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2205双相不锈钢焊接试验工艺参数

来源:至德钢业 日期:2019-10-23 18:50:11 人气:265

   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。


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