雙相不銹鋼問世以來,其焊接問題始終是一個重要課題。早期開發的雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang) 06Cr25Ni5Mo1.5等,有較高的碳含量(0.08%~0.10%)和較高的鐵素體含量(約70%),焊接熱影響區(HAZ)幾乎是單相鐵素體組織,必然使其力學性能和耐腐蝕性能變差,從而限制了雙相不銹鋼作為焊接結構件的使用。之后發展了超低碳、含氮的一些雙相不銹鋼022Cr22Ni5Mo3N、022Cr25Ni7Mo4WCuN等,具有a相、γ相各占一半最佳兩相比例,并提高了填充材料的鎳含量,使焊縫和焊接HAZ保持有足夠的奧氏體含量,改善了焊接接頭的塑性和耐蝕性,使焊接結構件的應用有了很大的發展。
超級雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)與普通雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)區(qu)別(bie)在于含有較低的(de)碳(tan)、較高的(de)鉬和氮。兩(liang)類鋼(gang)(gang)焊接HAZ組織轉變(bian)的(de)主要差別(bie)為:
(1)根據圖9.84中幾種雙相不銹鋼所處的位置可以看出,超級雙相不銹鋼SAF 2507的α溶解度曲線與凝固線的距離較普通雙相不銹鋼SAF 2205窄,超級雙相不銹鋼單相α區的HTHAZ也要比普通雙相不銹鋼窄,產生單相α區的峰值溫度也要高。在熱循環加熱階段的數秒時間內,高溫區的y相仍可完全溶入α相中。但在冷卻階段,高溫區α→γ轉變卻是不平衡的,γ相大幅減少。
(2)由于超級雙相不銹鋼的α相溶解度曲線的溫度比普通雙相不銹鋼高,在較高溫度即發生a→γ轉變,冷卻速率對其相平衡影響遠小于對普通雙相不銹鋼的影響。
(3)超級雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼HTHAZ的y相(xiang)(xiang)減少是不(bu)可避免(mian)的,但仍會析(xi)出(chu)(chu)一部分γ相(xiang)(xiang)。如(ru)果γ相(xiang)(xiang)的量(liang)能布(bu)滿α相(xiang)(xiang)晶(jing)界(jie),消除了(le)α/α晶(jing)界(jie),而(er)形成a/y相(xiang)(xiang)界(jie)時,這種組(zu)織的焊接(jie)接(jie)頭性能是良好的。相(xiang)(xiang)比例達到50/50的雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼的HTHAZ的組(zu)織中雖然(ran)發生(sheng)y相(xiang)(xiang)含量(liang)的下降(jiang),但仍有15%~30%的y相(xiang)(xiang)析(xi)出(chu)(chu),其兩相(xiang)(xiang)組(zu)織是“健全”的,不(bu)出(chu)(chu)現a/α晶(jing)界(jie)。一些含氮雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼和超級雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼都具備了(le)這樣的條件。
(4)在(zai)線能(neng)量(liang)相(xiang)(xiang)同(tong)時,超級雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)比普通雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的(de)晶粒長大傾向小。在(zai)常用的(de)冷(leng)卻速率下,超級雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)一般不會有金(jin)屬間化合物(wu)析出(圖9.80)。