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。


表 45.jpg


  在(zai)焊(han)(han)接線(xian)(xian)能量(liang)低時,焊(han)(han)縫金(jin)屬除間隙(xi)原(yuan)子氮集中在(zai)γ相(xiang)中外(wai),其他幾種元素(su)在(zai)α相(xiang)和y相(xiang)中的含量(liang)比值(zhi)均接近(jin)于1。但在(zai)焊(han)(han)接線(xian)(xian)能量(liang)高時,由(you)于鉻、鉬、鎳等元素(su)有(you)足夠的時間進行擴散,兩(liang)相(xiang)中的合(he)金(jin)元素(su)含量(liang)有(you)著(zhu)明顯的差別。這表(biao)明隨焊(han)(han)接線(xian)(xian)能量(liang)的不同,兩(liang)相(xiang)的成(cheng)分和耐(nai)蝕性也相(xiang)對變化(hua),一般(ban)含氮的γ相(xiang)的耐(nai)腐蝕性略高。


  焊接線能量(liang)(liang)還影響焊縫金屬中(zhong)兩相(xiang)(xiang)的比例(li)。焊接采(cai)用高線能量(liang)(liang)時(shi),凝固(gu)組織(zhi)中(zhong)α相(xiang)(xiang)容易長大,但其低(di)的冷卻速率卻可以促使(shi)較(jiao)多γ相(xiang)(xiang)的生成。采(cai)用低(di)線能量(liang)(liang)焊接,其高的冷卻速率使(shi)γ相(xiang)(xiang)的生成量(liang)(liang)減少。


  雙相不銹(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(dang)焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)中α相含量過(guo)高(gao)或為純(chun)鐵(tie)素體時(shi)(shi),很(hen)容(rong)易有氮化物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu),尤其在(zai)靠近焊縫(feng)表面的(de)(de)(de)部位,由于氮的(de)(de)(de)損(sun)失(shi),α相含量增加,氮化物(wu)更(geng)容(rong)易析(xi)出(chu),有損(sun)焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)耐蝕性。焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)若是健全的(de)(de)(de)兩相組織,氮化物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)量很(hen)少。因此,在(zai)填充金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)中提高(gao)鎳、氮元(yuan)素的(de)(de)(de)含量是增加焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)y相含量的(de)(de)(de)有效方法(fa)。另外,在(zai)對(dui)厚壁(bi)件進行焊接時(shi)(shi),應避免采用過(guo)低的(de)(de)(de)線能(neng)量,以防純(chun)鐵(tie)素體晶粒區(qu)的(de)(de)(de)生成而引起(qi)氮化物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(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%。


 目前,雙相不銹鋼(gang)焊(han)接(jie)時采用的填充材(cai)料一(yi)般都(dou)是在提高(gao)鎳(2%~4%)的基礎上(shang),再加(jia)入與母材(cai)含量相當的氮,控制焊(han)縫(feng)金屬的y相含量為(wei)(wei)60%~70%。為(wei)(wei)防止焊(han)縫(feng)表面區域因擴(kuo)散而損(sun)失氮,常在氬氣保護氣體(ti)中加(jia)入2%N。