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αγ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(xiu)鋼(gang)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。


表 45.jpg


  在(zai)焊(han)接(jie)線(xian)能(neng)量(liang)低時(shi),焊(han)縫(feng)金屬除間(jian)隙原子氮集中(zhong)(zhong)在(zai)γ相(xiang)中(zhong)(zhong)外,其他幾種元(yuan)素(su)在(zai)α相(xiang)和y相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)含量(liang)比值均(jun)接(jie)近于1。但(dan)在(zai)焊(han)接(jie)線(xian)能(neng)量(liang)高時(shi),由(you)于鉻、鉬、鎳等(deng)元(yuan)素(su)有(you)足(zu)夠的(de)(de)時(shi)間(jian)進(jin)行擴散,兩相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)合金元(yuan)素(su)含量(liang)有(you)著明顯的(de)(de)差別。這(zhe)表明隨焊(han)接(jie)線(xian)能(neng)量(liang)的(de)(de)不同,兩相(xiang)的(de)(de)成分(fen)和耐(nai)(nai)蝕性(xing)也相(xiang)對變化(hua),一般含氮的(de)(de)γ相(xiang)的(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕性(xing)略高。


  焊(han)(han)(han)接線(xian)能量還影響焊(han)(han)(han)縫金屬中兩(liang)相(xiang)的(de)比例(li)。焊(han)(han)(han)接采用高線(xian)能量時,凝固組織中α相(xiang)容易長(chang)大,但其低的(de)冷卻速率卻可以促使較多(duo)γ相(xiang)的(de)生(sheng)成(cheng)。采用低線(xian)能量焊(han)(han)(han)接,其高的(de)冷卻速率使γ相(xiang)的(de)生(sheng)成(cheng)量減少。


  雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)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)(jin)屬(shu)中(zhong)α相(xiang)含(han)(han)量(liang)過(guo)高或為純(chun)鐵(tie)(tie)素體時,很容(rong)易有(you)(you)氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物的(de)析出(chu)(chu),尤其在靠(kao)近焊(han)(han)縫表(biao)面的(de)部位,由于氮(dan)(dan)的(de)損失,α相(xiang)含(han)(han)量(liang)增加,氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物更容(rong)易析出(chu)(chu),有(you)(you)損焊(han)(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)的(de)耐(nai)蝕性。焊(han)(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)若是健全的(de)兩相(xiang)組織(zhi),氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物的(de)析出(chu)(chu)量(liang)很少。因此,在填充金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)提高鎳、氮(dan)(dan)元素的(de)含(han)(han)量(liang)是增加焊(han)(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)y相(xiang)含(han)(han)量(liang)的(de)有(you)(you)效方法。另(ling)外(wai),在對厚(hou)壁件進(jin)行(xing)焊(han)(han)接時,應避(bi)免采用(yong)過(guo)低的(de)線能量(liang),以防純(chun)鐵(tie)(tie)素體晶粒區的(de)生(sheng)成而引起氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物的(de)析出(chu)(chu)。


  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(mu)前,雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)焊接時采用的(de)填充(chong)材料一般都是在提高鎳(nie)(2%~4%)的(de)基礎上,再加(jia)入與(yu)母材含(han)量(liang)相當(dang)的(de)氮,控制焊縫金屬(shu)的(de)y相含(han)量(liang)為60%~70%。為防止(zhi)焊縫表面區(qu)域因擴散(san)而損(sun)失氮,常(chang)在氬氣(qi)保護氣(qi)體中加(jia)入2%N。