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(shuang)相不銹(xiu)鋼 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022Cr22Ni5Mo3N022Cr25Ni7Mo4WCuN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。


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超(chao)級雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼與普通雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)區別(bie)在于含有較低的(de)碳、較高的(de)鉬和(he)氮。兩類鋼焊接HAZ組織轉變的(de)主要差別(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(chao)級雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)HTHAZ的(de)y相(xiang)減少是不(bu)可避免的(de),但(dan)仍會析(xi)出(chu)一部(bu)分γ相(xiang)。如果γ相(xiang)的(de)量能(neng)布滿α相(xiang)晶(jing)界,消除了(le)α/α晶(jing)界,而形成a/y相(xiang)界時,這種組織的(de)焊接(jie)接(jie)頭(tou)性能(neng)是良好(hao)的(de)。相(xiang)比例達到50/50的(de)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)HTHAZ的(de)組織中雖然發生y相(xiang)含量的(de)下降,但(dan)仍有15%~30%的(de)y相(xiang)析(xi)出(chu),其兩相(xiang)組織是“健全”的(de),不(bu)出(chu)現(xian)a/α晶(jing)界。一些(xie)含氮(dan)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和超(chao)級雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)都具備了(le)這樣(yang)的(de)條件。


(4)在(zai)線(xian)能量相(xiang)同時,超級雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼比普通雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的晶粒長(chang)大傾向小。在(zai)常用的冷(leng)卻(que)速(su)率下,超級雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼一般(ban)不(bu)會有金(jin)屬間化合(he)物析出(圖9.80)。