雙相不銹鋼具有良好的焊接性,選用合適的焊接材料不會發生焊接熱裂紋和冷裂紋。焊接接頭力學性能也令人滿意,除了焊接接頭具有良好的耐應力腐蝕能力外,其耐點(dian)蝕性能和耐縫隙腐蝕能力也均優于奧氏體不銹鋼焊接接頭,抗晶間腐蝕能力比奧氏體不銹鋼稍有遜色。但是,焊接接頭近縫區受到焊接熱循環的影響,其過熱區段的鐵素體晶粒不可避免地會粗大,從而將降低該區段的耐蝕性。對此,應從焊接工藝方面采取改善措施。
雙相不銹鋼優良性能的本質在于其化學成分和金相組織,其兩相的比例及分布狀態是決定其性能的最基本因素。
奧(ao)(ao)氏體(ti)型不銹鋼(gang)(gang)或鐵(tie)素體(ti)型不銹鋼(gang)(gang)經受熱(re)循環時,通常沒有(you)激烈(lie)的(de)(de)組織(zhi)變化,只是有(you)可能析出(chu)少(shao)許的(de)(de)第二相(xiang)(xiang)(xiang),如碳(tan)化物、氮化物或σ相(xiang)(xiang)(xiang)等,在某些非穩定(ding)奧(ao)(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)中有(you)可能出(chu)現百分(fen)之幾的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)。奧(ao)(ao)氏體(ti)-鐵(tie)素體(ti)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)則不同(tong),如圖4-6所(suo)示的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)圖表明,在1000℃以(yi)下平(ping)衡(heng)相(xiang)(xiang)(xiang)比例為50/50左(zuo)右的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang),隨著(zhu)溫度的(de)(de)升高,奧(ao)(ao)氏體(ti)逐步減少(shao)而鐵(tie)素體(ti)則逐步增多,被加熱(re)到1350℃以(yi)上至固相(xiang)(xiang)(xiang)線溫度區間,其平(ping)衡(heng)組織(zhi)的(de)(de)體(ti)積分(fen)數轉變為100%的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)。

1. 焊縫(feng)的成分(fen)和組織
從圖4-6中可知,由于(yu)金(jin)(jin)屬熔化后結晶所生成的金(jin)(jin)相(xiang)組(zu)織通常是體(ti)(ti)積分數為(wei)100%的鐵素(su)體(ti)(ti),而且隨后的冷卻(que)過程中,來不(bu)(bu)(bu)及(ji)發(fa)生奧氏(shi)體(ti)(ti)的析(xi)出。所以(yi),即使是在(zai)大(da)大(da)降低(di)焊(han)縫的冷卻(que)速度(du)(暫不(bu)(bu)(bu)說這將對熱影響(xiang)性能產生不(bu)(bu)(bu)利影響(xiang)),奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)的份額也不(bu)(bu)(bu)能增大(da)多少,根本無(wu)法解決鐵素(su)體(ti)(ti)占絕對優勢(shi)的問題。這樣的焊(han)縫金(jin)(jin)屬不(bu)(bu)(bu)僅耐(nai)蝕性低(di)下,而且塑性也不(bu)(bu)(bu)良。這一現象在(zai)焊(han)接其他牌號的雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼時,也會不(bu)(bu)(bu)同程度(du)的出現。
總之(zhi),相比例是(shi)決定雙相不銹鋼性能(neng)的至關重要的因素。為了得到相組成(cheng)比例較(jiao)為理(li)想的焊縫金(jin)屬,要采取以(yi)下措施:
①. 增(zeng)加焊(han)縫金(jin)(jin)(jin)屬中(zhong)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)化合(he)金(jin)(jin)(jin)元素。例如,用氮對焊(han)縫金(jin)(jin)(jin)屬合(he)金(jin)(jin)(jin)化,或(huo)將其(qi)成分(fen)中(zhong)鎳質量分(fen)數提高到10%左右。這樣就可能獲得(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)體(ti)積(ji)分(fen)數不少于30%~40%的(de)焊(han)縫金(jin)(jin)(jin)屬。
②. 通過(guo)焊接工藝(例如(ru)小的(de)熱(re)輸入)來獲取比(bi)較細小的(de)、比(bi)較均勻的(de)兩相混(hun)合組織,有利于提高(gao)焊縫(feng)的(de)多方面性能(neng)。
焊(han)縫金(jin)屬受到隨后(hou)焊(han)道的(de)熱影響,其中的(de)二次(ci)轉(zhuan)變奧氏體含量有所(suo)上(shang)升。因此,有時(shi)可以利用“退(tui)火(huo)”焊(han)縫來改善焊(han)縫性能,例(li)如(ru),在薄板焊(han)縫的(de)背面加“退(tui)火(huo)”焊(han)縫來改善正面焊(han)縫的(de)性能。但焊(han)后(hou)需要(yao)將“退(tui)火(huo)”焊(han)縫打磨掉,這(zhe)種辦法則由于費(fei)工時(shi),只有在特殊情況下才(cai)被采用。
2. 精熱影唱想(xiang)入米取的工藝措施(shi)
在焊接過(guo)程中(zhong)(zhong),由于(yu)焊接加(jia)熱(re)的(de)(de)(de)(de)快速性和(he)短暫(zan)(zan)性,鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)+奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變成(cheng)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)相變并(bing)不(bu)能完成(cheng)。在焊縫(feng)金屬(shu)組(zu)織(zhi)中(zhong)(zhong)尚存(cun)有(you)相當數量(liang)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti),金屬(shu)就(jiu)開始了降溫(wen)。