雙相不銹鋼在實際應用過程中，不僅要求雙(shuang)相不(bu)銹鋼母材有優良的性能，對焊接接頭性能也有著同樣的嚴格的要求。雙相不銹鋼焊接(jie)接頭在使用時主要缺陷為脆性和耐蝕性下降，具體原因是焊縫及熱影響區兩相比例失調，二次相析出（金屬間相、氮化物等）和α相脆化等。采用常規的熔焊方法，如焊條電弧焊焊接中厚板，需要往復多道焊，效率較低，同時焊縫及熱影響區焊接熱循環經歷時間較長，容易產生金屬間相使接頭脆化，耐蝕性下降。而利用激光、電子束等高能焊時，因焊后冷速較快，不易填充金屬、焊縫及熱影響區的α和γ兩相比例不易控制，接頭沖擊和腐蝕性能會發生惡化。激光-MIG電弧復合焊能將復合熱源擴大作用范圍，降低焊接冷卻速度，同時容易使焊絲填充到焊接熔池形成焊縫。因此，應用于雙相不銹鋼焊接將是一種比較理想的方法，國內外卻少有這方面的研究。

1. 試(shi)驗方法

  試驗母材選用2205（UNS31803）雙相不銹鋼，板厚8mm。焊材采用ER2209焊絲，=ф1.0mm。材料主要成分及性能見表4-27和表4-28，材料點蝕當量（PREN）按式PRENCr％＋3.3×Mo％＋16×N％計算。

  焊件加工成I形坡口，焊前用丙酮擦拭坡口及附近表面以去除油污，坡口間隙設置為0.5mm。焊接裝配示意如圖4-12所示。采用YAG激光器，焦距長300mm，焊接時激光功率7kW，離焦量為0；電弧電壓為27.5V，送絲速度為12m／min，焊槍傾角60°，焊槍高度14mm。利用Ar＋2％N₂混合氣體作為MIG焊槍正面保護氣，氣體流量為30L／min，以防雙相不銹鋼焊縫表面因擴散而損失氮。焊件背面保護氣為純氬，流量為5L／min。激光與電弧熱源之間距離2mm，焊接速度為3m／min，激光引導電弧。

  焊(han)(han)后，制(zhi)取(qu)拉(la)伸試樣、沖擊試樣進行焊(han)(han)接接頭(tou)力(li)學分析，金相試樣則利用(yong)光學顯微(wei)(wei)鏡、掃描電鏡和鐵(tie)素(su)體儀進行微(wei)(wei)觀(guan)分析及兩(liang)相比例測定。

2. 試(shi)驗結果與評估

   a. 焊接接頭宏觀形貌及顯微組織激光-MIG電弧復合焊接8mm厚2205雙相不銹鋼的焊縫接頭如圖4-13所示。從圖中可以看出，焊縫完全熔透，呈“丁”字形，上部有輕微凹陷，焊縫及熱影響區狹窄，成形良好。焊接接頭宏觀上分為三個區域：母材、熱影響區及焊縫。

    焊接(jie)接(jie)頭各區(qu)(qu)的顯微(wei)組織如圖4-14所示，其中焊縫及熱影響區(qu)(qu)深(shen)色部分為γ相，淺色部分為α相；母(mu)材則(ze)相反(fan)。這種(zhong)現象(xiang)產生的原因(yin)可(ke)能(neng)與母(mu)材、焊縫區(qu)(qu)域α和γ相不同耐蝕性相關。

