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。
在焊(han)(han)(han)接(jie)線(xian)能(neng)量(liang)低時,焊(han)(han)(han)縫金屬除間隙原(yuan)子氮集(ji)中(zhong)在γ相(xiang)(xiang)中(zhong)外,其他幾種元(yuan)素(su)在α相(xiang)(xiang)和(he)(he)y相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)含量(liang)比值均接(jie)近(jin)于(yu)(yu)1。但(dan)在焊(han)(han)(han)接(jie)線(xian)能(neng)量(liang)高時,由于(yu)(yu)鉻、鉬、鎳等元(yuan)素(su)有(you)足夠的(de)(de)時間進行擴(kuo)散,兩(liang)相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)合金元(yuan)素(su)含量(liang)有(you)著明(ming)顯(xian)的(de)(de)差別(bie)。這(zhe)表明(ming)隨焊(han)(han)(han)接(jie)線(xian)能(neng)量(liang)的(de)(de)不同,兩(liang)相(xiang)(xiang)的(de)(de)成(cheng)分和(he)(he)耐蝕性也相(xiang)(xiang)對變化,一(yi)般(ban)含氮的(de)(de)γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)耐腐蝕性略高。
焊接(jie)線能量(liang)(liang)還影(ying)響焊縫(feng)金屬中兩相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)比(bi)例。焊接(jie)采(cai)用高(gao)線能量(liang)(liang)時,凝(ning)固組織(zhi)中α相(xiang)(xiang)(xiang)容易(yi)長大(da),但其低(di)的(de)(de)冷卻(que)(que)速(su)率(lv)卻(que)(que)可以促使(shi)較多γ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)生成。采(cai)用低(di)線能量(liang)(liang)焊接(jie),其高(gao)的(de)(de)冷卻(que)(que)速(su)率(lv)使(shi)γ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)生成量(liang)(liang)減少。
雙相不(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。
當焊縫(feng)金(jin)屬中α相含(han)量過高或為(wei)純鐵(tie)素體(ti)時,很(hen)(hen)容易有氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)析出,尤其在靠近焊縫(feng)表面的(de)(de)(de)部位,由于氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)損(sun)失,α相含(han)量增加(jia),氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物(wu)更容易析出,有損(sun)焊縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)。焊縫(feng)金(jin)屬若是健(jian)全的(de)(de)(de)兩(liang)相組(zu)織,氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)析出量很(hen)(hen)少。因(yin)此(ci),在填(tian)充金(jin)屬中提高鎳、氮(dan)(dan)元素的(de)(de)(de)含(han)量是增加(jia)焊縫(feng)金(jin)屬y相含(han)量的(de)(de)(de)有效(xiao)方法。另(ling)外,在對厚(hou)壁件(jian)進行焊接時,應避免采用過低的(de)(de)(de)線能(neng)量,以防純鐵(tie)素體(ti)晶粒區(qu)的(de)(de)(de)生成而(er)引起氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(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,雙相(xiang)(xiang)不銹鋼焊(han)(han)(han)接時采(cai)用的填充材料(liao)一般都是(shi)在提高鎳(2%~4%)的基礎上,再加(jia)入與母材含(han)量相(xiang)(xiang)當的氮,控(kong)制焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬的y相(xiang)(xiang)含(han)量為(wei)60%~70%。為(wei)防止焊(han)(han)(han)縫表面(mian)區(qu)域因擴散而損失氮,常(chang)在氬氣(qi)保(bao)護(hu)氣(qi)體中(zhong)加(jia)入2%N。