待降溫(wen)到(dao)某(mou)平衡溫(wen)度以下(xia),金屬(shu)組(zu)織(zhi)又會發生逆轉(zhuan)變即鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)為(wei)二(er)次(ci)(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)。同(tong)樣由于(yu)熱(re)循環的(de)(de)(de)(de)短暫(zan)(zan),再加(jia)之此(ci)時溫(wen)度已(yi)降得(de)較(jiao)低,該逆轉(zhuan)變為(wei)二(er)次(ci)(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)數量(liang)也不(bu)會很多,因此(ci)該區(qu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)份額占得(de)較(jiao)大(da)而奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)份額較(jiao)少。而且(qie),此(ci)時的(de)(de)(de)(de)兩相組(zu)織(zhi)狀態(tai)已(yi)大(da)大(da)不(bu)同(tong)于(yu)原(yuan)先的(de)(de)(de)(de)排列。原(yuan)先軋制狀態(tai)下(xia)成(cheng)條帶(dai)狀的(de)(de)(de)(de)同(tong)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)混(hun)存(cun)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti),向等(deng)(deng)軸狀結晶發展、長(chang)大(da);而原(yuan)來(lai)呈條帶(dai)狀的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)走向消失(shi),冷(leng)卻過(guo)程中(zhong)(zhong)從(cong)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)轉(zhuan)變出來(lai)的(de)(de)(de)(de)二(er)次(ci)(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)則呈雜(za)亂的(de)(de)(de)(de)竹葉狀在鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)晶間和(he)晶內先后出現。所(suo)以說在焊接熱(re)影響區(qu)段的(de)(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)劣化(hua)不(bu)僅(jin)表現為(wei)相比例失(shi)調,而且(qie)還失(shi)去(qu)了最有(you)利于(yu)阻礙(ai)應力(li)腐蝕(shi)裂紋擴展的(de)(de)(de)(de)兩相分(fen)布狀況-兩相呈條帶(dai)疊置狀。應當注意(yi),一旦形(xing)成(cheng)了粗大(da)的(de)(de)(de)(de)等(deng)(deng)軸晶,就(jiu)很難通(tong)過(guo)熱(re)處(chu)理(li)或其他(ta)措施(shi)予以恢復(fu)。
為了使焊接接頭熱影(ying)響(xiang)區(qu)各項(xiang)性能指標(biao)與其他部位相同,可(ke)采取下列措施:
a. 一(yi)定要(yao)用(yong)盡量(liang)小的熱輸大施焊。一(yi)旦由于(yu)過熱會(hui)導(dao)致(zhi)形成大晶(jing)粒(li)鐵素(su)體,就(jiu)很難(nan)保持或恢復(fu)雙相不(bu)銹鋼的優良性能。
b. 為使(shi)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)熱影(ying)響區的(de)相(xiang)比例與母材相(xiang)當(dang),可對焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭通過(guo)固溶(rong)處理來實現(xian),但費(fei)工(gong)、費(fei)時,還消耗大(da)量能源以及引起結構變形等問題,很(hen)難(nan)達到理想(xiang)的(de)效果。
c. 通過(guo)對焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭進(jin)行再(zai)一(yi)次的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)熱循環,使焊(han)接(jie)(jie)熱影(ying)響區(qu)的(de)(de)(de)奧氏體相(xiang)(xiang)進(jin)一(yi)步析(xi)出,增(zeng)加奧氏體金屬(shu)相(xiang)(xiang)數量且能(neng)細化(hua)鐵素體晶粒(li),減少碳化(hua)物(wu)和(he)氮化(hua)物(wu)從晶內和(he)晶界析(xi)出。采用的(de)(de)(de)方(fang)法是對接(jie)(jie)觸介質的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)(feng)先進(jin)行施焊(han)。對于(yu)單道(dao)焊(han)縫(feng)(feng),則在非接(jie)(jie)觸工作(zuo)(zuo)介質面的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)(feng)上,加焊(han)一(yi)層工藝焊(han)縫(feng)(feng),若(ruo)焊(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)余高(gao)超標(biao)時,應(ying)修(xiu)磨(mo)焊(han)縫(feng)(feng)高(gao)度;對于(yu)多層焊(han)時,除了用小(xiao)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)熱輸入(ru)的(de)(de)(de)多層多道(dao)焊(han)外,必要時也可以增(zeng)加工藝焊(han)縫(feng)(feng)來改(gai)善工作(zuo)(zuo)焊(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)熱影(ying)響區(qu)性能(neng)。
d. 采(cai)用奧氏體相(xiang)占比例(li)大的焊接材料,來提(ti)高焊縫(feng)金屬(shu)(shu)中(zhong)奧氏體的比例(li),對提(ti)高焊縫(feng)金屬(shu)(shu)的塑性(xing)、韌性(xing)和(he)耐蝕性(xing)均是有益的。

