焊缝熔敷金属和热输入对双相不锈钢焊接的结构和性能的影响

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1、焊缝熔敷金属和热输入对双相不锈钢焊接的结构和性能的影响摘要：双相不锈钢(DSS)之所以有良好的结合强度和抗腐蚀能力是由于严格控制其成分和微观组织的平衡。双相不锈钢(DSS)中铁素体/奥氏体比率常常与在焊接时焊缝金属的快速冷却率有关。为了实现所需的铁素体/奥氏体平衡和良好属性，焊缝金属的成分和热输入是控制的关键。在当前的工作中，低的焊接热输入，在应用电子束焊和另一个普遍使用焊接即气体保护电弧焊焊接双相不锈钢的过程中，没有镍元素的增加。结果表明，焊缝化学成分对铁素体/奥氏体比率的影响大于冷却速度的影响。甚至是电子束焊被认为是不成熟的在双

2、相不锈钢的焊接过程中，可以设计使用提供填料。#2003爱思唯尔科学帐面价值保留所有权利。关键词：双相不锈钢电弧焊电子束焊力学性能热处理1.前言双相不锈钢的微观组织是由相近比例的铁素体和奥氏体组成，奥氏体和铁素体的有机结合的不锈钢：高的拉伸强度，疲劳强度和良好的韧性使其即使在低温下都具有好的成形性和可焊性，和优秀的抗点蚀和全面腐蚀的耐腐蚀性能[1]。发现双相不锈钢作为奥氏体不锈钢的替代品使用的越来越多，尤其是有关遇到氯化物和硫化物应力腐蚀开裂的问题，例如，在石油和天然气行业，造纸行业，石化行业。为了确保双相不锈钢好的属性，保持铁素体/

3、奥氏体的比率1：1是一个关键点。然而，由于在焊接过程中冷却涉及很多焊接热循环，这个比例平衡是很难保证的。这可能导致焊缝金属铁素体含量超过50%。为了维持这个平衡，通常选用含合金元素镍的含量中超过2-4%的基层材料作为焊接填充材料[2]。铁素体/奥氏体比例也取决于焊接热输入，因为后者控制冷却速度，从而一定程度上影响了铁素体/奥氏体的转变。如果热输入高时，所产生的结果是缓慢的冷却速度而促进转变有利于相的平衡。另一方面，在这种条件下，往往也会促使在焊缝和热影响区产生粗大的晶粒和积累淬硬的金属间化合物[3,4]。因此，合理的控制焊接工艺使得

4、冷却速度足够缓慢而使充足的奥氏体形成的方法是可取的，但是冷却速度不够快，会防止有害的沉淀物的产生[5]。实践中，其冷却温度在1200-800℃（奥氏体形成转变温度）范围之间，也就是建议在4s到15s之间[6]。高能量加工技术，如电子束焊接（EBW）是特别适合于在较厚的组件的接头。电子束焊接也有其它优点，如更大生产率，没有污染，有较高的熔宽比，减少了残余应力和变形，并自动化的可能性。然而，有一个严重的缺点，也就是电子束焊接的冷却速度很快，对铁素体/奥氏体比率可能产生不利的影响，在这个焊接过程中没有填充材料，有造成氮损失的可能性[7]。

5、铁素体含量大于90％，已在EB焊接报道过了关于双相不锈钢[8]。然而，一个可以接受的相平衡仍可能达到，通过使用预置的镍箔[5]或通过焊后溶液处理，建议激光焊接技术用于双相不锈钢焊接[9]。在电子束焊接中快速冷却有利于抑制金属间化合物的析出物的形成。尽管其含有较高的铁素体，但它也被建议使用，因为电子束焊接的焊缝氧含量非常第，会使焊缝金属的韧性良好[7]。在目前的工作中，通过使用镍来代替填料的作用来研究两种焊接金属间化合物。在某些情况下，采用两种焊接过程即气体钨极电弧焊（GTAW）和电子束焊使焊接热输入不同，因此导致冷却速率的不同。本文

6、研究的内容是焊缝组织金属化学成分和焊接热输入对熔合区机械性能的影响。其目标是双重的：（i）看到这两个因素更大的影响;和（ii）探索采用电子束焊接，仍然获得可接受的可能性铁素/奥氏体比例。2.实验过程选择的研究材料是5毫米的双相不锈钢，其组成的成分如表1所示。焊接过程使用钨极氩弧焊和电子束焊。为了形成良好的焊缝，钨极氩弧焊两侧都采用传送球，每侧一个，以确保完全渗透。使用镍含量高的焊丝，它预置在V形槽上的适当加工相对的表面。为了达到高的镍含量在电子束焊接熔合区，焊缝金属采用镍富集的填充材料如上所述钨极氩弧焊，然后用电子束焊。该焊接条件：

7、氩弧焊电压为16V，电流150A，焊接速度100mm/min（对应的焊接热输入是1440J/mm）。电子束焊在下述条件下进行：加速电压为100Kv，束电流47mA和行驶速度mm/min（对应的焊接热输入是283J/mm）。一些些焊件分别进行的焊后热处理是在在1050℃保持30分钟，接着进行淬火处理。为了便于讨论，焊缝金属被指定为表2中给出。表1母材和填充材料成分含量，wt%CSiMnPSCrNiMoCuN母材不锈钢填料0.020.331.210.0210.0130.511.510.0170.0122.245.980.00122.92

8、8.672.913.14/0.090.130.15焊缝金属的铁素体含量的估算使用扩展的铁素体数（EFN）菲舍尔铁素体测量仪器。金相检验使用光学显微镜和采用两步侵蚀的流程。经机械抛光试样后在含有20g铵的氟化氢铵，0.5g偏亚硫酸氢和1