雙相不銹鋼問世以來,其焊接問題始終是一個重要課題。早期開發的雙相(xiang)不銹鋼(gang) 06Cr25Ni5Mo1.5等,有較高的碳含量(0.08%~0.10%)和較高的鐵素體含量(約70%),焊接熱影響區(HAZ)幾乎是單相鐵素體組織,必然使其力學性能和耐腐蝕性能變差,從而限制了雙相不銹鋼作為焊接結構件的使用。之后發展了超低碳、含氮的一些雙相不銹鋼022Cr22Ni5Mo3N、022Cr25Ni7Mo4WCuN等,具有a相、γ相各占一半最佳兩相比例,并提高了填充材料的鎳含量,使焊縫和焊接HAZ保持有足夠的奧氏體含量,改善了焊接接頭的塑性和耐蝕性,使焊接結構件的應用有了很大的發展。
超級雙相(xiang)不銹鋼與普通雙相(xiang)不銹鋼的區別(bie)在于含有(you)較(jiao)低的碳、較(jiao)高的鉬(mu)和氮。兩類鋼焊接HAZ組(zu)織轉(zhuan)變的主要差(cha)別(bie)為:
(1)根據圖9.84中幾種雙相不銹鋼所處的位置可以看出,超級雙相不銹鋼SAF 2507的α溶解度曲線與凝固線的距離較普通雙相不銹鋼SAF 2205窄,超級雙相不銹鋼單相α區的HTHAZ也要比普通雙相不銹鋼窄,產生單相α區的峰值溫度也要高。在熱循環加熱階段的數秒時間內,高溫區的y相仍可完全溶入α相中。但在冷卻階段,高溫區α→γ轉變卻是不平衡的,γ相大幅減少。
(2)由于超級雙相不銹鋼的α相溶解度曲線的溫度比普通雙相不銹鋼高,在較高溫度即發生a→γ轉變,冷卻速率對其相平衡影響遠小于對普通雙相不銹鋼的影響。
(3)超級雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)HTHAZ的(de)y相(xiang)減少是(shi)不(bu)(bu)(bu)可避(bi)免的(de),但仍(reng)會(hui)析出一部分γ相(xiang)。如果γ相(xiang)的(de)量能(neng)布滿α相(xiang)晶界,消(xiao)除了(le)α/α晶界,而(er)形成a/y相(xiang)界時,這種組(zu)(zu)織的(de)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭性(xing)能(neng)是(shi)良好(hao)的(de)。相(xiang)比(bi)例達(da)到50/50的(de)雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)HTHAZ的(de)組(zu)(zu)織中(zhong)雖(sui)然發(fa)生(sheng)y相(xiang)含量的(de)下降,但仍(reng)有(you)15%~30%的(de)y相(xiang)析出,其兩相(xiang)組(zu)(zu)織是(shi)“健全(quan)”的(de),不(bu)(bu)(bu)出現a/α晶界。一些(xie)含氮雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和超級雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)都具備了(le)這樣(yang)的(de)條件。
(4)在線(xian)能量相同時,超(chao)級雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼比普通(tong)雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼的(de)晶粒長(chang)大傾向小(xiao)。在常用的(de)冷(leng)卻速率下,超(chao)級雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼一般不(bu)會(hui)有金(jin)屬間(jian)化合物(wu)析出(圖9.80)。