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022Cr22Ni5Mo3N022Cr25Ni7Mo4WCuN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。


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超級雙相不銹鋼(gang)與普通雙相不銹鋼(gang)的(de)區別在于含有較(jiao)低的(de)碳、較(jiao)高(gao)的(de)鉬和氮。兩類(lei)鋼(gang)焊接HAZ組織轉變的(de)主要差別為:


(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)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼HTHAZ的(de)(de)y相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)減少是不(bu)(bu)可(ke)避免的(de)(de),但仍會(hui)析出一部分(fen)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。如果γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)量能(neng)布(bu)滿(man)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)晶(jing)界,消除了α/α晶(jing)界,而形成a/y相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)界時,這(zhe)種組織(zhi)的(de)(de)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭性(xing)能(neng)是良好的(de)(de)。相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例達到50/50的(de)(de)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)HTHAZ的(de)(de)組織(zhi)中雖(sui)然(ran)發生(sheng)y相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含量的(de)(de)下降(jiang),但仍有15%~30%的(de)(de)y相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)析出,其兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組織(zhi)是“健全”的(de)(de),不(bu)(bu)出現a/α晶(jing)界。一些含氮(dan)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼和超(chao)級(ji)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼都具(ju)備了這(zhe)樣的(de)(de)條件。


(4)在(zai)線能量相同時(shi),超(chao)級雙相不(bu)(bu)銹鋼比普(pu)通雙相不(bu)(bu)銹鋼的(de)晶粒長大傾(qing)向小。在(zai)常用的(de)冷卻(que)速率下,超(chao)級雙相不(bu)(bu)銹鋼一般不(bu)(bu)會有金(jin)屬間化合物析出(圖9.80)。