不平衡和不完全的冶金反應和快速結晶過程,使焊縫存在著成分和組織的不均性,所以組織是不穩定的。在多層焊縫或者雖然是單道焊縫,焊后經熱處理或在某一溫度下長期使用,便有可能發生組織轉變和析出有害的金屬間化合物或碳、氮化物。對于雙相不(bu)銹(xiu)鋼焊縫來說,雖然化學成分與母材相比增加了鎳的含量,焊縫中鐵素體相較低,從而減低了金屬間相析出的傾向和金屬間相引起的有害作用,但是由于焊縫中鉻、鎳、鉬、氮等合金元素在兩相中的分配極不均勻,特別是氮,在奧氏體中以過飽和狀態存在而鐵素體相中氮的含量很少,更增加了組織的不穩定性。
雙相不銹鋼焊(han)接(jie)時,有可能發生三種類型的析出,嚴重時會降低鋼的耐腐蝕性和韌性。這些析出相是:鉻的氮化物(Cr2N、CrN);二次奧氏體(Y2);金屬間相(σ相等)。
關于(yu)(yu)氮化(hua)物(wu)的(de)析出(chu)(chu),當焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)鐵(tie)素體(ti)(ti)數量過多或為(wei)純鐵(tie)素體(ti)(ti)組織時,很容易有氮化(hua)物(wu)的(de)析出(chu)(chu),這(zhe)是由(you)于(yu)(yu)在高溫時,氮在鐵(tie)素體(ti)(ti)中的(de)溶解(jie)度增(zeng)加,快(kuai)速冷(leng)卻時溶解(jie)度又(you)下降的(de)緣(yuan)故(gu)。尤其在靠(kao)近焊(han)縫(feng)(feng)表面的(de)部位,由(you)于(yu)(yu)氮的(de)損(sun)失,使鐵(tie)素體(ti)(ti)量增(zeng)加,氮化(hua)物(wu)更容易析出(chu)(chu),這(zhe)對焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)的(de)耐腐蝕性有直接的(de)影響。焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)若是健全的(de)兩相組織,氮化(hua)物(wu)的(de)析出(chu)(chu)量很少。因此,為(wei)了增(zeng)加焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)的(de)奧氏體(ti)(ti)數量,在填(tian)充金(jin)屬(shu)中提(ti)高鎳、氮元素是有效的(de)。
關于二次奧氏體的析出,這在含氮量高的超級雙相不銹鋼(0.3%N2)多層焊接時會出現。由于后續焊道的再加熱,特別是先采用低的熱輸入,后續焊道又采用高的熱輸入時,部分鐵素體會轉變成細小分散的二次奧氏體(Y2).這種Y2也和氮化物一樣會降低焊縫的耐腐蝕性能。
關于。相的(de)析(xi)(xi)出,一般說(shuo)焊(han)接(jie)時(shi)采用(yong)較(jiao)高(gao)的(de)熱(re)輸(shu)入(ru)和(he)(he)較(jiao)低(di)的(de)冷卻速(su)度有(you)利(li)于奧氏體(ti)(ti)的(de)轉變,減少焊(han)縫金屬的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)量(liang)。但是熱(re)輸(shu)人(ren)過高(gao)和(he)(he)冷卻速(su)度過慢又會帶來金屬間(jian)相的(de)析(xi)(xi)出問(wen)題。一般焊(han)縫金屬不(bu)(bu)(bu)常發(fa)現有(you)。相析(xi)(xi)出,但在(zai)(zai)焊(han)接(jie)材料或(huo)熱(re)輸(shu)人(ren)選用(yong)不(bu)(bu)(bu)合(he)適(shi)時(shi),也(ye)有(you)可能出現。相。用(yong)較(jiao)高(gao)鎳的(de)焊(han)條(tiao)25.10.4.LR焊(han)接(jie)超(chao)級雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)SAF2507時(shi),如熱(re)輸(shu)入(ru)過高(gao),發(fa)現有(you)σ相的(de)析(xi)(xi)出(圖2-14)。這(zhe)是因為過低(di)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)量(liang)會集中較(jiao)多的(de)鉻、鉬(mu)等(deng)元素(su),促進金屬間(jian)相的(de)析(xi)(xi)出。對(dui)超(chao)級雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)而言,一般熱(re)輸(shu)入(ru)控制在(zai)(zai)0.5~1.5kJ/mm范圍,不(bu)(bu)(bu)超(chao)過上限,含(han)鎢和(he)(he)銅的(de)鋼(gang)不(bu)(bu)(bu)超(chao)過1.0kJ/mm時(shi)(尤(you)其(qi)焊(han)薄板),不(bu)(bu)(bu)會發(fa)生因金屬間(jian)相析(xi)(xi)出使韌性下降(jiang)。這(zhe)說(shuo)明超(chao)級雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),尤(you)其(qi)是含(han)鎢、銅的(de)超(chao)級雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)對(dui)高(gao)熱(re)輸(shu)入(ru)敏(min)感。
綜上所述,為(wei)了獲得最佳的性能(neng)結果,一般必須(xu)采(cai)用(yong)足夠高(gao)的熱(re)(re)(re)(re)輸(shu)入以(yi)保(bao)證在焊縫(feng)(feng)(包括熱(re)(re)(re)(re)影響區(qu))奧(ao)氏體的再形成,通常焊縫(feng)(feng)金屬的奧(ao)氏體量控制(zhi)在60%~70%范圍,但是(shi)為(wei)防(fang)止析出相也不希望(wang)過高(gao)的熱(re)(re)(re)(re)輸(shu)人,熱(re)(re)(re)(re)輸(shu)入控制(zhi)在0.5~2.0kJ/mm,最高(gao)層間溫(wen)度(du)(du)(du)(du)控制(zhi)在150℃為(wei)好。表2-16是(shi)Sandvik推薦(jian)的三種典型雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼的焊接熱(re)(re)(re)(re)輸(shu)入。熱(re)(re)(re)(re)輸(shu)人與材料的厚(hou)度(du)(du)(du)(du)也有關,如對(dui)薄壁(bi)管(guan)(t=1.5mm)適宜的熱(re)(re)(re)(re)輸(shu)入是(shi)小(xiao)于(yu)0.5kJ/mm,對(dui)厚(hou)壁(bi)管(guan)最好選用(yong)接近上限的熱(re)(re)(re)(re)輸(shu)人值。對(dui)于(yu)厚(hou)度(du)(du)(du)(du)不小(xiao)于(yu)25mm的材料,尤其要注(zhu)意層間溫(wen)度(du)(du)(du)(du)的控制(zhi),心部的溫(wen)度(du)(du)(du)(du)往(wang)往(wang)高(gao)于(yu)表面,根部的沖(chong)擊值可(ke)能(neng)會降低。