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(xiang)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)(han)接(jie)(jie)線能量低時,焊(han)(han)縫金屬除(chu)間隙原子氮(dan)集中(zhong)(zhong)在γ相(xiang)中(zhong)(zhong)外,其(qi)他幾種(zhong)元(yuan)素在α相(xiang)和(he)y相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)含量比值均接(jie)(jie)近于(yu)1。但在焊(han)(han)接(jie)(jie)線能量高(gao)時,由(you)于(yu)鉻、鉬(mu)、鎳等元(yuan)素有足夠的(de)(de)時間進行擴散,兩(liang)相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)合金元(yuan)素含量有著明顯的(de)(de)差別(bie)。這表明隨焊(han)(han)接(jie)(jie)線能量的(de)(de)不同(tong),兩(liang)相(xiang)的(de)(de)成分(fen)和(he)耐蝕(shi)性也相(xiang)對變(bian)化(hua),一般含氮(dan)的(de)(de)γ相(xiang)的(de)(de)耐腐蝕(shi)性略高(gao)。
焊(han)接線(xian)能量(liang)還(huan)影響焊(han)縫(feng)金屬中兩相(xiang)的(de)(de)比例。焊(han)接采(cai)用(yong)高線(xian)能量(liang)時(shi),凝固(gu)組織中α相(xiang)容易長大,但其低的(de)(de)冷卻速率(lv)(lv)卻可以(yi)促使較多(duo)γ相(xiang)的(de)(de)生(sheng)成。采(cai)用(yong)低線(xian)能量(liang)焊(han)接,其高的(de)(de)冷卻速率(lv)(lv)使γ相(xiang)的(de)(de)生(sheng)成量(liang)減少(shao)。
雙相(xiang)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(feng)金(jin)屬(shu)中(zhong)α相含(han)量(liang)(liang)過高或為純鐵(tie)素體(ti)時,很容易有(you)氮(dan)化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)析出(chu),尤其在(zai)(zai)靠近焊(han)(han)縫(feng)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)部位,由(you)于氮(dan)的(de)(de)(de)(de)損失,α相含(han)量(liang)(liang)增加,氮(dan)化(hua)物(wu)更容易析出(chu),有(you)損焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)。焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)若是健全的(de)(de)(de)(de)兩相組織,氮(dan)化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)析出(chu)量(liang)(liang)很少。因此,在(zai)(zai)填充金(jin)屬(shu)中(zhong)提高鎳(nie)、氮(dan)元素的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)是增加焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)y相含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)有(you)效方法。另外,在(zai)(zai)對厚壁件進(jin)行焊(han)(han)接時,應避免采用(yong)過低的(de)(de)(de)(de)線能量(liang)(liang),以(yi)防純鐵(tie)素體(ti)晶(jing)粒區的(de)(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)而引起氮(dan)化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)析出(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(xiang)不(bu)銹鋼焊(han)接時采用(yong)的(de)(de)(de)填充材(cai)料一般都是在提高(gao)鎳(2%~4%)的(de)(de)(de)基(ji)礎上,再加入(ru)與母材(cai)含(han)量相(xiang)當的(de)(de)(de)氮,控制焊(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)y相(xiang)含(han)量為60%~70%。為防止焊(han)縫表面區域因擴(kuo)散而損失氮,常在氬氣保護氣體(ti)中(zhong)加入(ru)2%N。

