热输入对显微脉冲电流钨极氩弧焊工艺和双相不锈钢焊缝的耐腐蚀性能的影响.doc
热输入对显微脉冲电流钨极氩弧焊工艺和双相不锈钢焊缝的耐腐蚀性能的影响
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热输入对显微脉冲电流钨极氩弧焊工艺和双相不锈钢焊缝的耐腐蚀性能的影响,输入,对于,显微,脉冲,电流,钨极氩弧,焊工,以及,不锈钢,焊缝,腐蚀,侵蚀,性能,机能,影响
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热输入对显微脉冲电流钨极氩弧焊工艺 和双相不锈钢焊缝的耐腐蚀性能 的影响 M M A 伊朗伊斯法罕大学部，材料科学与工程不门，伊斯法罕 84156 摘要：双相不锈钢（ 高温耐蚀性，是由于元素加入，如 N 但也取决于微观结构。最好的综合性能是约等量的获得奥氏体和铁素体而不存在第三相，例如和 前我们让 32760 在以人工海水为介质情况下，改变热量的输入来观察它的微观结构的变化和耐腐性的能力的研究。这个实验 在室温下进行，而却是通过电位极化来反映 液中的耐腐蚀能力。这样我们发现相和 存在降低了腐蚀电位。我们发现在热量约以 焦耳 /毫米输入的话，式样具有最好的抗腐蚀性能，这个结果说明在这样的情况下，有害相相和 少，铁素体和奥氏体的比例接近平衡。 关键词：钢 ;显微组织，腐蚀，热输入，脉冲电流钨极氩弧焊 双相不锈钢，是 铁素体和奥氏体几乎相等比例的微观结构，它普遍存在的行业，如石油和天然气管道，石油化工和化学加工的使用。双相不锈钢用在利用其优异的耐腐蚀性，强 度，或两者的优点。因为他们有高于奥氏体不锈钢更高的铁素体含量，他们比铁素体有较高的热导率和较低的热膨胀。双相不锈钢，具有由铁素体和奥氏体的几乎相等比例的微观结构，结合了奥氏体和铁素体不锈钢双重的的性能，包括较高的拉伸强度和疲劳强度的性能，良好的韧性，甚至在低温下，还能保持足够的成形性和焊接性，有吸引力的特性和优良的抗应力腐蚀开裂，点蚀和一般腐蚀。现在越来越多地使用作为替代的奥氏体不锈钢，特别是在氯化物或硫化物应力腐蚀开裂的关注， 例如，在石油和天然气，造纸，石化等行业。为了确保双相不锈钢能有铁素体和奥氏体不 锈钢好的性能的组合，有必要维持铁素体 0:50，在这一阶段的平衡。 但是， 在 焊接 的过程中 参与大多数焊接热循环的快速冷却的过程中 爆冷 。这可能导致在焊缝金属中的铁素体含量 多 超过 50。 为了恢复 的相位平衡， 所以在 焊接填充材料通常是 以 上的镍 作为 基材 。 铁素体 - 奥氏体的比例也取决于在焊接的能量输入，因为后者控制冷却速度，因此在扩散为基础的铁素体 - 奥氏体相变的程度。如果高热量输入时，所得到的缓慢冷却促进了转化，并产生更有利的相位平衡。另一方面，这样的条件也往往会产生粗粒度熔敷，宽 的热影响区，可能的话，脆的金属间相的沉淀。因此，这是可取的，以控制焊接条件，使冷却速度足够慢充足的奥氏体的形成，但足够快，以防止有害的沉淀。脉冲电流焊接（ 是连接技术，它是恒定电流焊接（ 过程中广泛使用的一种变型的应用程序。的钨极氩弧焊，脉冲电流（ 工艺具有比传统 程中的许多优点 。 在文献中 经常 报道的有益效果是： （ 1）的总的热输入焊接下降 ; （ 2）的热影响区的宽度被减小，以及 （ 3）的焊缝的深度 /宽度之比增加了高频 10 。通过控制脉冲电流钨极氩弧焊过程中的热输入 ，本文试图以产生预期的微观结构转化成分具有良好的耐腐蚀性。 1 实验 图表 1 基体和填充材料的化学成分 质量百分比图表 2 焊接参数 选择用于 研究 的材料是 32760，其 成分列 于表 1 中 。取样是在 5 毫米的 。此外，填充 材料 （ 化学成分被列入表 1 中。利用氩弧焊（ 行焊接。焊接参数对于 四个试样在不同的条件列于表 2 中。脉冲的 方法是 ，基极电流和持续时间的方式是示意性地在 图 1 所示 。 高纯度的氦气作为电弧等离子体 的 保护气体为 10流速。 在恒定电流 程中，热量输入是 以 恒定电流来计算，而在 输入 以 平均电流（ A）来计算。该方程为平均电流 12可表示 为 : 1） 热输入量（ kJ/用下面的公式 12计算： 2） 其中， 脉冲电流， A; 极电流， A;基极电流的持续时间，毫秒，脉冲电流的持续时间，毫秒， S 是焊接速度，厘米 /分钟， V 是电压， V; 是焊接过程中的效率。为 程中，电弧效率取为 60 。 图 1 定义脉冲和基极电流模式 金相切片垂直于焊接方向是用一个光光学显微镜配备有 35 毫米胶片相机准备微观结构分析，还用扫描电子显微镜（ 为了揭示奥氏体，铁素体， 相，电解 蚀刻用一个 10 米的 液中进行的在 115 伏的蚀刻潜力，持续 5 秒 13。