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(xiu)鋼焊接接頭,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。
雙相不(bu)銹(xiu)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)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)或鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)經受熱循環時,通常沒有(you)激(ji)烈的(de)組(zu)織變化,只是有(you)可(ke)能析出少許的(de)第二(er)相,如碳(tan)化物、氮化物或σ相等,在某些非穩定(ding)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)中有(you)可(ke)能出現(xian)百分(fen)之幾(ji)的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)則(ze)不(bu)同(tong),如圖4-6所示的(de)相圖表明,在1000℃以下平衡(heng)相比例為(wei)50/50左(zuo)右的(de)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang),隨著溫(wen)度的(de)升高,奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)逐步減少而(er)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)則(ze)逐步增多,被加熱到1350℃以上至固(gu)相線溫(wen)度區間,其平衡(heng)組(zu)織的(de)體(ti)(ti)(ti)積分(fen)數(shu)轉變為(wei)100%的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)。
1. 焊縫的成分和組織
從圖4-6中(zhong)可知,由于金(jin)(jin)屬(shu)熔化后結晶所(suo)生成的(de)(de)(de)金(jin)(jin)相(xiang)組(zu)織通(tong)常是體(ti)積(ji)分數(shu)為(wei)100%的(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti),而且隨后的(de)(de)(de)冷卻過(guo)程(cheng)中(zhong),來不(bu)及發(fa)生奧氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)析出。所(suo)以,即使是在大(da)大(da)降(jiang)低焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)冷卻速度(暫不(bu)說這將對(dui)熱影(ying)(ying)響性(xing)能產生不(bu)利影(ying)(ying)響),奧氏(shi)體(ti)相(xiang)的(de)(de)(de)份額也(ye)(ye)不(bu)能增大(da)多(duo)少(shao),根(gen)本無法解決鐵(tie)素體(ti)占絕對(dui)優勢的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)。這樣的(de)(de)(de)焊(han)(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)不(bu)僅耐蝕性(xing)低下,而且塑性(xing)也(ye)(ye)不(bu)良。這一現象在焊(han)(han)接其他牌號的(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)時,也(ye)(ye)會不(bu)同程(cheng)度的(de)(de)(de)出現。
總之,相比(bi)例是決(jue)定雙相不銹(xiu)鋼(gang)性能的至關重要的因素。為了得到(dao)相組成比(bi)例較為理想(xiang)的焊縫金屬(shu),要采取(qu)以下措施(shi):
①. 增(zeng)加焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)奧氏體化(hua)合金(jin)(jin)元素。例如,用氮對焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)合金(jin)(jin)化(hua),或將其成分(fen)中(zhong)(zhong)鎳質量分(fen)數提高到10%左(zuo)右。這樣就可(ke)能獲得(de)奧氏體體積分(fen)數不(bu)少(shao)于30%~40%的(de)焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)。
②. 通(tong)過焊接(jie)工(gong)藝(yi)(例(li)如(ru)小(xiao)的熱輸入)來獲取比較細小(xiao)的、比較均勻的兩(liang)相混合組(zu)織(zhi),有利(li)于提高焊縫的多方面性能。
焊(han)縫金屬受(shou)到隨后焊(han)道的(de)熱影(ying)響,其中(zhong)的(de)二次轉(zhuan)變奧氏體含量有(you)所上升(sheng)。因此,有(you)時可以(yi)利用“退(tui)火(huo)”焊(han)縫來改善焊(han)縫性(xing)能(neng),例如,在薄板焊(han)縫的(de)背面加“退(tui)火(huo)”焊(han)縫來改善正面焊(han)縫的(de)性(xing)能(neng)。但焊(han)后需要將“退(tui)火(huo)”焊(han)縫打磨掉(diao),這種辦法(fa)則(ze)由于費工時,只(zhi)有(you)在特殊情況下(xia)才被采用。
2. 精熱影唱想(xiang)入米取的工藝(yi)措施
