【正文】 SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 致 謝 參考文獻(xiàn) [1] 高娃，羅建民，楊建君，等．雙相不銹鋼的研究進(jìn)展及其應(yīng)用 [J]．兵器材料科學(xué)與工程，2020(03)： 14 [2] 康利梅．雙相不銹鋼的發(fā)展及應(yīng)用綜述 [J]．科技廣場(chǎng)， 2020(08) ： 1518 [3] 英若采．熔焊原理及金屬材料焊接 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020(03) ： 102111 [4] 劉政軍 ， 徐德昆 等．不銹 鋼焊接及質(zhì)量控制 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020(05)： 2539 [5] 張文華．不銹鋼及其熱處理 [M].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， 2020（ 05）： 1218 [6] 王先逵 ．材料及其熱處理 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020（ 06）： 3350 [7] 遲澤浩一朗 著 王昆 譯 . 不銹鋼 耐蝕鋼的發(fā)展 [M].北京： 冶金工業(yè)出版社 ， 2020（ 04）：21 [8] 嚴(yán)彪 等．不銹鋼手冊(cè) [M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2020（ 10）： 2130 [9] 中國(guó)二十冶集團(tuán)有限公司 編． 寶鋼股份 不銹鋼事業(yè)部冷 Ⅳ 標(biāo)工程施工技術(shù) [M] .上海：同濟(jì)大學(xué)出版社 ， 2020（ 02）： 2536 [10] 姜越．馬氏體時(shí)效處理極其性能 [M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2020（ 05）： 318 [11] 李維鉞 ．中外不銹鋼和耐熱鋼速查手冊(cè) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)版社， 2020（ 04）： 1425 [12] 曼德里 著， 李晶 ，黃運(yùn)華譯．高氮鋼和不銹鋼 ——生產(chǎn)、性能與應(yīng)用 [M].北京：化學(xué)工SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 業(yè)出版社， 2020（ 01）： 1215 [13] 施平．機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)英語(yǔ) [M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2020（ 07）： 5567 [14] Feerenc Fures of Hydraulic power Transmission[c] .NewYork [15] 雒設(shè)計(jì) .王榮熱處理工藝對(duì) 22Cr 雙相不銹鋼拉伸性能的影響 [J]機(jī)械工程材料 2020(10):3560 [16] Henrik, Sieurin, Rolf Sand strom. S igm a phase precip itat ion in dup lex sta in less steel 2205 [ J] . Materials scien ce and engineerin [17] Miao L D。而雙相不銹鋼的 Cr 含量一般較高所以在 400850℃ 溫度范圍是極易出現(xiàn)脆化現(xiàn)象。 (1)焊接裂紋的出現(xiàn)是因?yàn)楹附幽覆闹?Si、 C、 P 等元素含量偏高，由于這些雜質(zhì)的存在， 焊縫金屬在結(jié)晶后期抗裂紋能力下降，同時(shí)在熱變形的拉應(yīng)力作用SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 下使焊縫金屬在結(jié)晶后期出現(xiàn)開(kāi)裂。 與 1050℃ 固溶處理相比，時(shí)效處理后材料的強(qiáng)度有明顯提高，但韌性降低。