影响双相不锈钢焊接质量的因素主要体现在以下几方面:
含N量影响,随着混合气体中N2分压 PN2的增加,焊缝中氮的质量分数ω(N)开始迅速增加,然后变化很小,焊缝中的铁素体相含量φ(α)随ω(N)增加呈线性下降,但φ(α)对抗拉强度和伸长率的影响与ω(N)的影响刚好相反。
热输入影响,与焊缝区不同,焊接时热影响区的ω(N)是不会发生变化的,它就是母材的ω(N),所以此时影响组织和性能的主要因素是焊接时的热输入。根据文献 ,焊接时应选择合适的线能量。焊接时如果热输入太大,焊缝热影响区范围增大,金相组织也趋于晶粒粗大、紊乱,造成脆化,主要表现为焊接接头的塑性指标下降。
σ相脆化,国外文献介绍了再热引起的双相不锈钢及其焊缝金属的σ相脆化问题。母材和焊缝金属的再热过程中,先由α相形成细小的二次奥氏体γ,然后析出σ相。结果表明,脆性开裂都发生于σ相以及基体与σ相的界面处,对母材断口观察表明,在σ相周围区域内都为韧窝,由于α相区宽,大量生成的σ相才会使韧性降低。
氢致裂纹,双相不锈钢焊接接头的氢脆通常发生于α相,且氢脆的敏感性随焊接时峰值温度的升高而增加。其微观组织的变化为:峰值温度增加,γ相含量减少,α相含量增加,同时由α相边界和内部析出的Cr2N 量增加,故极易发生氢脆。
应力腐蚀开裂,母材和焊缝金属中的裂纹都起始于α/γ界面的α相一侧,并在α相内扩展。奥氏体(γ)由于其固有的低氢脆敏感性,因此,可起到阻挡裂纹扩展的作用。由于DSS 中含有一定量的奥氏体,所以其应力腐蚀开裂倾向性较小。
点蚀问题,耐点蚀是双相不锈钢的一个重要特性,与其化学成分和微观组织有着密切关系。点蚀一般产生于α/γ界面,因此被认为是产生于γ相和α相之间的γ*相。这意味着γ*相中的含Cr量低于γ相。γ*相与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。进一步研究表明,含N量较低的钢,其点蚀电位对冷却速度较为敏感。 |
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