雙相不銹鋼具有良好的焊接性,選用合適的焊接材料不會發生焊接熱裂紋和冷裂紋。焊接接頭力學性能也令人滿意,除了焊接接頭具有良好的耐應力腐蝕能力外,其耐點蝕性能和耐縫隙腐蝕能力也均優于奧氏體不銹鋼焊接(jie)接頭,抗晶間腐蝕能力比奧氏體不銹鋼稍有遜色。但是,焊接接頭近縫區受到焊接熱循環的影響,其過熱區段的鐵素體晶粒不可避免地會粗大,從而將降低該區段的耐蝕性。對此,應從焊接工藝方面采取改善措施。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼優良性能的本質在于其化學成分和金相組織,其兩相的比例及分布狀態是決定其性能的最基本因素。
奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)型不銹鋼(gang)(gang)(gang)或(huo)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)型不銹鋼(gang)(gang)(gang)經受(shou)熱循環時,通常沒有(you)激烈的(de)(de)(de)組(zu)織變化(hua),只(zhi)是有(you)可能(neng)(neng)析出少許的(de)(de)(de)第二相,如碳化(hua)物、氮化(hua)物或(huo)σ相等,在某(mou)些非穩定奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)有(you)可能(neng)(neng)出現百分之幾的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相。奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)雙相不銹鋼(gang)(gang)(gang)則不同,如圖4-6所(suo)示的(de)(de)(de)相圖表明(ming),在1000℃以下(xia)平衡相比例為50/50左右的(de)(de)(de)雙相不銹鋼(gang)(gang)(gang),隨著(zhu)溫度的(de)(de)(de)升高(gao),奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)逐(zhu)步(bu)(bu)減少而鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)則逐(zhu)步(bu)(bu)增多,被(bei)加熱到1350℃以上至固相線溫度區(qu)間,其平衡組(zu)織的(de)(de)(de)體(ti)(ti)(ti)(ti)積分數轉變為100%的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)。
1. 焊縫的成分和組織(zhi)
從圖4-6中(zhong)可知,由于金(jin)(jin)屬熔化(hua)后結(jie)晶所生成的(de)(de)(de)金(jin)(jin)相組織(zhi)通(tong)常是體(ti)(ti)(ti)積分數為(wei)100%的(de)(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti),而(er)且隨后的(de)(de)(de)冷卻過程中(zhong),來(lai)不(bu)及發(fa)生奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)析出。所以,即(ji)使是在大(da)大(da)降低焊(han)縫的(de)(de)(de)冷卻速度(暫不(bu)說這將對熱影(ying)(ying)響(xiang)性能(neng)產(chan)生不(bu)利影(ying)(ying)響(xiang)),奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相的(de)(de)(de)份額也(ye)(ye)不(bu)能(neng)增大(da)多少,根本(ben)無法解決(jue)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)占絕對優勢的(de)(de)(de)問題。這樣的(de)(de)(de)焊(han)縫金(jin)(jin)屬不(bu)僅耐蝕性低下,而(er)且塑性也(ye)(ye)不(bu)良(liang)。這一現(xian)象在焊(han)接其(qi)他牌(pai)號的(de)(de)(de)雙相不(bu)銹鋼時,也(ye)(ye)會不(bu)同程度的(de)(de)(de)出現(xian)。
總之,相(xiang)比(bi)例(li)是決定雙相(xiang)不銹鋼(gang)性能的(de)(de)至關(guan)重(zhong)要的(de)(de)因素。為了(le)得(de)到相(xiang)組(zu)成比(bi)例(li)較為理想的(de)(de)焊縫金屬,要采取(qu)以下措施:
①. 增加焊縫金(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)奧氏體化合金(jin)元(yuan)素。例(li)如,用氮(dan)對(dui)焊縫金(jin)屬(shu)(shu)合金(jin)化,或將其成分(fen)中(zhong)鎳質量分(fen)數提高到(dao)10%左右。這樣就可能獲得奧氏體體積分(fen)數不少于30%~40%的焊縫金(jin)屬(shu)(shu)。
②. 通過焊(han)(han)接工藝(例(li)如小的(de)熱輸入(ru))來獲取(qu)比較細(xi)小的(de)、比較均勻的(de)兩相混合組織,有利于提高焊(han)(han)縫的(de)多方面性能。
焊(han)縫(feng)金屬(shu)受到隨后焊(han)道的熱影響(xiang),其中(zhong)的二次(ci)轉變奧氏體(ti)含量有所上升。因此,有時可以(yi)利用(yong)“退(tui)火(huo)”焊(han)縫(feng)來(lai)改善焊(han)縫(feng)性(xing)能,例如,在薄板焊(han)縫(feng)的背面加“退(tui)火(huo)”焊(han)縫(feng)來(lai)改善正面焊(han)縫(feng)的性(xing)能。但焊(han)后需要將“退(tui)火(huo)”焊(han)縫(feng)打磨掉,這(zhe)種辦法則由于(yu)費工時,只有在特殊情況下才(cai)被采用(yong)。
2. 精熱(re)影(ying)唱想入米取的工藝(yi)措施
在(zai)焊(han)(han)接過程中(zhong)(zhong),由(you)于(yu)焊(han)(han)接加熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)快速性(xing)和(he)(he)短暫性(xing),鐵(tie)素(su)體(ti)+奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)成鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)并不能完成。在(zai)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)組(zu)織中(zhong)(zhong)尚存(cun)有(you)(you)相(xiang)(xiang)當數量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti),金(jin)屬(shu)就開始了降溫(wen)(wen)。待降溫(wen)(wen)到某平衡溫(wen)(wen)度以下,金(jin)屬(shu)組(zu)織又(you)會(hui)發(fa)(fa)生逆轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)即鐵(tie)素(su)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)為(wei)(wei)二次奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)。