(de)(de)(de)析(xi)出(chu)。


  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(mu)前,雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)焊接時采用的(de)(de)填(tian)充材料一般都是在提高鎳(2%~4%)的(de)(de)基礎上(shang),再加入(ru)與(yu)母材含(han)量相(xiang)(xiang)當的(de)(de)氮,控制焊縫(feng)(feng)金屬的(de)(de)y相(xiang)(xiang)含(han)量為60%~70%。為防(fang)止焊縫(feng)(feng)表面區(qu)域因擴散而損失氮,常在氬(ya)氣保護氣體中加入(ru)2%N。