【正文】 75℃脆化，應(yīng)進(jìn)行980℃固熔處理，獲得奧氏體鐵素體雙相組織的不銹鋼。選用AWS E2209焊條，其化學(xué)成分及力學(xué)性能分別見表34和35。建議線能量為10~25KJ/cm,層間溫度控制在150℃以下。表34熔敷金屬化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）【9】CSiMnSPCrNiMoN鐵素體含量30表35熔敷金屬力學(xué)性能【9】σb/MPaδ5(%) 溫度 0℃40℃700850335540接頭形式：對接；坡口形式：V形。鈍邊：0~；坡口角度：70176。；~；錯(cuò)邊：0~；余高：2mm；蓋面焊縫寬度：~。焊條電弧焊的焊接參數(shù)如表36所示：表36焊條電弧焊焊接參數(shù)[9]焊條直徑/mm極性焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/（cm/min）線能量/（kJ/cm）DECP70~11020~2280~120~DECP80~11022~2480~120~DECP80~11022~2580~100~DECP150~16026~28180~220~。焊接接頭中鐵素體和奧氏體的平衡關(guān)系受到鋼中合金元素含量的影響，又受到填充金屬、焊接熱循環(huán)、保護(hù)氣體的影響。研究發(fā)現(xiàn)，母材中含氮是很有用的。氮在保證焊縫金屬和焊后熱影響區(qū)內(nèi)形成足夠量的奧氏體方面具有重要作用。氮和鎳一樣是形成奧氏體和擴(kuò)大奧氏體的元素，但是，氮的能力遠(yuǎn)超鎳。在高溫下，氮穩(wěn)定奧氏體的能力也比鎳大，可防止焊后出現(xiàn)單相鐵素體，并能阻止有害金屬間化合物相的析出。由于焊接熱循環(huán)的作用，自熔焊或填充金屬成分與母材相同時(shí)，焊縫金屬的鐵素體含量急劇增加，甚至出現(xiàn)純鐵素體組織。為了抑制焊縫中鐵素體的過量增加，采用奧氏體占優(yōu)勢的焊縫金屬是雙相不銹鋼的焊接之必需。一般采取在焊接材料中提高鎳或是加氮這兩條途徑。通常鎳的含量比母材高出2%~4%。用含氮的填充材料比只提高鎳的填充材料效果更好，兩種元素都可以增加奧氏體相比例并使其穩(wěn)定，但加氮不僅能減緩金屬間化合物相的析出，而且還可提高焊縫金屬的強(qiáng)度和耐腐蝕性能。目前，填充材料一般都是在提高鎳的基礎(chǔ)上，再加入與母材含量相當(dāng)?shù)牡?。對于雙相不銹鋼2205，鎢極氬弧焊選用ER2209焊絲，焊焊條電弧焊選用Avesta2205AC/DC焊條是可以滿足對焊接材料要求的。雙相不銹鋼2205及焊接材料在合金元素上的這些特點(diǎn)，為焊接參數(shù)即焊接線能量的選擇提供了一定的范圍，這對焊接時(shí)非常有利的。雙相不銹鋼焊接的最大特點(diǎn)是焊接熱循環(huán)對焊接接頭內(nèi)的組織有影響，無論焊縫還是熱影響區(qū)都會(huì)有相變發(fā)生，這對焊接接頭的性能有很大的影響。因此，多層多道焊是有益的，后續(xù)焊道對前層焊道有熱處理作用，焊縫金屬中的鐵素體進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，成為以奧氏體占優(yōu)勢的兩相組織；熱影響區(qū)過熱區(qū)中的奧氏體相也相應(yīng)增多，且能細(xì)化鐵素體晶粒，減少碳化物和氮化物從晶內(nèi)和晶界析出，從而使整個(gè)焊接接頭的組織和性能顯著改善。也正是由于焊接熱循環(huán)的影響，雙相不銹鋼焊接時(shí)要求與介質(zhì)接觸的焊道應(yīng)先焊接，這一點(diǎn)與奧氏體不銹鋼焊接順序的要求恰恰相反。