【正文】 Sozanska M Qualtative and quantitative analysis of α and χ phases in 2205 duplex stainless steel 2020 [ 19] Henrik, Sieurin, Rolf Sand strom. Sigm a phase precip itat ion in dup lex sta in less steel 2205 [ J] . Materials science and engin eering 2020,( A444) : 271 276. [ 20 ] LwengK, ChenH R, Yang J R. The low tem peratu re ageing embritt lem en t in 2205 dup lex stain less steel[ J] . M aterials science and engineering, 2020, ( 379) : 119 132. 。Zhang Y。隨著雙相不銹鋼的發(fā)展和應(yīng)用， 新型雙相不銹鋼的開發(fā)，我們相信雙相不銹鋼的價(jià)值會越來越凸顯出來，也必將為工業(yè)生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障。在雙相不銹鋼發(fā)展動向中 值得關(guān)注的是低合金含錳雙相不銹鋼的開發(fā)。從國內(nèi)外多種研究中可以看出，雙相不銹鋼正在被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域。為了減輕 δ 相脆化現(xiàn)象，在不銹鋼原料生產(chǎn)過程中應(yīng)盡力避免在脆化溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理操作，或縮短該溫度范圍內(nèi)的熱處理時(shí)間。 δ 相脆化主要與母材中的 Cr 含量有關(guān)，當(dāng) Cr 含量高時(shí)，容易產(chǎn)生。 (3) δ 相脆化現(xiàn)象在工業(yè)應(yīng)用中也應(yīng)極力避免，這往往是危害雙相不銹鋼使用安全的首要因素。由于不銹鋼焊接時(shí)一般要求焊條與母材元素接近，但焊條與母材總存在一定的差異，所以在焊接時(shí)由于不同元素的從新分配就會在焊縫邊緣出現(xiàn)一定程度的應(yīng)力腐蝕和點(diǎn)蝕。這些裂紋可以通過焊后不同的熱處理以消除殘余應(yīng)力得到很好解決。綜合實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)和金相圖片可以解釋以上焊接和熱處理缺陷。 這些對雙相不銹鋼在工業(yè)生產(chǎn)的不同領(lǐng)域的應(yīng)用提供了良好的指導(dǎo)作用。同時(shí)在1050℃ 固溶處理后，試樣材料的硬度也趨于下降。時(shí)效時(shí)間一定時(shí)，材料的強(qiáng)度隨著時(shí)效溫度的升高而降低，伸長率 (δ)、斷面收縮率 (ψ) 也隨之下降；當(dāng)時(shí)效溫度一定時(shí)，隨著時(shí)效時(shí)間的延長，材料的強(qiáng)度明顯升高，但塑性明顯降低。溫度低時(shí)， Cr、 M o的擴(kuò)散系數(shù)減小，但由于晶界的擴(kuò)散高于晶內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)，而且 δ/γ相界面的 C r、 Mo比率有利于 σ相的形成，所以此時(shí)主要為相界析出，形成片狀組織。并且 σ相的形態(tài)會隨著溫度的不同而有所差別。在時(shí)效過程中鐵素體會發(fā)生 δ→γ+σ 相變。試樣焊接前后，一定要嚴(yán)格遵循雙相不銹鋼的焊接要求，焊接前要擬定清晰的焊接工藝說明書。 SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 結(jié)束語 本文以 SAF2205 雙相不銹鋼為例，對雙相不銹鋼及 SAF2205 雙相不銹鋼板材的焊接性能、接 頭力學(xué)性能、熱處理工藝、顯微組織結(jié)構(gòu)、硬度等進(jìn)行了細(xì)致的理論分析和試驗(yàn)研究。 ER2209 型不銹鋼焊條很好地滿足了 2205 雙相不銹鋼的焊接要求，試驗(yàn)的焊接工藝能夠在工業(yè)焊接領(lǐng)域得以有效應(yīng)用。