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(xiang)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。


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  在(zai)焊(han)接(jie)(jie)線(xian)能量(liang)低時(shi),焊(han)縫金屬除間(jian)隙原子氮集中(zhong)(zhong)(zhong)在(zai)γ相中(zhong)(zhong)(zhong)外,其他幾種元素(su)在(zai)α相和y相中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)比值均接(jie)(jie)近于1。但在(zai)焊(han)接(jie)(jie)線(xian)能量(liang)高時(shi),由于鉻、鉬(mu)、鎳等元素(su)有足夠的(de)(de)時(shi)間(jian)進行擴散(san),兩相中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)合(he)金元素(su)含(han)(han)量(liang)有著明顯的(de)(de)差(cha)別。這表明隨焊(han)接(jie)(jie)線(xian)能量(liang)的(de)(de)不同,兩相的(de)(de)成分和耐蝕(shi)(shi)性也相對變化(hua),一般含(han)(han)氮的(de)(de)γ相的(de)(de)耐腐蝕(shi)(shi)性略(lve)高。


  焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)線能(neng)量(liang)(liang)還影響焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬中(zhong)兩相(xiang)的(de)比例。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)采用(yong)高(gao)線能(neng)量(liang)(liang)時,凝(ning)固組織中(zhong)α相(xiang)容易長大,但其低的(de)冷卻(que)速率卻(que)可以促使(shi)較多γ相(xiang)的(de)生(sheng)成。采用(yong)低線能(neng)量(liang)(liang)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie),其高(gao)的(de)冷卻(que)速率使(shi)γ相(xiang)的(de)生(sheng)成量(liang)(liang)減少。


  雙相不銹鋼焊接時,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)縫(feng)(feng)金屬(shu)(shu)中α相(xiang)含量過高(gao)或為(wei)純鐵素(su)體時,很(hen)(hen)容(rong)易有氮(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)析(xi)出,尤其在靠近焊(han)縫(feng)(feng)表面的(de)(de)部位,由于氮(dan)的(de)(de)損失,α相(xiang)含量增加(jia),氮(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物更容(rong)易析(xi)出,有損焊(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)(shu)的(de)(de)耐(nai)蝕性。焊(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)(shu)若是健全(quan)的(de)(de)兩相(xiang)組織,氮(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)析(xi)出量很(hen)(hen)少(shao)。因此,在填(tian)充金屬(shu)(shu)中提高(gao)鎳、氮(dan)元(yuan)素(su)的(de)(de)含量是增加(jia)焊(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)(shu)y相(xiang)含量的(de)(de)有效方法。另外,在對厚壁件進(jin)行焊(han)接(jie)時,應避(bi)免采用(yong)過低的(de)(de)線(xian)能(neng)量,以防純鐵素(su)體晶粒區(qu)的(de)(de)生成(cheng)而引起(qi)氮(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物的(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%。


 目前,雙相(xiang)不(bu)銹鋼焊(han)接(jie)時采用的(de)填充材料一(yi)般都是在(zai)提高鎳(2%~4%)的(de)基礎(chu)上,再(zai)加入與母材含量相(xiang)當的(de)氮,控制焊(han)縫金屬的(de)y相(xiang)含量為60%~70%。為防止(zhi)焊(han)縫表面區域因擴散而損失氮,常在(zai)氬氣(qi)保(bao)護氣(qi)體中加入2%N。