表37焊條電弧焊焊接接頭鐵素體含量及性能【10】鐵素體含量（%）σb/MPa彎曲試驗(yàn)Akv/JHV平均腐蝕速度/焊縫表層焊縫內(nèi)部HAZ母材771180度不限96243表37中的數(shù)據(jù)明顯的說明了焊接熱循環(huán)的這種作用。由于焊接熱循環(huán)能夠增加奧氏體的含量，因此，焊縫內(nèi)部因受到后續(xù)焊道的熱作用而提高了奧氏體的含量，降低了鐵素體的含量。同樣，由于焊接過程中熱循環(huán)的作用，也提高了奧氏體的含量。 焊接參數(shù)即焊接線能量對雙相組織的平衡也起著重要的作用。由于雙相不銹鋼在高溫下是100%的鐵素體，若線能量過小，熱影響區(qū)冷卻速度快，奧氏體來不及析出，過量的鐵素體就會(huì)在室溫下保持下來。若線能量過大，冷卻速度太慢，盡管可以獲得足量的奧氏體，但也會(huì)引起熱影響區(qū)得鐵素體晶粒長大以及σ相等有害金屬間化合物相的析出，造成接頭脆化。為了避免上述情況的發(fā)生，最佳的措施是控制焊接線能量和層間溫度，并使用奧氏體形成勻速高于母材的填充金屬。 鎢極氬弧焊時(shí)，可在氬氣中加入2%氮?dú)?，防止焊縫表面因擴(kuò)散而損失氧，有助于鐵素體與奧氏體的平衡。 2205雙相不銹鋼的埋弧焊 2205雙相不銹鋼的埋弧焊的焊接材料。，配套焊劑為AVESTA805。其熔敷金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表38和表39。表38 AVESTA2205/ AVESTA805熔敷金屬化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）【11】 CSiMnSPCrNiMoN鐵素體含量（體積分?jǐn)?shù)）42表39 AVESTA2205/ AVESTA805熔敷金屬力學(xué)性能【11】σb/MPaδ5（%）AK/(J/cm2)0℃40℃6308502810590 2205雙相不銹鋼的埋弧焊的焊接參數(shù) 用16mm厚2205鋼板，用AVESTA2205/ AVESTA805焊接材料，作三個(gè)不同線能量的SAW焊，其焊道參數(shù)見表310。表310 2205雙相不銹鋼SAW焊焊接參數(shù)【11】試樣編號(hào)焊絲直徑電源極性焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/（cm/min）焊接線能量/（kJ/cm）A1DECP430~45030~3248~5214~16A2DECP350~38026~2852~559~11A3DECP500~52033~3448~5019~21 焊接工藝對接頭性能的影響。其焊后狀態(tài)的焊縫、HAZ的沖擊性能、鐵素體含量、耐腐蝕性能見表311。. 表311接線能量對焊接接頭性能的影響表【11】試樣編號(hào)沖擊吸收功Ak40℃/J鐵素體含量((體積分?jǐn)?shù)，%)FeCl3溶液腐蝕速率/（mg/cm2）焊縫HAZ123123A197119133139151162177。,A2537596110115123177。,A339537194105114177。,可見，A1試板的線能量最合適（15kJ/cm左右），A2試板線能量偏低（10kJ/cm左右），導(dǎo)致鐵素體含量偏高，A3試板則線能量偏高（20kJ/cm左右），使得沖擊韌度和耐腐蝕性能都下降。2．稀釋率對焊接接頭性能的影響。 坡口角度越小，稀釋率越大。焊接過程中，由于冷卻速度非?？?，焊縫 金屬處于不平衡狀態(tài)，若使用與母材化學(xué)成分相同的填充材料，焊縫金屬中就會(huì)鐵素體含量過高，這是不利的。因此，通常選擇比母材具有更高奧氏體形成元素的填充材料，即增加焊絲中Ni和N的含量，以提高焊縫金屬中奧氏體組織的比例。而若稀釋率高，則焊縫金屬中Ni和N含量就會(huì)偏低，從而組織中奧氏體組織過少，使得焊縫沖擊韌度差，耐腐蝕性能也相對下降。