   b. 鐵(tie)素體(ti)測(ce)定(ding)母材(cai)區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)(bi)例分別(bie)為(wei)(wei)45％和(he)(he)55％；焊(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)上部(bu)(bu)α和(he)(he)γ兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例分別(bie)為(wei)(wei)49％、51％，中下(xia)部(bu)(bu)α和(he)(he)y兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例分別(bie)為(wei)(wei)56％、44％；焊(han)(han)縫(feng)(feng)熱影響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例分別(bie)為(wei)(wei)66％、34％。可見，各區(qu)(qu)(qu)(qu)域的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例雖有差異，但均在(zai)(zai)30％～70％的(de)(de)(de)(de)合理范圍內。這是由于焊(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)和(he)(he)熱影響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)因填充(chong)(chong)金(jin)屬(shu)(shu)及焊(han)(han)后(hou)冷卻速度的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)，而造成(cheng)兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例的(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)(qu)(qu)別(bie)。Ni元(yuan)素是奧(ao)氏(shi)體(ti)強烈形成(cheng)及穩定(ding)元(yuan)素，焊(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)因填充(chong)(chong)Ni元(yuan)素含量較(jiao)高ER2209焊(han)(han)絲，熔池快(kuai)速凝(ning)固后(hou)產(chan)生(sheng)焊(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例比(bi)(bi)(bi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)熱影響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)要(yao)高，而焊(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)上、下(xia)部(bu)(bu)因填充(chong)(chong)金(jin)屬(shu)(shu)熔合比(bi)(bi)(bi)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)，γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例和(he)(he)形貌(mao)產(chan)生(sheng)差異。焊(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)上部(bu)(bu)熔融的(de)(de)(de)(de)填充(chong)(chong)金(jin)屬(shu)(shu)較(jiao)多，γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例較(jiao)高，在(zai)(zai)較(jiao)快(kuai)冷卻的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下(xia)，產(chan)生(sheng)二(er)次(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)主要(yao)分布在(zai)(zai)初始鐵(tie)素體(ti)晶間，呈鏈(lian)狀密排相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)連，少量二(er)次(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)分布在(zai)(zai)晶內，如圖(tu)4-14a所示(shi)(shi)；而焊(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)中、下(xia)部(bu)(bu)，填充(chong)(chong)金(jin)屬(shu)(shu)進入較(jiao)少，γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例較(jiao)低，快(kuai)冷條(tiao)件下(xia)，二(er)次(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)主要(yao)為(wei)(wei)細小顆粒，彌散分布在(zai)(zai)柱狀晶內，晶間二(er)次(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)較(jiao)少，在(zai)(zai)晶界處還發(fa)現有鋸齒(chi)狀的(de)(de)(de)(de)魏氏(shi)二(er)次(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)產(chan)生(sheng)，如圖(tu)4-14b所示(shi)(shi)。

   c. 焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭力學性能復合(he)焊(han)(han)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)力學性能見表4-29。接(jie)(jie)頭拉伸時(shi)，斷裂(lie)位置發生在雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼母材部分，斷裂(lie)強度為(wei)810MPa。在-40℃環境(jing)條(tiao)件下(xia)，接(jie)(jie)頭焊(han)(han)縫(feng)區(qu)的(de)沖擊韌度仍較高，為(wei)73J／c㎡，但遠低于熔合(he)線(xian)與(yu)熱影響區(qu)，這可能與(yu)焊(han)(han)縫(feng)區(qu)彌散分布的(de)二次(ci)奧氏體相(xiang)及柱狀的(de)凝固組織(zhi)有關。

    由于(yu)激(ji)光-MIG電弧復合(he)焊(han)接(jie)熱(re)輸入(ru)集(ji)中，焊(han)縫(feng)熱(re)影響(xiang)區(qu)很窄(zhai)，硬度過渡區(qu)不明顯(xian)，焊(han)縫(feng)區(qu)的顯(xian)微硬度最大值(zhi)為292HV1，比母(mu)材高30左(zuo)右，這可能(neng)是焊(han)縫(feng)區(qu)彌(mi)散分布的晶內二次奧氏體相強化的結果。

    可見，利用激光-MIG復(fu)合焊接方(fang)法得到(dao)的2205雙相(xiang)不銹鋼(gang)焊接接頭具有較好的力(li)學性能。

   d. 焊(han)接接頭(tou)腐蝕(shi)性能(neng)2205 雙相(xiang)不(bu)銹鋼母材及復(fu)(fu)合焊(han)焊(han)接接頭(tou)的(de)(de)臨界點蝕(shi)溫度測試如圖4-15所(suo)示(shi)，焊(han)接接頭(tou)的(de)(de)臨界溫度為(wei)49℃，與母材的(de)(de)臨界點蝕(shi)溫度50℃相(xiang)近。激光(guang)-MIG復(fu)(fu)合焊(han)接得到的(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹鋼焊(han)接接頭(tou)的(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)能(neng)力與母材相(xiang)近。

  總之，激光-MIG復合焊接可對雙相不(bu)銹鋼中(zhong)厚板實現高效率焊接。