双相不锈钢性能-焊接性.doc

双相不锈钢性能-焊接性 由于双相不锈钢具有双相结构，与奥氏体不锈钢相比较，焊接热裂敏感性小；与铁素体不锈钢比较，焊后热影区的脆化倾向也较低，因此，双相不锈钢具有较好的焊接性。但是，双相不锈钢的焊接主要是要控制焊后热影响区具有适宜的相比例，防止熔合线和焊缝热影响区出现单相铁素体组织而导致的双相不锈钢性能的下降和优良特性的丧失。对于高铬、钼、氮高合金双相不锈钢，也要防止相、相和Cr2N、CrN等的析出带来的不良影响。为此，焊接用双相不锈钢，焊前母材相比例的控制、焊接时的峰值温度和冷却速度以及焊接线能量的大小等均需予以注意。图6.14系第一代双相不锈钢00Cr26Ni6Ti由于热处理温度不同，钢中相量的变化，对钢的力学性能和耐应力腐蚀性能的影响。可以看出，随热处理温度升高，当钢中相量20%后，随钢中量的进一步减少（即铁素体量的增多），钢的韧性显著下降。到1200以上呈现单相铁素体组织后，钢的韧性和耐应力腐蚀性能实际上是镍的纯铁素体不锈钢的性能，不仅韧性低，耐应力腐蚀性能差，而且对晶间腐蚀也很敏感。此种由于温度的影响和双相不锈钢相比例的变化导致的性能改变，在双相不锈钢的焊接过程中，同样会显现出来。图6.15和图6.16系另一种第一代双相不锈钢SUS 329J1 （0Cr26Ni5Mo2）实际焊后热影响区相量的变化及热模拟试验再现加热温度和冷却条件对此钢相量冲击韧性的影响。从图6.15可看出，焊后热影响区相量（2魏氏组织）显著减少，近熔合线区可低于5%；从图6.16可知，加热温度提高，铁素体量增加，焊后高温冷却过程中，冷却越快，二次奥氏体（2）的形成量也越少，钢的韧性也越低。综上所诉，在双相不锈钢焊接过程中，其热影响区的变化可以简单描述为：受温度的影响，热影响区中奥氏体大量减少，铁素体大量增加以及铁素体晶粒的长大，在焊缝熔合线及其附近的高温区会呈现晶粒较粗大的单相铁素体组织。而在焊后冷却过程中，随冷却速度和母材初始相比例的不同，自高温铁素体转变而来的奥氏体（称二次奥氏体），即2量也有所不同。冷却快，熔合线及其附近微区的单相铁素体还会保持到室温，形成含镍的纯铁素体组织，从而导致各种性能的下降；冷却较慢，则会有较多的二次奥氏体（2）产生，从而使得焊缝热影响区呈现具有不同/相比例的双相区。虽然与未经焊接热影响区的母材相比，近熔合线热影响区性能也会有所下降，但仍可保持双相不锈钢的优良特性。当然，冷却速度也要控制适当，特别是要防止冷却过慢而引起的碳、氮化物大量析出和、等脆性相沉淀带来的危害。图6.17系双相不锈钢的组织图和焊后热影响区的组织变化图，可以较圆满地解释上述双相不锈钢焊后热影响区所遇到的现象。克服第一代双相不锈钢焊接性的不足，即防止焊后单相铁素体的形成，并希望焊后获得尽量多的奥氏体（2）和满意的热影响区性能，一是向钢中加氮并使母材具有/近于1的双相结构，二是焊接工艺的控制（包括线能量和多层焊时层间温度的控制以及焊接材料的选择）。实践表明，由于氮的加人，第二代和第三代（超级）双相不锈钢以及经济型双相不锈钢，在母材固溶态和的相比例控制在50%比50%即1:1的前提下，采取适宜的焊接工艺，完全可以防止焊后熔合线和热影响区单相铁素体的形成，并获得满意的焊接接头的性能。表6.6列出了相比例对不同含氮量的25Cr6.5Ni3MoN钢焊接热模拟试样和母材耐蚀性的影响，显然，当母材的相比例/近于70/30时，HAZ1近于单相铁素体，HAZ2也仅5%7%的，钢的晶间腐蚀敏感性增加，点蚀速率提高；当母材的相比例/近于50/50时，HAZ1含有7%35%的，HAZ2有15%40%的，此时则可以获得满意的耐晶间腐蚀和耐点蚀腐蚀性能。需要指出，双相不锈钢焊后热影响区的相比例已