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列出了幾種雙相不(bu)銹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(zai)焊(han)接線能(neng)(neng)量(liang)低時(shi)(shi),焊(han)縫金屬除間(jian)隙原子氮集中在(zai)γ相(xiang)(xiang)(xiang)中外,其他幾種元(yuan)素(su)在(zai)α相(xiang)(xiang)(xiang)和y相(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)(de)含(han)量(liang)比值均接近于1。但在(zai)焊(han)接線能(neng)(neng)量(liang)高(gao)時(shi)(shi),由于鉻、鉬(mu)、鎳等(deng)元(yuan)素(su)有足夠的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)進(jin)行擴散(san),兩相(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)(de)合金元(yuan)素(su)含(han)量(liang)有著明顯的(de)(de)差別。這(zhe)表明隨焊(han)接線能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)不同,兩相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)成分(fen)和耐蝕性(xing)也(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)對變化(hua),一般(ban)含(han)氮的(de)(de)γ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)耐腐蝕性(xing)略高(gao)。
焊(han)接線(xian)(xian)能量(liang)還(huan)影響焊(han)縫金(jin)屬中兩(liang)相的比(bi)例。焊(han)接采用(yong)高線(xian)(xian)能量(liang)時,凝固組織中α相容(rong)易長大,但其低的冷卻速率(lv)卻可以促使(shi)較多(duo)γ相的生(sheng)成。采用(yong)低線(xian)(xian)能量(liang)焊(han)接,其高的冷卻速率(lv)使(shi)γ相的生(sheng)成量(liang)減(jian)少(shao)。
雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)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)(han)縫(feng)金屬(shu)(shu)(shu)中α相含量(liang)(liang)過高或為純鐵素體時(shi),很(hen)容易(yi)有氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)析出,尤(you)其在靠近焊(han)(han)(han)縫(feng)表(biao)面的(de)(de)部位,由于氮(dan)(dan)的(de)(de)損(sun)(sun)失,α相含量(liang)(liang)增加,氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物(wu)更容易(yi)析出,有損(sun)(sun)焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)耐蝕性。焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)(shu)(shu)若是(shi)健全的(de)(de)兩相組織,氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)析出量(liang)(liang)很(hen)少。因此,在填充金屬(shu)(shu)(shu)中提高鎳、氮(dan)(dan)元素的(de)(de)含量(liang)(liang)是(shi)增加焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)(shu)(shu)y相含量(liang)(liang)的(de)(de)有效方(fang)法。另外,在對(dui)厚(hou)壁件進(jin)行焊(han)(han)(han)接時(shi),應避免采用過低的(de)(de)線(xian)能量(liang)(liang),以防純鐵素體晶粒區的(de)(de)生成而(er)引起氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)析出。
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,雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼焊接時(shi)采用的填充材料(liao)一般都(dou)是在提高鎳(2%~4%)的基礎(chu)上(shang),再加入與(yu)母材含(han)量相(xiang)(xiang)當(dang)的氮(dan)(dan),控制(zhi)焊縫金屬的y相(xiang)(xiang)含(han)量為60%~70%。為防止(zhi)焊縫表面(mian)區域(yu)因擴散而損(sun)失氮(dan)(dan),常(chang)在氬氣保護(hu)氣體中加入2%N。