當(dāng)然坡口角度變小，稀釋率提高，相應(yīng)地提高焊接材料中奧氏體形成元素的含量也是可行的。 研究發(fā)現(xiàn)，表面層鐵素體含量均比內(nèi)部要高，通過增加工藝焊縫后，鐵素體含量可降低6%~10%。采用多層焊道時(shí)，后續(xù)焊道對前層焊道有熱處理作用，焊縫金屬中的鐵素體組織進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成奧氏體，成為以奧氏體占優(yōu)勢的兩相組織。表面焊道由于無后續(xù)焊道的熱處理作用，使得鐵素體組織偏高，而增加工藝焊縫后，則有了工藝焊縫的熱處理作用，奧氏體相就增加。 合適的層間溫度具有降低前道焊縫冷卻速度的作用，有利于焊縫金屬中奧氏體相的形成。但若層間溫度過高，會(huì)使焊縫組織和性能惡化。研究發(fā)現(xiàn)，只有將層間溫度控制在150℃以下，即可獲得性能滿意的焊接接頭。 2205雙相不銹鋼的TIG焊。 選用焊絲的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表312和313。Avesta公司建議線能量為10~25kJ/cm,層間溫度控制在150℃以下。表312 熔敷金屬化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）【12】CSiMnSPCrNiMoN鐵素體含量（體積分?jǐn)?shù)）45~55表313 焊絲熔敷金屬力學(xué)性能【12】σb/MPaδ5（%）AK/(J/cm2)2℃40℃61080531200170接頭形式：對接；坡口形式：V型；鈍邊：0~；坡口角度：70176。；~；錯(cuò)邊：0~；余高：2mm；蓋面焊縫寬度：~。TIG焊的焊接參數(shù)見表314表314 TIG焊焊接參數(shù)表【12】焊絲直徑/mm極性焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/（cm/min）線能量/（kJ/cm）氣體流量（L/min）DECP80~1009~1240~70~8~15DECP110~14010~1380~130~8~15DECP170~18018~19120~1308~15 結(jié)論雙相不銹鋼具有奧氏體+鐵素體雙相組織，因此它兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的韌性高，脆性轉(zhuǎn)變溫度低，耐腐蝕性和焊接性明顯提高，但依然保留著鐵素體不銹鋼的475℃脆性等特征。與奧氏體不銹鋼比，雙相不銹鋼的強(qiáng)度高，特別是屈服強(qiáng)度高，且耐晶間腐蝕提、耐應(yīng)力腐蝕和耐腐蝕疲勞等性能明顯改善。其良好的力學(xué)性能和耐蝕性能,應(yīng)用前景廣闊[11]，成為取代奧氏體不銹鋼的競爭對手。該材料的焊接有許多特點(diǎn),應(yīng)掌握該材料的焊接特點(diǎn),選擇最佳的焊接材料,采用合適的焊接工藝,控制焊接影響區(qū)的兩相比例,獲得最佳的熱影響區(qū)性能。 參考文獻(xiàn)[1] 羅 鍵，劉德佳， 不銹鋼雙面埋弧焊熔合區(qū)組織與性能的關(guān)系[J].稀有金屬材料與工程，2011，40[2] 王治宇，許海剛， 雙相不銹鋼的激光MIG復(fù)合焊接頭性能[J].焊接學(xué)報(bào)，32（2）：105108.[3] 張帥謀，張雪峰， 2205 不銹鋼焊接接頭組織與力學(xué)性能的影響[J].金屬鑄鍛焊技術(shù)，2011，40（7）：130132.[4] 石巨巖，謝貴生， 2205 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