附着在扫描电子显微镜能量分散 X 射线光谱仪（ 统被用来 确定存在于微观结构中相的化学组成。在 X 射线的计数率估计为每 秒 2 103 次计数。通过定量金相使用图像工具软件来确定。奥氏体和铁素体中 各占 原样的材料的体积分数，并且 观察 试样有害相， 在每种条件下的耐蚀性是由电位极化测试中的 溶液中 算，在常温下。的电位极化测试是在一个常规的三电极电池用石墨进行 辅助电极，饱和甘汞电极（ 为参比电极。工作电极是使用 本构造嵌入在环氧树脂中。这些测试后，近稳态开路电位开始（ 制定（约 30 分钟）。在此之后，电位扫描在阳极方向施加在 11 mV/mA/电流密度下达到。每次实验前，工作电极进行抛光用 400 目砂纸， 脱脂用酒精和漂洗水。工作液为 的 氯化钠（人工海水）。的腐蚀行为是由腐蚀电位（腐蚀电位）的绝对值和曲线的形状进行评价。 2 结果与讨论 图 2（ a）至（ d）示出的 微照片标本 1 ， 2， 3 和 4 ，分别 为 焊接式样 。测得 的 铁素体和奥氏体 的含量对各个 式样 中 得到的结果在 图 3 中。在图 2中的暗部区域（ a）和（ b）载 出物（根据 析） ，如图 4 ，这是低热量输入和快速冷却速率在焊接过程的结果。在试样 1 和 2 的铁素体含量 高（ 71以上的样品 1 和 64的样品 2 ）是由于高的凝固 速度 和这些样品的冷却速率，阻碍了氮迁移到奥氏体。如果快速冷却条件下的铁素体含量高时，如在焊缝 式样 中，强烈的氮化物析出反应发生在冷却时由于铁素体中的溶解度极限被超过，并且氮具有足够的时间来分 解在 奥氏体 中 。在大多数情况下，这些氮化物是富铬和被认为是主要 这个强 降 温 的后果是相似的 ， 在铁素体合金 中 ，耐腐蚀的 降低 。 主要 因为在试样 2 的热输入比在试样 1 更高，因而铁素体，在样品2 的奥氏体转变的时间是高于样品 1 ，导致在样品 2 稍高奥氏体量（见图 3） 。图 2（ c ）示出了样品 3 的显微照片。该显微 组织 没有 析出 任何 杂质 阶段，除了铁素体和奥氏体。样品 3 的奥氏体含量的测量是约 43 ，这是非常接近理想值（ 50的奥氏体） 。 （ a）标本 1 （ b)标本 2 （ c）标本 3 （ d）标本 4 图 2、 焊缝金属的显微照片 图 3、铁素体与奥氏体的相对含量 在图 2 中 a 和 b 黑暗区域的 析 在图 2 中 c 和 d 白色区域的 析 如图 2（ d）中，很显然，在 相是存在于铁素体 - 奥氏体界面，这被认为是 优先的成核位点的金属间化合物的均相沉淀。 相的双相不锈钢的形成是通过一个共析转变中所述由铁素体的分解。成核过程之后， 相的颗粒生长进入相邻的铁素体晶粒。这里， 相显示为白色区域。该图还表明， 相带来了巨大的形态及其颗粒显得非常大。从铁素体 相的优先沉淀是由于铬和钼元素的丰富在铁素体。 化物的析出首先发生在 / 接口，并且增长与奥氏体转变为铁素体晶粒。 化物的成核和生长的 过程 是伴随着初始的 / 接口边界迁移到铁素体相。 化物析出 使得 奥氏体中的碳和氮的溶解度下降。此外 ， 沉淀是通过在图 2（ d）该白色区域的 析证实，如图 5 所示，它是高热量输入和缓慢的冷却速率在这些条件下的结果。另一方面，铁素体向奥氏体相变的时间足以获得高 含量 的奥氏体 ， 含量大约是 45。 然而，对于各个试样更好的特性，电位极化测试是在 质的 行。结果示于图 6。各试样的腐蚀电位表明样品 3 具有高电位（ 95 mV 它代表了最好的腐蚀特性，其次是样品 4（ 20 mV 试样 2（ 样品 1（ mV 最高的腐蚀电位在试样 3 是由于缺乏有害相如 和。较高的奥氏体含量和较低的 出在样品 2 比样品 1，导致稍高的腐蚀电位。然而 相的试样 4 的存在是通过 析证实（见图 5），但这种试样的腐蚀电位比试样 1 和 2，这是 相的分散的结果和余量的铁素体的高 于 奥氏体 的 比例 而出现的结果。 从 显微组织 和双相不锈钢焊缝的耐腐蚀性 以及 热输入上面的讨论 ， 热输入是脉冲电流和持续时间的函数，如在等式给出：（ 1）和等式（ 2）。中 得出 ，热输入有对 双相不锈钢 的微观结构和耐蚀性 有着 关键作用 。 图、 6 在 液各类式样的极化曲线 3 结论 各种试验的结果表明，样品 3 具有高电位（ 95 mV 它代表了最好的腐蚀特性。这是由于缺乏 第三项杂质 阶段，
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