不平衡和不完全的冶金反應和快速結晶過程,使焊縫存在著成分和組織的不均性,所以組織是不穩定的。在多層焊縫或者雖然是單道焊縫,焊后經熱處理或在某一溫度下長期使用,便有可能發生組織轉變和析出有害的金屬間化合物或碳、氮化物。對于雙相不銹鋼焊縫來說,雖然化學成分與母材相比增加了鎳的含量,焊縫中鐵素體相較低,從而減低了金屬間相析出的傾向和金屬間相引起的有害作用,但是由于焊縫中鉻、鎳、鉬、氮等合金元素在兩相中的分配極不均勻,特別是氮,在奧氏體中以過飽和狀態存在而鐵素體相中氮的含量很少,更增加了組織的不穩定性。
雙相不銹鋼(gang)焊接(jie)時,有可能發生三種類型的析出,嚴重時會降低鋼的耐腐蝕性和韌性。這些析出相是:鉻的氮化物(Cr2N、CrN);二次奧氏體(Y2);金屬間相(σ相等)。
關(guan)于(yu)氮(dan)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)析(xi)(xi)出,當焊(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)數量(liang)過多或為純鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)組織(zhi)時,很容(rong)易有氮(dan)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)析(xi)(xi)出,這是由于(yu)在(zai)高(gao)溫時,氮(dan)在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)溶解度增(zeng)加(jia)(jia),快速冷(leng)卻時溶解度又下降的(de)(de)緣故。尤其在(zai)靠近(jin)焊(han)縫表面的(de)(de)部位,由于(yu)氮(dan)的(de)(de)損失,使(shi)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)量(liang)增(zeng)加(jia)(jia),氮(dan)化(hua)物(wu)(wu)(wu)更容(rong)易析(xi)(xi)出,這對(dui)焊(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)耐腐蝕性有直接的(de)(de)影(ying)響。焊(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)若是健全的(de)(de)兩(liang)相組織(zhi),氮(dan)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)析(xi)(xi)出量(liang)很少。因此,為了增(zeng)加(jia)(jia)焊(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)數量(liang),在(zai)填充(chong)金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)提(ti)高(gao)鎳、氮(dan)元素(su)是有效(xiao)的(de)(de)。
關于二次奧氏體的析出,這在含氮量高的超級雙相不銹鋼(0.3%N2)多層焊接時會出現。由于后續焊道的再加熱,特別是先采用低的熱輸入,后續焊道又采用高的熱輸入時,部分鐵素體會轉變成細小分散的二次奧氏體(Y2).這種Y2也和氮化物一樣會降低焊縫的耐腐蝕性能。
關于(yu)。相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu),一般(ban)說焊(han)接時(shi)(shi)采用(yong)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)輸入和較低(di)的(de)(de)(de)(de)冷卻速(su)(su)度有利(li)于(yu)奧氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)轉變,減少(shao)焊(han)縫金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)量。但是熱(re)(re)輸人(ren)(ren)過(guo)(guo)高(gao)和冷卻速(su)(su)度過(guo)(guo)慢又會帶(dai)來金屬(shu)間(jian)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)問題。一般(ban)焊(han)縫金屬(shu)不(bu)(bu)常發(fa)現有。相(xiang)(xiang)析出(chu)(chu),但在(zai)焊(han)接材料或熱(re)(re)輸人(ren)(ren)選用(yong)不(bu)(bu)合適時(shi)(shi),也(ye)有可能(neng)出(chu)(chu)現。相(xiang)(xiang)。用(yong)較高(gao)鎳的(de)(de)(de)(de)焊(han)條25.10.4.LR焊(han)接超(chao)級(ji)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)SAF2507時(shi)(shi),如熱(re)(re)輸入過(guo)(guo)高(gao),發(fa)現有σ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)(圖2-14)。這是因為過(guo)(guo)低(di)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)量會集中較多的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)、鉬等(deng)元素,促進金屬(shu)間(jian)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)。對超(chao)級(ji)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)而言(yan),一般(ban)熱(re)(re)輸入控制在(zai)0.5~1.5kJ/mm范圍,不(bu)(bu)超(chao)過(guo)(guo)上限,含鎢(wu)(wu)和銅的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)不(bu)(bu)超(chao)過(guo)(guo)1.0kJ/mm時(shi)(shi)(尤其焊(han)薄(bo)板),不(bu)(bu)會發(fa)生(sheng)因金屬(shu)間(jian)相(xiang)(xiang)析出(chu)(chu)使韌性下降。這說明(ming)超(chao)級(ji)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),尤其是含鎢(wu)(wu)、銅的(de)(de)(de)(de)超(chao)級(ji)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)對高(gao)熱(re)(re)輸入敏感。
綜上所述,為了獲(huo)得(de)最佳的(de)性能結(jie)果,一般必須采用足夠(gou)高(gao)(gao)的(de)熱(re)輸(shu)(shu)入以保證在焊(han)縫(包括熱(re)影(ying)響區)奧氏(shi)體的(de)再形成,通常焊(han)縫金屬(shu)的(de)奧氏(shi)體量控制(zhi)在60%~70%范圍,但是為防止(zhi)析出相(xiang)也不(bu)希望過(guo)高(gao)(gao)的(de)熱(re)輸(shu)(shu)人(ren)(ren),熱(re)輸(shu)(shu)入控制(zhi)在0.5~2.0kJ/mm,最高(gao)(gao)層間(jian)溫度控制(zhi)在150℃為好。表2-16是Sandvik推薦的(de)三種典型雙相(xiang)不(bu)銹鋼和超級雙相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)焊(han)接(jie)熱(re)輸(shu)(shu)入。熱(re)輸(shu)(shu)人(ren)(ren)與材(cai)料的(de)厚(hou)(hou)(hou)度也有關,如對(dui)(dui)薄壁管(guan)(t=1.5mm)適宜的(de)熱(re)輸(shu)(shu)入是小于(yu)0.5kJ/mm,對(dui)(dui)厚(hou)(hou)(hou)壁管(guan)最好選用接(jie)近上限(xian)的(de)熱(re)輸(shu)(shu)人(ren)(ren)值。對(dui)(dui)于(yu)厚(hou)(hou)(hou)度不(bu)小于(yu)25mm的(de)材(cai)料,尤其要注意層間(jian)溫度的(de)控制(zhi),心(xin)部(bu)的(de)溫度往(wang)(wang)往(wang)(wang)高(gao)(gao)于(yu)表面,根部(bu)的(de)沖(chong)擊(ji)值可能會(hui)降(jiang)低。