雙相不銹鋼的焊縫金屬為鑄態組織,一次凝固相為單相鐵素體。高溫下鐵素體相中元素的高擴散速率使其快速均勻化,易于消除凝固偏析。焊縫金屬從熔點冷卻至室溫,其高溫區的轉變與HAZ一樣,部分α相轉變為γ相,兩相的平衡數量和α/γ的大小對焊縫的抗裂紋能力、焊縫的力學性能和耐蝕性都有重要影響。表9.45列出了幾種雙相不銹鋼自熔焊時焊縫金屬的P、B值和奧氏體含量,可以看出,B值越大,奧氏體含量越小。

在焊(han)接(jie)線能量(liang)(liang)(liang)低(di)時(shi),焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)除間隙原子氮集中(zhong)在γ相(xiang)(xiang)中(zhong)外,其他(ta)幾種元素(su)(su)在α相(xiang)(xiang)和y相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)比值均接(jie)近(jin)于(yu)1。但在焊(han)接(jie)線能量(liang)(liang)(liang)高時(shi),由于(yu)鉻、鉬、鎳(nie)等元素(su)(su)有(you)足夠(gou)的(de)時(shi)間進行擴(kuo)散,兩(liang)相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)合金(jin)元素(su)(su)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)有(you)著明顯的(de)差別(bie)。這表明隨焊(han)接(jie)線能量(liang)(liang)(liang)的(de)不同,兩(liang)相(xiang)(xiang)的(de)成分(fen)和耐蝕性(xing)也相(xiang)(xiang)對變化(hua),一般含(han)(han)氮的(de)γ相(xiang)(xiang)的(de)耐腐蝕性(xing)略高。
焊(han)(han)接線能量(liang)(liang)(liang)還影響焊(han)(han)縫金屬中(zhong)兩相(xiang)的(de)比例。焊(han)(han)接采用高線能量(liang)(liang)(liang)時,凝固組織中(zhong)α相(xiang)容易(yi)長大,但其(qi)低(di)的(de)冷(leng)卻(que)(que)速率卻(que)(que)可(ke)以促使較多γ相(xiang)的(de)生成(cheng)。采用低(di)線能量(liang)(liang)(liang)焊(han)(han)接,其(qi)高的(de)冷(leng)卻(que)(que)速率使γ相(xiang)的(de)生成(cheng)量(liang)(liang)(liang)減少。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼焊接時,可能發生三種類型的析出:鉻的氮化物Cr2N、CrN的析出;二次奧氏體γ2相的析出;金屬間化合物。相的析出。
當(dang)焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬中(zhong)α相(xiang)(xiang)含(han)量(liang)過(guo)高(gao)或為純鐵素(su)體時,很容(rong)易(yi)有氮(dan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)析(xi)出(chu),尤其在(zai)靠近(jin)焊(han)縫(feng)表面的(de)部位(wei),由(you)于氮(dan)的(de)損(sun)失,α相(xiang)(xiang)含(han)量(liang)增加(jia),氮(dan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)更容(rong)易(yi)析(xi)出(chu),有損(sun)焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬的(de)耐蝕(shi)性(xing)。焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬若是(shi)(shi)健全(quan)的(de)兩相(xiang)(xiang)組(zu)織,氮(dan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)析(xi)出(chu)量(liang)很少(shao)。因此,在(zai)填充(chong)金(jin)(jin)屬中(zhong)提高(gao)鎳、氮(dan)元素(su)的(de)含(han)量(liang)是(shi)(shi)增加(jia)焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬y相(xiang)(xiang)含(han)量(liang)的(de)有效方法。另外,在(zai)對厚壁(bi)件進行焊(han)接時,應避免采用過(guo)低的(de)線能量(liang),以(yi)防純鐵素(su)體晶(jing)粒區的(de)生成而引起氮(dan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)析(xi)出(chu)。
在氮含量高的超級雙相不銹鋼多層焊接時會出現γ2相的析出,特別在先采用低的線能量,后續焊道又采用高的線能量時,部分α相會轉變成細小分散的γ2相。這種γ2相形成的溫度較低,約在800℃,其成分與一次奧氏體不同,其中的鉻、鉬、氮含量都低于一次奧氏體,尤其氮含量低很多。這種γ2相和氮化物一樣會降低焊縫的耐腐蝕性。為抑制γ2相的析出,可通過增加填充金屬的γ相含量控制焊縫金屬的α相含量,同時需注意線能量的控制,使其在第一焊道后即可得到最大的γ相轉變量和相對平衡的元素分配。
焊接時采用較高的線能量和較低的冷卻速率有利于γ相的轉變,減少焊縫的α相含量,一般不常發現有。相的析出。但是線能量過高和冷卻速率過慢則有可能帶來金屬間化合物的析出。一般線能量范圍控制在0.5~2.0kJ/mm,γ相含量范圍控制在60%~70%。
目前(qian),雙(shuang)相(xiang)不銹鋼焊(han)接時采(cai)用的(de)(de)填充材(cai)料(liao)一般都是在(zai)提高鎳(2%~4%)的(de)(de)基(ji)礎上(shang),再加入與母材(cai)含量相(xiang)當(dang)的(de)(de)氮(dan),控制焊(han)縫金屬的(de)(de)y相(xiang)含量為60%~70%。為防止焊(han)縫表面區域(yu)因(yin)擴散而(er)損失氮(dan),常在(zai)氬氣保護(hu)氣體中加入2%N。

