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(zai)焊(han)接(jie)線能量低時(shi),焊(han)縫金屬除間(jian)隙原(yuan)子氮集中在(zai)γ相(xiang)中外,其他幾(ji)種元(yuan)素(su)在(zai)α相(xiang)和y相(xiang)中的(de)(de)(de)含量比值均接(jie)近于1。但在(zai)焊(han)接(jie)線能量高時(shi),由于鉻(ge)、鉬、鎳等(deng)元(yuan)素(su)有(you)足夠(gou)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)進(jin)行擴散,兩相(xiang)中的(de)(de)(de)合金元(yuan)素(su)含量有(you)著(zhu)明(ming)顯的(de)(de)(de)差(cha)別。這(zhe)表(biao)明(ming)隨焊(han)接(jie)線能量的(de)(de)(de)不同(tong),兩相(xiang)的(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)和耐蝕性也(ye)相(xiang)對變化(hua),一般含氮的(de)(de)(de)γ相(xiang)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性略高。


  焊(han)接線(xian)能(neng)量(liang)還影響(xiang)焊(han)縫金(jin)屬中(zhong)兩相(xiang)(xiang)的(de)比例。焊(han)接采(cai)用高(gao)線(xian)能(neng)量(liang)時,凝(ning)固組織中(zhong)α相(xiang)(xiang)容(rong)易長大,但其低的(de)冷(leng)卻(que)速(su)率(lv)卻(que)可以促使較多γ相(xiang)(xiang)的(de)生成(cheng)(cheng)。采(cai)用低線(xian)能(neng)量(liang)焊(han)接,其高(gao)的(de)冷(leng)卻(que)速(su)率(lv)使γ相(xiang)(xiang)的(de)生成(cheng)(cheng)量(liang)減(jian)少。


  雙相不銹(xiu)鋼(gang)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。


  當焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬中(zhong)α相含(han)量過高(gao)或為純(chun)鐵素(su)體(ti)時,很容(rong)(rong)易有氮(dan)(dan)(dan)(dan)化物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出,尤其在(zai)(zai)靠近(jin)焊(han)(han)縫(feng)(feng)表面的(de)(de)(de)部位,由于氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)損失,α相含(han)量增加,氮(dan)(dan)(dan)(dan)化物(wu)更(geng)容(rong)(rong)易析(xi)出,有損焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)耐蝕性。焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬若是健全的(de)(de)(de)兩相組織,氮(dan)(dan)(dan)(dan)化物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出量很少。因此,在(zai)(zai)填(tian)充金(jin)屬中(zhong)提高(gao)鎳、氮(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)含(han)量是增加焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬y相含(han)量的(de)(de)(de)有效方(fang)法。另(ling)外,在(zai)(zai)對厚壁件進行焊(han)(han)接時,應避(bi)免采用過低的(de)(de)(de)線(xian)能量,以防純(chun)鐵素(su)體(ti)晶粒區(qu)的(de)(de)(de)生成而引起氮(dan)(dan)(dan)(dan)化物(wu)的(de)(de)(de)析(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,雙相不銹鋼焊接時采用(yong)的(de)填充材料(liao)一般都是在提高鎳(2%~4%)的(de)基礎上(shang),再加入與母材含(han)量相當的(de)氮(dan),控制焊縫(feng)金(jin)屬的(de)y相含(han)量為60%~70%。為防止(zhi)焊縫(feng)表面區域因(yin)擴散而損失氮(dan),常在氬(ya)氣(qi)保護氣(qi)體中加入2%N。