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(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


  在焊(han)接(jie)線(xian)能量(liang)低(di)時(shi),焊(han)縫金(jin)屬除間隙原子氮集中在γ相(xiang)(xiang)中外,其他幾(ji)種元素在α相(xiang)(xiang)和y相(xiang)(xiang)中的含(han)量(liang)比(bi)值均接(jie)近于1。但在焊(han)接(jie)線(xian)能量(liang)高(gao)時(shi),由于鉻、鉬、鎳(nie)等元素有足(zu)夠(gou)的時(shi)間進行擴散,兩相(xiang)(xiang)中的合金(jin)元素含(han)量(liang)有著明顯(xian)的差(cha)別(bie)。這(zhe)表(biao)明隨焊(han)接(jie)線(xian)能量(liang)的不同,兩相(xiang)(xiang)的成分和耐(nai)蝕性也相(xiang)(xiang)對變化,一般含(han)氮的γ相(xiang)(xiang)的耐(nai)腐蝕性略高(gao)。


  焊接線(xian)能(neng)量還影響焊縫金屬(shu)中兩(liang)相的(de)比例。焊接采用(yong)高線(xian)能(neng)量時(shi),凝(ning)固(gu)組織中α相容易長(chang)大(da),但其(qi)(qi)低的(de)冷卻(que)速(su)(su)率卻(que)可以促使(shi)較多γ相的(de)生成。采用(yong)低線(xian)能(neng)量焊接,其(qi)(qi)高的(de)冷卻(que)速(su)(su)率使(shi)γ相的(de)生成量減少(shao)。


  雙相不銹鋼焊接(jie)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(dang)焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬中(zhong)α相含(han)(han)量(liang)過高或為(wei)純鐵素(su)體(ti)時(shi),很容易(yi)有(you)氮化(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu),尤其在(zai)(zai)靠近(jin)焊縫(feng)(feng)表面的(de)(de)(de)部位,由于氮的(de)(de)(de)損失,α相含(han)(han)量(liang)增加,氮化(hua)物(wu)(wu)更(geng)容易(yi)析(xi)出(chu),有(you)損焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性。焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬若是(shi)健全的(de)(de)(de)兩相組織(zhi),氮化(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)量(liang)很少。因此,在(zai)(zai)填充金(jin)(jin)屬中(zhong)提高鎳、氮元素(su)的(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)是(shi)增加焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬y相含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)有(you)效方(fang)法。另外(wai),在(zai)(zai)對厚壁(bi)件進行焊接(jie)時(shi),應避免采用過低的(de)(de)(de)線能(neng)量(liang),以防(fang)純鐵素(su)體(ti)晶(jing)粒區(qu)的(de)(de)(de)生成而(er)引起(qi)氮化(hua)物(wu)(wu)的(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%。


 目前(qian),雙相不(bu)銹鋼(gang)焊接時(shi)采用的填充材料一(yi)般都是在提(ti)高鎳(2%~4%)的基礎上,再(zai)加(jia)入與母材含(han)量(liang)相當的氮,控制焊縫金(jin)屬的y相含(han)量(liang)為60%~70%。為防止焊縫表面區域因擴散(san)而損(sun)失(shi)氮,常在氬氣保護氣體中(zhong)加(jia)入2%N。