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α/γ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(shuang)相不銹(xiu)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。

在焊(han)接(jie)線(xian)(xian)(xian)能(neng)(neng)量(liang)低時(shi),焊(han)縫金(jin)屬除間(jian)(jian)隙(xi)原子氮(dan)集中(zhong)在γ相(xiang)(xiang)中(zhong)外,其(qi)他幾種元(yuan)素(su)(su)在α相(xiang)(xiang)和y相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)含量(liang)比值(zhi)均接(jie)近于1。但在焊(han)接(jie)線(xian)(xian)(xian)能(neng)(neng)量(liang)高時(shi),由于鉻、鉬(mu)、鎳等元(yuan)素(su)(su)有(you)(you)足夠的(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)進行擴散,兩相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)合金(jin)元(yuan)素(su)(su)含量(liang)有(you)(you)著明(ming)顯的(de)(de)差別。這(zhe)表明(ming)隨焊(han)接(jie)線(xian)(xian)(xian)能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)不同,兩相(xiang)(xiang)的(de)(de)成分和耐蝕性(xing)也(ye)相(xiang)(xiang)對變化,一般含氮(dan)的(de)(de)γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)耐腐蝕性(xing)略(lve)高。
焊(han)接線能量(liang)還影響焊(han)縫金屬中(zhong)兩相的(de)(de)(de)比(bi)例。焊(han)接采(cai)用(yong)高(gao)(gao)線能量(liang)時,凝固(gu)組織中(zhong)α相容易(yi)長大,但其(qi)低的(de)(de)(de)冷卻(que)速(su)(su)率(lv)卻(que)可以促使較多γ相的(de)(de)(de)生成。采(cai)用(yong)低線能量(liang)焊(han)接,其(qi)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)冷卻(que)速(su)(su)率(lv)使γ相的(de)(de)(de)生成量(liang)減(jian)少。
雙相不(bu)銹鋼焊接時,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)縫金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)α相(xiang)含(han)量(liang)(liang)過高或為純鐵素(su)體時(shi),很容易有(you)氮(dan)(dan)化物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)出,尤(you)其在靠近焊(han)(han)縫表面的(de)(de)(de)(de)(de)部位,由于氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)損失,α相(xiang)含(han)量(liang)(liang)增加(jia),氮(dan)(dan)化物(wu)(wu)更容易析(xi)出,有(you)損焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕性。焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)若是(shi)健全(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)組織(zhi),氮(dan)(dan)化物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)出量(liang)(liang)很少(shao)。因(yin)此,在填充(chong)金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)提高鎳、氮(dan)(dan)元素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)是(shi)增加(jia)焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)y相(xiang)含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效方法。另外,在對厚(hou)壁件(jian)進行(xing)焊(han)(han)接時(shi),應避免采用(yong)過低的(de)(de)(de)(de)(de)線(xian)能量(liang)(liang),以防(fang)純鐵素(su)體晶粒(li)區的(de)(de)(de)(de)(de)生成而引起氮(dan)(dan)化物(wu)(wu)的(de)(de)(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(qian),雙相不銹鋼焊(han)接時采用(yong)的(de)(de)填充材(cai)料一(yi)般(ban)都是(shi)在提高(gao)鎳(2%~4%)的(de)(de)基礎上,再(zai)加入(ru)(ru)與母(mu)材(cai)含(han)量(liang)(liang)相當的(de)(de)氮,控制焊(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)y相含(han)量(liang)(liang)為(wei)60%~70%。為(wei)防止焊(han)縫(feng)表面(mian)區域因擴散而損失氮,常(chang)在氬氣保護氣體中加入(ru)(ru)2%N。

