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(shuang)相不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)(zai)焊接線(xian)能量低時,焊縫金(jin)屬除間隙原子氮(dan)集中在(zai)(zai)γ相(xiang)中外,其他幾種元素在(zai)(zai)α相(xiang)和y相(xiang)中的(de)(de)(de)含(han)量比值均接近于(yu)1。但在(zai)(zai)焊接線(xian)能量高時,由于(yu)鉻、鉬、鎳等元素有足夠的(de)(de)(de)時間進行擴(kuo)散,兩相(xiang)中的(de)(de)(de)合金(jin)元素含(han)量有著明(ming)顯的(de)(de)(de)差別。這表明(ming)隨(sui)焊接線(xian)能量的(de)(de)(de)不同,兩相(xiang)的(de)(de)(de)成分和耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)也相(xiang)對變化,一般(ban)含(han)氮(dan)的(de)(de)(de)γ相(xiang)的(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)(xing)略高。


  焊(han)接線(xian)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)還影響(xiang)焊(han)縫金屬中(zhong)(zhong)兩(liang)相(xiang)的(de)(de)(de)比例。焊(han)接采用(yong)高線(xian)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)時,凝固組(zu)織中(zhong)(zhong)α相(xiang)容易長(chang)大,但其(qi)低(di)(di)的(de)(de)(de)冷卻(que)(que)速(su)率卻(que)(que)可以促(cu)使較多γ相(xiang)的(de)(de)(de)生成。采用(yong)低(di)(di)線(xian)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)焊(han)接,其(qi)高的(de)(de)(de)冷卻(que)(que)速(su)率使γ相(xiang)的(de)(de)(de)生成量(liang)(liang)(liang)減(jian)少。


  雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(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(dang)焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)中α相(xiang)(xiang)含(han)量(liang)過(guo)高(gao)或為純鐵(tie)素體(ti)時,很(hen)容易有氮化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)(de)析(xi)出,尤其在靠近焊(han)縫(feng)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)部位,由于(yu)氮的(de)(de)(de)(de)損失,α相(xiang)(xiang)含(han)量(liang)增加,氮化(hua)(hua)物更容易析(xi)出,有損焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)。焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)若是健全的(de)(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)組織,氮化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)(de)析(xi)出量(liang)很(hen)少(shao)。因此,在填(tian)充金(jin)屬(shu)中提高(gao)鎳、氮元素的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)是增加焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)y相(xiang)(xiang)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)有效方法。另(ling)外,在對厚(hou)壁件進行焊(han)接時,應避免采用(yong)過(guo)低的(de)(de)(de)(de)線能量(liang),以防純鐵(tie)素體(ti)晶粒區的(de)(de)(de)(de)生成而引起氮化(hua)(hua)物的(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(mu)前,雙(shuang)相不銹鋼(gang)焊接時采用的(de)(de)(de)填充材料一(yi)般都是在提高(gao)鎳(2%~4%)的(de)(de)(de)基礎上(shang),再加入與母材含(han)量相當的(de)(de)(de)氮,控制焊縫(feng)金屬的(de)(de)(de)y相含(han)量為60%~70%。為防(fang)止(zhi)焊縫(feng)表(biao)面區(qu)域因擴散而損失氮,常(chang)在氬氣(qi)保護氣(qi)體中加入2%N。