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(xiang)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


  在焊接(jie)(jie)線(xian)能量(liang)低時(shi),焊縫金屬除間隙原子氮集中在γ相(xiang)中外,其他幾種元(yuan)(yuan)素(su)在α相(xiang)和(he)y相(xiang)中的(de)(de)含(han)量(liang)比值(zhi)均接(jie)(jie)近于(yu)1。但在焊接(jie)(jie)線(xian)能量(liang)高時(shi),由于(yu)鉻、鉬、鎳等元(yuan)(yuan)素(su)有足夠的(de)(de)時(shi)間進(jin)行擴(kuo)散,兩相(xiang)中的(de)(de)合金元(yuan)(yuan)素(su)含(han)量(liang)有著明(ming)顯的(de)(de)差(cha)別。這表明(ming)隨焊接(jie)(jie)線(xian)能量(liang)的(de)(de)不同,兩相(xiang)的(de)(de)成(cheng)分和(he)耐(nai)蝕性也相(xiang)對變(bian)化,一般含(han)氮的(de)(de)γ相(xiang)的(de)(de)耐(nai)腐蝕性略高。


  焊接線能(neng)量(liang)還影響焊縫金屬中兩相(xiang)(xiang)的比例。焊接采用高線能(neng)量(liang)時,凝固(gu)組織中α相(xiang)(xiang)容(rong)易(yi)長大(da),但其低的冷卻速率(lv)卻可(ke)以促使較(jiao)多γ相(xiang)(xiang)的生(sheng)成(cheng)。采用低線能(neng)量(liang)焊接,其高的冷卻速率(lv)使γ相(xiang)(xiang)的生(sheng)成(cheng)量(liang)減(jian)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)金(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)α相含量過(guo)高或(huo)為純鐵(tie)素體時,很容易有氮(dan)(dan)化物(wu)的(de)析(xi)(xi)出,尤(you)其在(zai)靠近(jin)焊縫(feng)表面的(de)部位,由于(yu)氮(dan)(dan)的(de)損失,α相含量增加,氮(dan)(dan)化物(wu)更容易析(xi)(xi)出,有損焊縫(feng)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)耐蝕性(xing)。焊縫(feng)金(jin)屬(shu)(shu)若是健全的(de)兩(liang)相組織,氮(dan)(dan)化物(wu)的(de)析(xi)(xi)出量很少(shao)。因此,在(zai)填充金(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)提高鎳(nie)、氮(dan)(dan)元素的(de)含量是增加焊縫(feng)金(jin)屬(shu)(shu)y相含量的(de)有效(xiao)方法。另外,在(zai)對厚壁(bi)件進(jin)行焊接(jie)時,應避(bi)免采(cai)用(yong)過(guo)低的(de)線能量,以(yi)防純鐵(tie)素體晶粒區的(de)生成而引起氮(dan)(dan)化物(wu)的(de)析(xi)(xi)出。


  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,雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼焊接時采用的(de)填充材(cai)料一般都是在提高鎳(2%~4%)的(de)基礎上,再加(jia)入與母材(cai)含量相(xiang)(xiang)當的(de)氮(dan),控制焊縫金屬的(de)y相(xiang)(xiang)含量為60%~70%。為防止焊縫表面區域因擴散而(er)損失氮(dan),常在氬氣保(bao)護氣體中(zhong)加(jia)入2%N。