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雙相不銹鋼焊接特點

信息來源：求和不銹鋼時間：2018-11-29 13:06:44 瀏覽次數:-

焊接特點

雙相不銹鋼其焊接特點如下：

雙相不銹鋼在正常固溶處理（1020℃～1100℃加熱并水冷）后，鋼中含有大約50%～60%奧氏體和50%～40%鐵素體組織。隨著加熱溫度的提高，兩相比例變化并不明顯。

雙相不銹鋼具有良好的低溫沖擊韌性，如20mm厚的板材橫向試樣在-80℃時沖擊吸收功可達100J以上。在大多數介質中其耐均勻腐蝕性能和耐點腐蝕性能均較好，但要注意，該類鋼在低于950℃熱處理時，由于σ相的析出，其耐應力腐蝕性能將顯著變壞。由于該鋼Cr當量與Ni當量比值適當，在高溫加熱后仍保留有較大量的一次奧氏體組織，又可使二次奧氏體在冷卻過程中生成，結果鋼中奧氏體相總量不低于30%～40%因而使鋼具有良好的耐晶間腐蝕性能。

另外，如前所述，在焊接這種鋼時裂紋傾向很低，不須預熱和焊后熱處理。由于母材中含有較高的N，焊接近縫區不會形成單相鐵素體區，奧氏體含量一般不低于30%。適用的焊接方法有鎢極氬弧焊和焊條電弧焊等，一般為了防止近縫區晶粒粗化，施焊時，應盡量使用低的線能量焊接。

影響因素

影響雙相不銹鋼焊接質量的因素主要體現在以下幾方面：

含N量影響

Gómez de Salazar JM等人研究了保護氣體中 N2的不同含量對雙相不銹鋼性能的影響。結果表明，隨著混合氣體中 N2分壓 PN2的增加，焊縫中氮的質量分數ω（N）開始迅速增加，然后變化很小，焊縫中的鐵素體相含量φ（α）隨ω（N）增加呈線性下降，但φ（α）對抗拉強度和伸長率的影響與ω（N）的影響剛好相反。同樣的鐵素體相含量φ（α），母材的抗拉強度和伸長率均高于焊縫。這是由于顯微組織的不同所造成的。雙相不銹鋼焊縫金屬中含 N 量提高后可以改善接頭的沖擊韌性，這是由于增加了焊縫金屬中的γ相含量，以及減少了Cr2N 的析出。

熱輸入影響

與焊縫區不同，焊接時熱影響區的ω（N）是不會發生變化的，它就是母材的ω（N），所以此時影響組織和性能的主要因素是焊接時的熱輸入。根據文獻，焊接時應選擇合適的線能量。焊接時如果熱輸入太大，焊縫熱影響區范圍增大，金相組織也趨于晶粒粗大、紊亂，造成脆化，主要表現為焊接接頭的塑性指標下降。如焊接熱輸入太小，造成淬硬組織并易產生裂紋，對HAZ的沖擊韌性同樣不利。此外，凡影響冷卻速度的因素都會影響到 HAZ 的沖擊韌性，如板厚、接頭形式等。

σ相脆化

國外文獻介紹了再熱引起的雙相不銹鋼及其焊縫金屬的σ相脆化問題。母材和焊縫金屬的再熱過程中，先由α相形成細小的二次奧氏體γ*，然后析出σ相。結果表明，脆性開裂都發生于σ相以及基體與σ相的界面處，對母材斷口觀察表明，在σ相周圍區域內都為韌窩，由于α相區寬，大量生成的σ相才會使韌性降低，然而在焊縫中α相區是細小的，斷口仍表現為脆性斷裂，只要少量的σ相生成就足以引起焊縫金屬韌性的降低，因此，焊縫金屬中的σ相脆化傾向比母材要大得多。

氫致裂紋

雙相不銹鋼焊接接頭的氫脆通常發生于α相，且氫脆的敏感性隨焊接時峰值溫度的升高而增加。其微觀組織的變化為：峰值溫度增加，γ相含量減少，α相含量增加，同時由α相邊界和內部析出的Cr2N 量增加，故極易發生氫脆。

應力腐蝕開裂

母材和焊縫金屬中的裂紋都起始于α/γ界面的α相一側，并在α相內擴展。奧氏體（γ）由于其固有的低氫脆敏感性，因此，可起到阻擋裂紋擴展的作用。由于DSS 中含有一定量的奧氏體，所以其應力腐蝕開裂傾向性較小。

點蝕問題

耐點蝕是雙相不銹鋼的一個重要特性，與其化學成分和微觀組織有著密切關系。點蝕一般產生于α/γ界面，因此被認為是產生于γ相和α相之間的γ*相。這意味著γ*相中的含Cr量低于γ相。γ*相與γ相的成分不同，是由于γ* 相中的Cr 和Mo含量低于初始γ相中的Cr、Mo含量。進一步研究表明，含N量較低的鋼，其點蝕電位對冷卻速度較為敏感。因此，在焊接含 N 量較低的雙相不銹鋼時，對冷卻速度的控制要求更加嚴格。在雙相不銹鋼焊接過程中，合理控制焊接線能量是獲得高質量雙相不銹鋼接頭的關鍵。線能量過小，焊縫金屬及熱影響區的冷卻速度過快，奧氏體來不及析出，從而使組織中的鐵素體相含量增多；如線能量過大，盡管組織中能形成足量的奧氏體，但也會引起熱影響區內的鐵素體晶粒長大以及σ相等有害相的析出。一般情況下，焊條電弧焊（Shieded Metal Arc Welding，SMAW）、鎢極氬弧焊（Gas Tungsten Arc Welding，GTAW）、藥芯焊絲電弧焊（Flux-Cored WireArc Welding，FCAW）和等離子弧焊（Plasma Arc Welding，PAW）等焊接方法均可用于雙相不銹鋼的焊接，且在焊前一般不需要采取預熱措施，焊后也不需進行熱處理。

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