雙相不銹(xiu)鋼(gang)在實際應用過程中，不僅要求雙(shuang)相不銹鋼(gang)母材有優良的性能，對焊接接頭性能也有著同樣的嚴格的要求。雙相不(bu)銹鋼(gang)焊接接頭在使用時主要缺陷為脆性和耐蝕性下降，具體原因是焊縫及熱影響區兩相比例失調，二次相析出（金屬間相、氮化物等）和α相脆化等。采用常規的熔焊方法，如焊條電弧焊焊接中厚板，需要往復多道焊，效率較低，同時焊縫及熱影響區焊接熱循環經歷時間較長，容易產生金屬間相使接頭脆化，耐蝕性下降。而利用激光、電子束等高能焊時，因焊后冷速較快，不易填充金屬、焊縫及熱影響區的α和γ兩相比例不易控制，接頭沖擊和腐蝕性能會發生惡化。激光-MIG電弧復合焊能將復合熱源擴大作用范圍，降低焊接冷卻速度，同時容易使焊絲填充到焊接熔池形成焊縫。因此，應用于雙相不銹鋼焊接將是一種比較理想的方法，國內外卻少有這方面的研究。
1. 試驗方(fang)法
試驗母材選用2205（UNS31803）雙相不銹鋼，板厚8mm。焊材采用ER2209焊絲，=ф1.0mm。材料主要成分及性能見表4-27和表4-28，材料點蝕當量（PREN）按式PRENCr％＋3.3×Mo％＋16×N％計算。
焊件加工成I形坡口，焊前用丙酮擦拭坡口及附近表面以去除油污，坡口間隙設置為0.5mm。焊接裝配示意如圖4-12所示。采用YAG激光器，焦距長300mm，焊接時激光功率7kW，離焦量為0；電弧電壓為27.5V，送絲速度為12m／min，焊槍傾角60°，焊槍高度14mm。利用Ar＋2％N2混合氣體作為MIG焊槍正面保護氣，氣體流量為30L／min，以防雙相不銹鋼焊縫表面因擴散而損失氮。焊件背面保護氣為純氬，流量為5L／min。激光與電弧熱源之間距離2mm，焊接速度為3m／min，激光引導電弧。
焊(han)后，制取(qu)拉伸試(shi)(shi)樣(yang)、沖擊試(shi)(shi)樣(yang)進(jin)行焊(han)接接頭(tou)力學(xue)分析，金相試(shi)(shi)樣(yang)則(ze)利用光學(xue)顯微(wei)鏡(jing)(jing)、掃描電鏡(jing)(jing)和(he)鐵素體儀進(jin)行微(wei)觀分析及兩相比例測定(ding)。
2. 試驗(yan)結(jie)果與評估
a. 焊接接頭宏觀形貌及顯微組織激光-MIG電弧復合焊接8mm厚2205雙相不銹鋼的焊縫接頭如圖4-13所示。從圖中可以看出，焊縫完全熔透，呈“丁”字形，上部有輕微凹陷，焊縫及熱影響區狹窄，成形良好。焊接接頭宏觀上分為三個區域：母材、熱影響區及焊縫。
焊接(jie)接(jie)頭各區的顯(xian)微組織如圖(tu)4-14所示，其中(zhong)焊縫(feng)及(ji)熱影響區深色部分為γ相(xiang)，淺(qian)色部分為α相(xiang)；母(mu)材(cai)則相(xiang)反。這(zhe)種現象產生的原因可能與(yu)母(mu)材(cai)、焊縫(feng)區域α和γ相(xiang)不同耐蝕性(xing)相(xiang)關(guan)。
b. 鐵素體測(ce)定(ding)母(mu)材區(qu)的(de)(de)(de)(de)α相(xiang)(xiang)(xiang)和(he)γ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)(bi)(bi)例(li)分(fen)別為(wei)45％和(he)55％；焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)上部(bu)(bu)α和(he)γ兩相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例(li)分(fen)別為(wei)49％、51％，中下(xia)部(bu)(bu)α和(he)y兩相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例(li)分(fen)別為(wei)56％、44％；焊(han)縫(feng)(feng)熱(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)α相(xiang)(xiang)(xiang)和(he)γ相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例(li)分(fen)別為(wei)66％、34％。可見，各(ge)區(qu)域的(de)(de)(de)(de)鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例(li)雖有差異(yi)，但均在(zai)(zai)30％～70％的(de)(de)(de)(de)合理范圍(wei)內(nei)。這是由于焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)和(he)熱(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)因(yin)填(tian)充金(jin)屬(shu)及(ji)(ji)焊(han)后冷(leng)(leng)卻(que)速度的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，而造成兩相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例(li)的(de)(de)(de)(de)區(qu)別。