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(zai)(zai)焊(han)接線能(neng)量低時(shi),焊(han)縫金(jin)(jin)屬除間(jian)(jian)隙原子氮集中(zhong)在(zai)(zai)γ相(xiang)(xiang)中(zhong)外,其他幾(ji)種元素在(zai)(zai)α相(xiang)(xiang)和(he)(he)y相(xiang)(xiang)中(zhong)的含量比(bi)值均接近于(yu)1。但在(zai)(zai)焊(han)接線能(neng)量高(gao)時(shi),由(you)于(yu)鉻、鉬、鎳等元素有足(zu)夠的時(shi)間(jian)(jian)進行擴散,兩相(xiang)(xiang)中(zhong)的合(he)金(jin)(jin)元素含量有著(zhu)明顯的差別(bie)。這(zhe)表明隨焊(han)接線能(neng)量的不同(tong),兩相(xiang)(xiang)的成分和(he)(he)耐(nai)蝕性也相(xiang)(xiang)對變化,一般(ban)含氮的γ相(xiang)(xiang)的耐(nai)腐蝕性略高(gao)。
焊接(jie)線能量還影響焊縫金屬中兩相(xiang)(xiang)的(de)比例。焊接(jie)采(cai)用高線能量時,凝固(gu)組織(zhi)中α相(xiang)(xiang)容(rong)易長大,但其(qi)低的(de)冷卻速(su)率(lv)卻可(ke)以(yi)促(cu)使較(jiao)多(duo)γ相(xiang)(xiang)的(de)生(sheng)成。采(cai)用低線能量焊接(jie),其(qi)高的(de)冷卻速(su)率(lv)使γ相(xiang)(xiang)的(de)生(sheng)成量減少。
雙(shuang)相不銹鋼焊接(jie)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。
當焊縫金屬中α相含(han)(han)量(liang)過高(gao)或為純(chun)鐵素(su)體(ti)時,很容(rong)易有氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物的(de)析(xi)出,尤其(qi)在(zai)靠近焊縫表(biao)面的(de)部位,由于(yu)氮(dan)(dan)的(de)損失,α相含(han)(han)量(liang)增加,氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物更容(rong)易析(xi)出,有損焊縫金屬的(de)耐蝕性。焊縫金屬若是健全的(de)兩相組織,氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物的(de)析(xi)出量(liang)很少。因此(ci),在(zai)填(tian)充金屬中提高(gao)鎳、氮(dan)(dan)元(yuan)素(su)的(de)含(han)(han)量(liang)是增加焊縫金屬y相含(han)(han)量(liang)的(de)有效(xiao)方法。另外(wai),在(zai)對厚壁件進(jin)行焊接時,應避免采(cai)用過低的(de)線能量(liang),以防純(chun)鐵素(su)體(ti)晶粒區的(de)生成而(er)引起氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物的(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(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼焊(han)(han)接時采用的填充材(cai)料一(yi)般(ban)都是(shi)在(zai)提高鎳(nie)(2%~4%)的基礎上,再(zai)加入與(yu)母材(cai)含量相(xiang)(xiang)當(dang)的氮(dan),控(kong)制焊(han)(han)縫(feng)金屬的y相(xiang)(xiang)含量為60%~70%。為防止焊(han)(han)縫(feng)表面區域因(yin)擴散而(er)損失氮(dan),常(chang)在(zai)氬氣保護氣體(ti)中(zhong)加入2%N。