同樣由(you)于(yu)熱(re)(re)循環的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)短暫,再加之此時(shi)溫(wen)(wen)度已(yi)降得較低(di),該逆轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)為(wei)(wei)二次奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量(liang)也不會(hui)很多,因此該區中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)份額占得較大(da)而(er)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)份額較少。而(er)且(qie),此時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)組(zu)織狀(zhuang)態已(yi)大(da)大(da)不同于(yu)原先的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)排列(lie)。原先軋制狀(zhuang)態下成條帶狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)混存(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti),向等軸狀(zhuang)結晶發(fa)(fa)展(zhan)、長(chang)大(da);而(er)原來呈(cheng)條帶狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)走向消失(shi),冷卻過程中(zhong)(zhong)從鐵(tie)素(su)體(ti)中(zhong)(zhong)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)出來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二次奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)則(ze)呈(cheng)雜亂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)竹葉(xie)狀(zhuang)在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)晶間和(he)(he)晶內先后出現(xian)。所以說在(zai)焊(han)(han)接熱(re)(re)影(ying)響區段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織劣(lie)化不僅表現(xian)為(wei)(wei)相(xiang)(xiang)比例失(shi)調,而(er)且(qie)還失(shi)去了最有(you)(you)利于(yu)阻礙(ai)應(ying)力腐蝕裂紋擴展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)分布狀(zhuang)況-兩相(xiang)(xiang)呈(cheng)條帶疊置狀(zhuang)。應(ying)當注意,一旦(dan)形成了粗大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)等軸晶,就很難(nan)通過熱(re)(re)處理或(huo)其他措(cuo)施(shi)予以恢(hui)復。
為了使焊接接頭熱影響區(qu)各(ge)項性能(neng)指(zhi)標與其(qi)他部(bu)位相同,可采取下列(lie)措施(shi):
a. 一(yi)定要(yao)用盡(jin)量小(xiao)的熱輸大施焊(han)。一(yi)旦由于過熱會導致形(xing)成大晶粒鐵素體,就很難保持或恢復(fu)雙相不銹鋼的優良(liang)性能。
b. 為使焊(han)接接頭(tou)(tou)的(de)熱(re)影響區的(de)相比例(li)與母材相當,可對焊(han)接接頭(tou)(tou)通過固溶處理來實現(xian),但(dan)費工、費時,還消耗(hao)大量能源以(yi)及引起結構變形(xing)等問題,很(hen)難達到理想的(de)效(xiao)果。
c. 通(tong)過(guo)對(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭進(jin)行再一次的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)熱(re)循環,使焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)熱(re)影響區(qu)的(de)奧(ao)氏(shi)體相進(jin)一步(bu)析(xi)出,增(zeng)加奧(ao)氏(shi)體金(jin)屬相數量且能細(xi)化鐵素體晶(jing)粒,減(jian)少碳化物和氮(dan)化物從晶(jing)內(nei)和晶(jing)界析(xi)出。采用的(de)方法(fa)是(shi)對(dui)(dui)接(jie)觸介質(zhi)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫先進(jin)行施焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)。對(dui)(dui)于單道(dao)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫,則在(zai)非(fei)接(jie)觸工(gong)(gong)作(zuo)介質(zhi)面(mian)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫上(shang),加焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)一層工(gong)(gong)藝(yi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫,若焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫的(de)余高超標(biao)時(shi),應修磨焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫高度;對(dui)(dui)于多層焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)時(shi),除了用小的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)熱(re)輸入(ru)的(de)多層多道(dao)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)外,必要(yao)時(shi)也(ye)可以增(zeng)加工(gong)(gong)藝(yi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫來改善工(gong)(gong)作(zuo)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫的(de)熱(re)影響區(qu)性能。
d. 采(cai)用奧氏體(ti)相(xiang)占比例(li)(li)大的焊(han)(han)接材(cai)料,來(lai)提(ti)高焊(han)(han)縫金屬中(zhong)奧氏體(ti)的比例(li)(li),對提(ti)高焊(han)(han)縫金屬的塑性、韌性和(he)耐蝕性均(jun)是有(you)益的。