雙相不銹鋼問世以來,其焊接問題始終是一個重要課題。早期開發的雙相(xiang)不銹鋼 06Cr25Ni5Mo1.5等,有較高的碳含量(0.08%~0.10%)和較高的鐵素體含量(約70%),焊接熱影響區(HAZ)幾乎是單相鐵素體組織,必然使其力學性能和耐腐蝕性能變差,從而限制了雙相不銹鋼作為焊接結構件的使用。之后發展了超低碳、含氮的一些雙相不銹鋼022Cr22Ni5Mo3N、022Cr25Ni7Mo4WCuN等,具有a相、γ相各占一半最佳兩相比例,并提高了填充材料的鎳含量,使焊縫和焊接HAZ保持有足夠的奧氏體含量,改善了焊接接頭的塑性和耐蝕性,使焊接結構件的應用有了很大的發展。
超級(ji)雙相不(bu)銹鋼與普通(tong)雙相不(bu)銹鋼的區(qu)別在(zai)于含(han)有較低的碳、較高的鉬和氮(dan)。兩類鋼焊接(jie)HAZ組織轉變的主要差(cha)別為:
(1)根據圖9.84中幾種雙相不銹鋼所處的位置可以看出,超級雙相不銹鋼SAF 2507的α溶解度曲線與凝固線的距離較普通雙相不銹鋼SAF 2205窄,超級雙相不銹鋼單相α區的HTHAZ也要比普通雙相不銹鋼窄,產生單相α區的峰值溫度也要高。在熱循環加熱階段的數秒時間內,高溫區的y相仍可完全溶入α相中。但在冷卻階段,高溫區α→γ轉變卻是不平衡的,γ相大幅減少。
(2)由于超級雙相不銹鋼的α相溶解度曲線的溫度比普通雙相不銹鋼高,在較高溫度即發生a→γ轉變,冷卻速率對其相平衡影響遠小于對普通雙相不銹鋼的影響。
(3)超(chao)級(ji)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)HTHAZ的(de)(de)y相(xiang)減少(shao)是(shi)不可避免(mian)的(de)(de),但仍(reng)會析出一(yi)部(bu)分γ相(xiang)。如果γ相(xiang)的(de)(de)量(liang)能(neng)布滿α相(xiang)晶(jing)(jing)界(jie),消除(chu)了α/α晶(jing)(jing)界(jie),而形(xing)成(cheng)a/y相(xiang)界(jie)時,這(zhe)種組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)焊接(jie)接(jie)頭性能(neng)是(shi)良好的(de)(de)。相(xiang)比例達(da)到50/50的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)HTHAZ的(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)中雖然發生y相(xiang)含量(liang)的(de)(de)下(xia)降,但仍(reng)有15%~30%的(de)(de)y相(xiang)析出,其(qi)兩相(xiang)組(zu)(zu)織(zhi)是(shi)“健全”的(de)(de),不出現a/α晶(jing)(jing)界(jie)。一(yi)些含氮雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)超(chao)級(ji)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)都具備了這(zhe)樣的(de)(de)條件。
(4)在線(xian)能量相同時(shi),超級雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)比普(pu)通雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)晶粒(li)長大(da)傾向小(xiao)。在常用的(de)冷卻速率下,超級雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)一般不(bu)會有金屬間化(hua)合物(wu)析出(圖(tu)9.80)。