從試驗(yàn)研究過(guò)程中可以看出雙相不銹鋼板材的焊接工藝極為重要，良好的焊接工藝往往是保障接頭力學(xué)性能的關(guān)鍵因素。 表 52 試驗(yàn)板材固溶處理前后維氏硬度值 測(cè)試序數(shù) 母材硬度（ HV） 焊縫邊緣區(qū)硬度（ HV） 焊縫區(qū)硬度（ HV） 熱處理前 熱處理后 熱處理前 熱處理后 熱處理前 熱處理后 1 130 121 140 121 160 143 2 137 113 135 143 159 147 3 135 106 133 122 168 156 4 129 127 141 126 163 142 5 132 122 138 106 155 157 圖 57 試驗(yàn)板材固溶處理前后維氏硬度值變化曲線 → 母 材區(qū) ← → 焊縫邊緣區(qū) ← → 焊縫區(qū) ← SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 由表 52 和 圖 57 所示可以看出，與固溶處理前相比，在 1050℃ 固溶處理后，試驗(yàn)板材的焊縫區(qū)及焊接邊緣區(qū)硬度均有明顯下降。由于其硬度極高，金剛石壓頭可以用于壓入幾乎所有材料，而且棱錐 的形狀使得壓痕和壓頭本身的大小無(wú)關(guān)。這一點(diǎn)上維氏硬度要優(yōu)于 布氏硬度 。 650℃ *1h時(shí)效處理顯著提高了材料的強(qiáng)度， σs、 σb分別提高了 % 和%，塑性略有降低， σ、 ψ別降低了 %和 %，說(shuō)明 650℃ 時(shí)效時(shí)材料產(chǎn)生了強(qiáng)烈的強(qiáng)化效應(yīng)。 (c) 750℃ 保溫 10h 熱處理工藝對(duì)試樣力學(xué)性能的影響 由表 51看出，與 1050℃ 固溶處理相比，經(jīng)過(guò) 650℃ 和 750℃ 時(shí)效處理后材料的強(qiáng)度有明顯提高，但韌性降低。 （ a） （ b） （ c） 圖 51 2205雙相不銹鋼不同溫度時(shí)效后的顯微組織 (a) 650℃保溫 2h。 SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 2205不銹鋼試樣在不同溫度時(shí)效處理后的顯微組織，如圖 51所示。當(dāng)光線照射到凹凸不平的試樣表面時(shí)，由于各處對(duì)光線的反射作用程度不同，在顯微鏡下就能觀察到各種不同的組織及組成相。需要指出的是拋光時(shí)間不易過(guò)長(zhǎng)，壓力液不可過(guò)大，否則將會(huì)產(chǎn)生紊亂層而導(dǎo)致組織分析得出錯(cuò)誤的結(jié)論。拋光機(jī)的主要結(jié)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)和撕破拋光盤(pán)組成，轉(zhuǎn)速 300～ 500 轉(zhuǎn) /分鐘。直到磨面上僅有一個(gè)方向均勻磨痕為止。當(dāng)試樣表面平整后，粗磨就告完成，然后將試樣用水沖洗擦干。 ① 粗磨（磨平） 試樣在磨制前，先用砂輪磨平或用銼刀銼平。這兩種塑料鋃嵌試樣時(shí)，均須放入鋃片機(jī)上的鋃壓膜內(nèi)加熱，其加熱溫度對(duì)熱固性塑料為 110150℃ ；對(duì)熱塑性塑料為 140160℃ 。 (1) 取樣 取樣是進(jìn)行金相顯微分析中很重要的一個(gè)步驟，顯微試樣的選取應(yīng)根據(jù)研究的目的，取其具有代表性的部位。 ，不允許焊條亂丟亂放。 ，快速焊，輸入熱量應(yīng)控制在 ～ （各工藝參數(shù)嚴(yán)格按焊接工藝就不會(huì)超出范圍）層間溫度最大為 100℃ ，對(duì)于多焊層焊縫，填充焊道的電弧能量不得高于打底時(shí)的能量。177。 表 41 2205雙相不銹鋼母材及 ER2209焊條的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)％） C S P Si Mn Cr Ni Mo N Cu 母材 焊條 表 42 2205試驗(yàn)板母材力學(xué)性能 屈服強(qiáng)度 Mpa 抗拉強(qiáng)度 Mpa 斷后延伸率 % 硬度 (HRB) 660 815 焊接工藝指導(dǎo)書(shū) 根據(jù)研究掌握的技術(shù)，擬定工藝規(guī)程進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。 (2) 2205雙相不銹鋼的焊接對(duì)污染更敏感， 任何類(lèi)型的油污、油脂和水分均會(huì)影響材料的抗腐蝕性及力學(xué)性能。因此，如采用定位焊，對(duì)定位焊縫的最短長(zhǎng)度應(yīng)進(jìn)行規(guī)定，且應(yīng)采用較大熱輸入規(guī)范參數(shù)。一般控制在 ～ kJ/cm范圍。 (2) 合理設(shè)計(jì)焊接接頭。因此，工藝評(píng)定不能預(yù)測(cè)由于在實(shí)際中采用較高的層間溫度而導(dǎo)致冷卻速度降低的程度。通常情況下，雙相不銹鋼的焊接不采用預(yù)熱 ,因?yàn)轭A(yù)熱會(huì)降低焊接熱影響區(qū)的冷卻速度。在焊接過(guò)程中，金屬?gòu)娜廴诘嚼鋮s，從凝固點(diǎn)到 1 200℃ 為鐵素體組織； 1200℃ ～ 800℃ 奧氏體從鐵素體中析出； 800～ 475℃ 將可能有中間相 (σ 相、碳化物、氮化物 )析出。 (1) 壓力器皿、高壓儲(chǔ)藏罐、高壓管道、熱交換器 (化學(xué)加工工業(yè) )。 2205 可在以下設(shè)備中進(jìn)行焊接： GTAW (TIG)； GMAW (MIG)； SMAW (“stick” electrode)； SAW； FCW；and PAW。F 的溫度下進(jìn)行退火處理，然后迅速冷卻，進(jìn)行水淬火。F 時(shí)，由于溫度和形變的影響，金屬間相會(huì)很快形成。F/+600176。 (2) 局部抗腐蝕性 2205 雙相不銹鋼中鉻、鉬及氮的含量使其在氧化性及酸性的溶液中，對(duì)點(diǎn)腐蝕及隙腐蝕具有很強(qiáng)的抵抗能力。 其化學(xué)成分為： W(C)≤%， W (N)≤% ， W (P)≤% ， W (S)≤% ，W (Si)≤%， W (Ni) =%～ % ， W (Cr)=21%～ 23% ， W (Mo)=%～% ， W (N) = %～ %。雙相不銹鋼用于大型真空制鹽裝置，國(guó)內(nèi)已有成熟的經(jīng)驗(yàn) [2]。此外這種鋼的泵閥鍛件通過(guò)了日本 JISG057 G0591 硝酸法和硫酸法的檢驗(yàn)，批量出口日本，價(jià)格要比日本當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的便宜。甲醇是重要的能源化工原料， 2020 年國(guó)內(nèi)產(chǎn)量 210 萬(wàn)噸，進(jìn)口量與此相當(dāng)，國(guó)產(chǎn)缺口很大，當(dāng)然也有少量（數(shù)千噸）出口韓國(guó)，目前20 萬(wàn)噸的大型和多套 10 萬(wàn)噸以下的中小型的甲醇合成反應(yīng)器的觸媒管都是采用雙相不銹鋼，大中型裝置采用 2205 鋼管，使用進(jìn)口管較多，小型裝置多采用 18－ 5Mo 型國(guó)產(chǎn)鋼管。在大多數(shù)應(yīng)用中，雙相不銹鋼被認(rèn)為是具有成本效益的材料，填補(bǔ)了普通奧氏體不銹鋼如 316和高合金奧氏體不銹鋼之間的空白。甲銨泵泵體。 E. 醋酸等有機(jī)酸（甲醛、甲酸）的生產(chǎn)裝置及管道。 B. 催化裂化裝置。 (三 )與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下： (1) 綜合力學(xué)性能比鐵 素體不銹鋼好，尤其是塑韌性，不象鐵素體不銹鋼那樣對(duì)脆性敏感。應(yīng)力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問(wèn)題。 (7) 冷加工時(shí)比 188 型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期，需施加較大應(yīng)力才能變形。超級(jí)雙相不銹鋼型，含高鉬和氮 ,有的也含鎢和銅 ,可適用于苛刻的介質(zhì)條件，具有良好的耐腐 蝕與力學(xué)綜合性能，可與超級(jí)奧氏體不銹鋼相比美。 目前國(guó)內(nèi)已具有制造雙相不銹鋼和超級(jí)雙相不銹鋼設(shè)備的 實(shí)力和較好的水平。 SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 雙相不銹鋼在中國(guó)的發(fā)展歷史 在國(guó)外發(fā)展雙相不銹鋼的基礎(chǔ)上，中國(guó)自 70 年代中期也開(kāi)始發(fā)展了雙相不銹鋼，主要是研制含氮鋼，關(guān)注氮對(duì)鋼性能和工藝的影響。 第三代雙相不銹鋼： (1) 20 世紀(jì) 50 年代后期發(fā)展了超級(jí)雙相不銹鋼，其特點(diǎn)是含碳量低（ ≤%）含 Mo、 N 量高（ Mo 約為 4%， N 約為 %）；鋼中鐵素體含量達(dá)到 40~45%；具有優(yōu)良的抗點(diǎn)蝕能力，其 PRE 值大于 40。第一代雙相不銹鋼： (1) 以美國(guó)在 20世紀(jì) 40年代開(kāi)發(fā)的 AISI329鋼為代表，含高 Cr、 Mo，耐局部腐蝕性能好，但含碳量較高（ C≤%），焊接后其接頭耐腐蝕性和韌性都較差，使鋼在應(yīng)用上受到限制，只適用于鑄鍛件。代表鋼種為SAF2304鋼。 如表 11 所示為部分雙相不銹鋼的牌號(hào)與化學(xué)成分 [1]。φ 219mm 的無(wú)縫管和φ 457mm 薄壁等離子焊管都已研制成功， 2205 與Q345C 的復(fù)合板也己用在長(zhǎng)江三峽工程的排沙管，泄洪深孔襯砌等。 (※ PREN 耐孔蝕指數(shù) PREN=Cr%+Mo%+16N%) 低合金型 UNS S32304 不含鉬 , 在耐應(yīng)力腐蝕方面可代替 AISI304 或 316 使用。 (5) 可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預(yù)熱，焊后無(wú)需熱處理可與奧氏體SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 不銹鋼或碳鋼等異種鋼焊接。 (一 )與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下： (1) 屈服強(qiáng)度比普通奧氏體不銹鋼高一倍多，且具有成型需要的足夠的塑韌性。 (二 )與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢(shì)如下： (1) 應(yīng)用的普遍性與多面性不如奧氏體不銹鋼，例如其使用溫度必須控制在 250攝氏度以下。 (四 )與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢(shì)如下： (1) 雙相不銹鋼元素含量高，價(jià)格相對(duì)高，一般鐵素體不含鎳。 B. 氯乙烯裝置中的盤(pán)管式氧氯化反應(yīng)器、氯乙烯再沸器。如：木屑預(yù)熱器、蒸煮器、冷凝器等。蒸汽透過(guò)平葉片、駁船、槽車(chē)等。 煉油工業(yè)是最早使用國(guó)產(chǎn)雙相不銹鋼的部門(mén)，在南京、鎮(zhèn)海、天津、濟(jì)南等煉化公司多集中用在常減壓蒸餾塔的塔頂襯里（或復(fù)合板）、塔內(nèi)構(gòu)件、空冷器和水冷器等，最長(zhǎng)的已使用 20 年。 由于雙相不銹鋼在尿素介質(zhì)中有良好的抗腐蝕疲勞性能，很適合制造尿素生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備 ——甲按泵泵體。 國(guó)內(nèi)在這方面剛剛起步，中國(guó)長(zhǎng)江航運(yùn)集團(tuán)青山船廠采用歐洲建造標(biāo)準(zhǔn)，使用進(jìn)口的 2205 鋼板，自行制造成功第一艘 18500t 化學(xué)品船，鋼板消耗量約 1200t，己出口比利時(shí)。至于在建筑業(yè)方面的應(yīng)用，至今還完全未涉及，其實(shí)濱海的城市雕塑景觀和開(kāi)發(fā) 2304 鋼用于民用熱水器方面完全可代替 304 和 316 奧氏體不銹鋼。為了改善這種情況，就在雙相不銹鋼 2205 中加入了氮，這樣不僅使耐腐蝕性能上升，而且得到良好的焊接性能。加工設(shè)備易受腐蝕環(huán)境和加載循環(huán)的影響， 2205 的特性非常適合這樣的應(yīng)用。如果溫度過(guò)高， 2205 合金易于熱撕裂。 (7) 冷成形 2205