不平衡和不完全的冶金反應和快速結晶過程,使焊縫存在著成分和組織的不均性,所以組織是不穩定的。在多層焊縫或者雖然是單道焊縫,焊后經熱處理或在某一溫度下長期使用,便有可能發生組織轉變和析出有害的金屬間化合物或碳、氮化物。對于雙相不(bu)銹鋼(gang)焊縫來說,雖然化學成分與母材相比增加了鎳的含量,焊縫中鐵素體相較低,從而減低了金屬間相析出的傾向和金屬間相引起的有害作用,但是由于焊縫中鉻、鎳、鉬、氮等合金元素在兩相中的分配極不均勻,特別是氮,在奧氏體中以過飽和狀態存在而鐵素體相中氮的含量很少,更增加了組織的不穩定性。
雙相不銹鋼焊接時,有可能發生三種類型的析出,嚴重時會降低鋼的耐腐蝕性和韌性。這些析出相是:鉻的氮化物(Cr2N、CrN);二次奧氏體(Y2);金屬間相(σ相等)。
關于氮(dan)化(hua)物(wu)的(de)析出,當焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)(shu)鐵(tie)素(su)體數量(liang)過(guo)多或(huo)為(wei)純(chun)鐵(tie)素(su)體組織時(shi),很容易有氮(dan)化(hua)物(wu)的(de)析出,這是由(you)于在(zai)高(gao)溫時(shi),氮(dan)在(zai)鐵(tie)素(su)體中(zhong)的(de)溶(rong)解度增(zeng)加,快速冷卻時(shi)溶(rong)解度又下(xia)降的(de)緣故。尤其在(zai)靠近焊(han)(han)縫(feng)(feng)表面(mian)的(de)部位,由(you)于氮(dan)的(de)損失,使鐵(tie)素(su)體量(liang)增(zeng)加,氮(dan)化(hua)物(wu)更容易析出,這對(dui)焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)(shu)的(de)耐腐蝕性有直接(jie)的(de)影(ying)響。焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)(shu)若是健全(quan)的(de)兩相(xiang)組織,氮(dan)化(hua)物(wu)的(de)析出量(liang)很少。因此(ci),為(wei)了增(zeng)加焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)(shu)的(de)奧(ao)氏體數量(liang),在(zai)填充金屬(shu)(shu)中(zhong)提(ti)高(gao)鎳(nie)、氮(dan)元素(su)是有效(xiao)的(de)。
關于二次奧氏體的析出,這在含氮量高的超級雙相不銹鋼(0.3%N2)多層焊接時會出現。由于后續焊道的再加熱,特別是先采用低的熱輸入,后續焊道又采用高的熱輸入時,部分鐵素體會轉變成細小分散的二次奧氏體(Y2).這種Y2也和氮化物一樣會降低焊縫的耐腐蝕性能。
關于(yu)。相(xiang)的(de)析(xi)出(chu)(chu),一(yi)般(ban)(ban)說焊接時(shi)采用較高的(de)熱(re)(re)輸入(ru)和較低的(de)冷(leng)卻速度有利于(yu)奧氏體的(de)轉(zhuan)變(bian),減(jian)少焊縫金(jin)(jin)屬的(de)鐵素體量。但是(shi)熱(re)(re)輸人(ren)過(guo)高和冷(leng)卻速度過(guo)慢又會(hui)帶(dai)來金(jin)(jin)屬間相(xiang)的(de)析(xi)出(chu)(chu)問(wen)題。一(yi)般(ban)(ban)焊縫金(jin)(jin)屬不常發現有。相(xiang)析(xi)出(chu)(chu),但在焊接材料或(huo)熱(re)(re)輸人(ren)選(xuan)用不合適時(shi),也有可(ke)能(neng)出(chu)(chu)現。相(xiang)。用較高鎳的(de)焊條25.10.4.LR焊接超(chao)(chao)級(ji)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)SAF2507時(shi),如熱(re)(re)輸入(ru)過(guo)高,發現有σ相(xiang)的(de)析(xi)出(chu)(chu)(圖2-14)。這是(shi)因為過(guo)低的(de)鐵素體量會(hui)集中較多(duo)的(de)鉻、鉬(mu)等(deng)元素,促(cu)進金(jin)(jin)屬間相(xiang)的(de)析(xi)出(chu)(chu)。對(dui)超(chao)(chao)級(ji)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)而言,一(yi)般(ban)(ban)熱(re)(re)輸入(ru)控制在0.5~1.5kJ/mm范圍,不超(chao)(chao)過(guo)上(shang)限,含鎢和銅的(de)鋼(gang)不超(chao)(chao)過(guo)1.0kJ/mm時(shi)(尤(you)其焊薄(bo)板(ban)),不會(hui)發生因金(jin)(jin)屬間相(xiang)析(xi)出(chu)(chu)使(shi)韌性下(xia)降。這說明超(chao)(chao)級(ji)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang),尤(you)其是(shi)含鎢、銅的(de)超(chao)(chao)級(ji)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)對(dui)高熱(re)(re)輸入(ru)敏感。

綜上所(suo)述,為了(le)獲得(de)最(zui)佳的(de)(de)(de)性(xing)能結果,一般必須采用足夠高的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)輸(shu)入(ru)以保證(zheng)在(zai)焊縫(包括(kuo)熱(re)(re)(re)影響區)奧(ao)氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)再形(xing)成,通(tong)常焊縫金屬的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)量控(kong)(kong)(kong)制在(zai)60%~70%范圍,但是(shi)為防止析出相也不希(xi)望過(guo)高的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)輸(shu)人(ren),熱(re)(re)(re)輸(shu)入(ru)控(kong)(kong)(kong)制在(zai)0.5~2.0kJ/mm,最(zui)高層間溫(wen)度控(kong)(kong)(kong)制在(zai)150℃為好(hao)。表2-16是(shi)Sandvik推薦(jian)的(de)(de)(de)三種(zhong)典型雙相不銹鋼(gang)和超級雙相不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)焊接熱(re)(re)(re)輸(shu)入(ru)。熱(re)(re)(re)輸(shu)人(ren)與(yu)材料的(de)(de)(de)厚(hou)(hou)度也有關,如對薄(bo)壁管(guan)(t=1.5mm)適宜的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)輸(shu)入(ru)是(shi)小于0.5kJ/mm,對厚(hou)(hou)壁管(guan)最(zui)好(hao)選(xuan)用接近(jin)上限的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)輸(shu)人(ren)值。對于厚(hou)(hou)度不小于25mm的(de)(de)(de)材料,尤其要注意層間溫(wen)度的(de)(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制,心(xin)部(bu)的(de)(de)(de)溫(wen)度往往高于表面,根部(bu)的(de)(de)(de)沖擊值可能會(hui)降低。


