2205双相不锈钢焊接试验工艺参数

   试验材料为2205双相不锈钢热轧板，板厚11mm。采用5种焊接工艺对板材进行熔化极氩弧焊(MIG)对接焊接，填充材料均为ER209(准1.2mm)，焊接工艺参数如表所示。将焊接试件加工成7.5mm×10mm×55mm的V型缺口冲击试样，在JBN-300摆锤式冲击试验机上进行-40℃的低温冲击试验。将试样用盐酸苦味酸浸蚀后用ZEISS-AX10金相显微镜观察组织形貌，并进行定量金相统计分析。

  图为各组焊接接头焊缝和HAZ的冲击韧性平均值，除一号试样焊缝冲击韧性低于HAZ外，其余试件焊缝冲击韧性均高于HAZ，但焊缝与HAZ的冲击韧性相差不大。与其他试样相比，4#的焊缝和HAZ具有相对较高的冲击韧性。试验结果表明，焊接试件焊缝及HAZ的冲击韧性均符合ASTMA923标准要求(-40℃最小冲击值不低于53J)。双相不锈钢焊接接头具有良好的冲击韧性是由于奥氏体相的存在，主要表现在：①它能抑制铁素体相中己产生的裂纹继续扩展；②碳、氮等间隙元素在奥氏体相中的溶解度高，与单相铁素体不锈钢相比，高温冷却时不易析出碳化物和氮化物，从而能抑制晶界脆化；③它能阻止高温加热时的铁素体晶粒粗大。

   图是各接头试样焊缝的显微组织形貌，5组试样的焊缝组织均具有不规则的条状特征和两相交织分布的特征，基体为铁素体，条状、块状、羽毛状组织为奥氏体。从图2可看出，1#、2#、3#接头中铁素体含量相对较高，且γ相较4#、5#接头中的粗大，主要是因为其采用的线能量较大，焊缝的冷却时间延长，虽然会促进更多的奥氏体生成，但也会导致组织相对粗大。4#接头的焊缝组织较细小，奥氏体组织在铁素体基体中的分布比较均匀，组织形态较好，主要是因为其焊接时采用60.8%Ar+37.2%He+2%N2作为保护气体，这不仅可以避免表面层焊缝金属的氮损失，也可以进一步促进焊缝中奥氏体的生成，这样就保证了晶粒不会粗化的前提下提高奥氏体含量。

  图为各接头热影响区的显微组织形貌，5组试样基体为铁素体，粗大的铁素体晶粒边界和晶粒内部均析出了羽毛状、树枝状、针状或条块状的奥氏体相，两相边界明显。从图中可以看出，各接头焊接热影响区组织均有两种形态，一种是靠近焊缝的热影响区组织形态，一种是靠近母材的热影响区组织形态。1#、4#接头的热影响区较窄，因此这一特征在图(a)、(d)中显得尤为明显，其热影响区靠近焊缝的一侧，因受热循环影响较大，此种形态组织明显粗大，α相的晶粒比γ相粗大，α相相对含量也要高于γ相；靠近母材的热影响区一侧组织较细，受热循环影响较小，温度相对较低，因此，主要组织特征为条状的γ相。