在焊(han)接(jie)(jie)過(guo)程中(zhong),由于焊(han)接(jie)(jie)加熱(re)(re)的(de)(de)(de)快速性和短暫性,鐵(tie)素(su)(su)體(ti)+奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)轉變成(cheng)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)相(xiang)變并不能完成(cheng)。在焊(han)縫金(jin)屬組(zu)(zu)織(zhi)中(zhong)尚(shang)存(cun)有(you)(you)相(xiang)當(dang)數量的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti),金(jin)屬就開始(shi)了降(jiang)(jiang)溫(wen)(wen)。待(dai)降(jiang)(jiang)溫(wen)(wen)到某(mou)平衡溫(wen)(wen)度(du)以(yi)下,金(jin)屬組(zu)(zu)織(zhi)又會發生逆轉變即(ji)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)轉為二次奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)。同(tong)(tong)樣(yang)由于熱(re)(re)循環的(de)(de)(de)短暫,再加之此(ci)時溫(wen)(wen)度(du)已降(jiang)(jiang)得(de)較(jiao)(jiao)低,該逆轉變為二次奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)數量也不會很(hen)多,因此(ci)該區(qu)中(zhong)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)份額(e)占得(de)較(jiao)(jiao)大(da)(da)而奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)份額(e)較(jiao)(jiao)少。而且,此(ci)時的(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)組(zu)(zu)織(zhi)狀(zhuang)(zhuang)態已大(da)(da)大(da)(da)不同(tong)(tong)于原(yuan)先(xian)的(de)(de)(de)排(pai)列。原(yuan)先(xian)軋制狀(zhuang)(zhuang)態下成(cheng)條帶(dai)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)混存(cun)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti),向等軸(zhou)狀(zhuang)(zhuang)結(jie)晶發展、長(chang)大(da)(da);而原(yuan)來呈(cheng)條帶(dai)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)走向消失,冷卻過(guo)程中(zhong)從鐵(tie)素(su)(su)體(ti)中(zhong)轉變出來的(de)(de)(de)二次奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)則呈(cheng)雜亂的(de)(de)(de)竹葉狀(zhuang)(zhuang)在鐵(tie)素(su)(su)體(ti)晶間和晶內先(xian)后出現(xian)。所以(yi)說在焊(han)接(jie)(jie)熱(re)(re)影響區(qu)段的(de)(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)劣化不僅表現(xian)為相(xiang)比(bi)例失調,而且還失去了最有(you)(you)利于阻礙應力腐(fu)蝕裂紋(wen)擴展的(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)分布(bu)狀(zhuang)(zhuang)況-兩(liang)相(xiang)呈(cheng)條帶(dai)疊(die)置(zhi)狀(zhuang)(zhuang)。應當(dang)注(zhu)意,一旦形成(cheng)了粗(cu)大(da)(da)的(de)(de)(de)等軸(zhou)晶,就很(hen)難通過(guo)熱(re)(re)處理或其他(ta)措施予以(yi)恢復。
為了使焊(han)接接頭熱影響區各項(xiang)性能指標(biao)與其(qi)他部位(wei)相同,可采取下(xia)列措施:
a. 一(yi)定要用盡量小(xiao)的熱(re)輸(shu)大施焊。一(yi)旦(dan)由于過(guo)熱(re)會導致形成大晶(jing)粒鐵素體,就很難保持或恢復雙相不銹鋼的優良性能。
b. 為使(shi)焊接接頭(tou)的(de)熱影(ying)響區(qu)的(de)相比例(li)與母材相當,可對焊接接頭(tou)通過固(gu)溶(rong)處理來實現,但費工、費時,還消耗大量能源以(yi)及引起結構變(bian)形等問題(ti),很(hen)難達到(dao)理想(xiang)的(de)效果。
c. 通過對(dui)焊(han)接(jie)接(jie)頭進行(xing)再一次的(de)(de)焊(han)接(jie)熱(re)循環,使(shi)焊(han)接(jie)熱(re)影(ying)響(xiang)區的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體相進一步析出,增加奧(ao)氏(shi)體金屬相數量且能細化(hua)(hua)鐵(tie)素體晶粒(li),減少(shao)碳(tan)化(hua)(hua)物和氮化(hua)(hua)物從晶內和晶界析出。采用的(de)(de)方法是(shi)對(dui)接(jie)觸(chu)(chu)介質的(de)(de)焊(han)縫(feng)先(xian)進行(xing)施焊(han)。對(dui)于單(dan)道焊(han)縫(feng),則(ze)在非(fei)接(jie)觸(chu)(chu)工作(zuo)介質面的(de)(de)焊(han)縫(feng)上,加焊(han)一層工藝焊(han)縫(feng),若焊(han)縫(feng)的(de)(de)余高(gao)(gao)超標時(shi),應修磨焊(han)縫(feng)高(gao)(gao)度;對(dui)于多(duo)層焊(han)時(shi),除(chu)了用小(xiao)的(de)(de)焊(han)接(jie)熱(re)輸(shu)入的(de)(de)多(duo)層多(duo)道焊(han)外,必(bi)要時(shi)也可以增加工藝焊(han)縫(feng)來(lai)改(gai)善工作(zuo)焊(han)縫(feng)的(de)(de)熱(re)影(ying)響(xiang)區性能。
d. 采用奧氏體相占(zhan)比例大的(de)(de)焊接材(cai)料,來(lai)提高焊縫(feng)金屬中奧氏體的(de)(de)比例,對提高焊縫(feng)金屬的(de)(de)塑(su)性、韌(ren)性和耐(nai)蝕(shi)性均(jun)是(shi)有益的(de)(de)。