Ni元(yuan)素是奧氏(shi)體強烈(lie)形成及(ji)(ji)穩定(ding)元(yuan)素，焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)因(yin)填(tian)充Ni元(yuan)素含量較高ER2209焊(han)絲(si)，熔池(chi)快速凝(ning)固后產(chan)生焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)的(de)(de)(de)(de)γ相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例(li)比(bi)(bi)(bi)(bi)焊(han)縫(feng)(feng)熱(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)(de)要(yao)高，而焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)上、下(xia)部(bu)(bu)因(yin)填(tian)充金(jin)屬(shu)熔合比(bi)(bi)(bi)(bi)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，γ相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例(li)和(he)形貌(mao)產(chan)生差異(yi)。焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)上部(bu)(bu)熔融(rong)的(de)(de)(de)(de)填(tian)充金(jin)屬(shu)較多(duo)，γ相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例(li)較高，在(zai)(zai)較快冷(leng)(leng)卻(que)的(de)(de)(de)(de)條件下(xia)，產(chan)生二(er)次(ci)奧氏(shi)體主要(yao)分(fen)布在(zai)(zai)初始鐵素體晶間，呈鏈狀(zhuang)密排相(xiang)(xiang)(xiang)連，少量二(er)次(ci)奧氏(shi)體分(fen)布在(zai)(zai)晶內(nei)，如圖4-14a所(suo)示；而焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)中、下(xia)部(bu)(bu)，填(tian)充金(jin)屬(shu)進入(ru)較少，γ相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例(li)較低，快冷(leng)(leng)條件下(xia)，二(er)次(ci)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)主要(yao)為(wei)細小顆粒(li)，彌散分(fen)布在(zai)(zai)柱狀(zhuang)晶內(nei)，晶間二(er)次(ci)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)較少，在(zai)(zai)晶界(jie)處(chu)還發現有鋸齒(chi)狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)魏氏(shi)二(er)次(ci)奧氏(shi)體產(chan)生，如圖4-14b所(suo)示。
c. 焊(han)接接頭力學性(xing)能復合焊(han)焊(han)接接頭的力學性(xing)能見表4-29。接頭拉伸時，斷裂位置發生在雙相(xiang)不銹鋼母材部分(fen)(fen)，斷裂強度為810MPa。在-40℃環境條件下，接頭焊(han)縫區(qu)的沖擊韌度仍較高，為73J／c㎡，但(dan)遠低(di)于熔(rong)合線與熱影響區(qu)，這可能與焊(han)縫區(qu)彌(mi)散分(fen)(fen)布的二次奧(ao)氏體相(xiang)及(ji)柱狀的凝固組織(zhi)有關。
由(you)于激光-MIG電弧復合焊(han)(han)接熱輸入集中，焊(han)(han)縫熱影響區(qu)很窄，硬(ying)度過渡區(qu)不明顯，焊(han)(han)縫區(qu)的(de)顯微(wei)硬(ying)度最大值為(wei)292HV1，比母(mu)材高(gao)30左右(you)，這(zhe)可能(neng)是焊(han)(han)縫區(qu)彌(mi)散分(fen)布的(de)晶內二次奧氏體相強(qiang)化的(de)結(jie)果。
可(ke)見，利用激光(guang)-MIG復合焊(han)接方(fang)法(fa)得到的2205雙相不銹鋼焊(han)接接頭具有較(jiao)好的力(li)學性能(neng)。
d. 焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭腐蝕(shi)性(xing)能2205 雙相不銹鋼母(mu)材(cai)及復合(he)焊(han)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的臨(lin)界點蝕(shi)溫度(du)(du)測(ce)試(shi)如圖(tu)4-15所示，焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的臨(lin)界溫度(du)(du)為49℃，與(yu)母(mu)材(cai)的臨(lin)界點蝕(shi)溫度(du)(du)50℃相近。激光-MIG復合(he)焊(han)接(jie)(jie)(jie)得到的雙相不銹鋼焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的耐(nai)點蝕(shi)能力與(yu)母(mu)材(cai)相近。
總之，激光-MIG復合焊接可對雙相不銹鋼中厚板實現高效率焊接。