在理論上，焊接后板材的各項(xiàng)力學(xué)性能應(yīng)不低于焊接前的水平，這樣才能保障焊接工藝的有效性。固溶處理 使合金中各種相充分溶解，強(qiáng)化了固溶體，提高了板材的韌性，有效的消除了板材的焊接應(yīng)力，從而材料的硬度值趨于下降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 52 和圖 57 所示。 （ a） （ b） 圖 56 維氏硬度測量時(shí)棱錐形壓痕 維氏硬度值的計(jì)算公式為： dFSFHV22s i ????? ( 51 ) F = 負(fù)荷 (牛頓力 ) S = 壓痕表面積 (平方毫米 ) α = 壓頭相對面夾角 =136176。對相互垂直的二對角線長度（ l1和 l2）取其 算術(shù)平均值 。將壓頭用一定的負(fù)荷（試驗(yàn)力）壓入被測材料表面。 圖 53 維氏金剛石棱錐壓頭 圖 54 維氏硬度試驗(yàn)基本原理圖 測量方法 維氏硬度試驗(yàn)使用 正四棱錐 形的 金剛石 壓頭，其相對面夾角為 136176。（兩相對棱夾角為 148176。底面為正方形，如圖 53所示。 維氏硬度試驗(yàn)原理基本上和布氏硬度相同，所不同的是壓頭用金剛石正四棱錐壓頭。只要被測材料質(zhì)地均勻，維氏硬度試驗(yàn)可以用低負(fù)荷和小壓痕得到可靠SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 的硬度值，這樣能減少材料破壞，或用于薄小的試驗(yàn)材料。 維氏硬度試驗(yàn)最初于 20世紀(jì) 20年代初被提出，比起其他硬度試驗(yàn)其優(yōu)點(diǎn)有：硬度值與壓頭大小、負(fù)荷值無關(guān) ；無需根據(jù)材料軟硬變換壓頭；正方形的壓痕輪廓邊緣清晰，便于測量。 α相中析出的富鉻的 α＇ 對組織中 γ相的塑性變形卻影響很小，對材料的塑性影響較小。 表 51 2205不銹鋼不同時(shí)效處理后試樣的力學(xué)性能 試樣編號 屈服強(qiáng)度 σs/MPa 抗拉強(qiáng)度 σb/MPa 伸長率 δ/% 斷面收縮率 /% 原始板材 660 815 1050℃ 固溶 705 695 650℃ *1h 746 820 750℃ *2h 750 830 750℃ *10h 771 835 850℃ *10h 710 820 雙相不銹鋼在 650℃ 時(shí)效時(shí)，兩相組織中的 α相發(fā)生調(diào)幅分解， α相分解為彌散分布的富鉻的 α＇ 和富鐵的 α相。 650℃ 、 750℃與 850℃ 時(shí)效處理與 1050℃ 固溶處理后材料的拉伸性能比較如表 51所示。當(dāng)材料發(fā)生塑性變形時(shí)，晶界析出的脆性相阻礙鐵素體相和奧氏體相的位錯(cuò)運(yùn)動，產(chǎn)生平面塞積群，使位錯(cuò)運(yùn)動困難，同時(shí)位錯(cuò)滑移的距離變短，表現(xiàn)在提高材料的變形抗力，產(chǎn)生一定的強(qiáng)化效應(yīng)，同時(shí)塑性降低。試樣進(jìn)行時(shí)效處理后，組織中出現(xiàn) σ相，并且析出相的含量隨著時(shí)效時(shí)間的延長而增加。時(shí)效時(shí)間一定時(shí)，材料的強(qiáng)度隨著 時(shí)效溫度的升高而降低，伸長率 (δ)、斷面收縮率 (ψ) 也隨之下降；當(dāng)時(shí)效溫度一定時(shí)，隨著時(shí)效時(shí)間的延長，材料的強(qiáng)度明顯升高，但塑性明顯降低。 (b) 750℃ 保溫 4h。同時(shí)在長時(shí)間的時(shí)效中， σ相會發(fā)生粗化并聚集成塊狀。由圖 52可以看出， σ相的含量隨時(shí)效時(shí)間的延長而增加。 ( b ) 750℃保溫 2h。溫度低時(shí)， Cr、 M o的擴(kuò)散系數(shù)減小，但由于晶界的擴(kuò)散高于晶內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)，而且 δ/γ相界面的 C r、 Mo比率有利于 σ相的形成，所以此時(shí)主要為相界析 出，形成片狀組織。 σ相的形核位置和形態(tài)隨溫度的不同而變化的現(xiàn)象可以這樣來解釋， σ相的析出受 Cr、 Mo 的擴(kuò)散行為控制。并且 σ相的形態(tài)會隨著溫度的不同而有所差別?？梢源_定時(shí)效過程中在鐵素體中確實(shí)發(fā)生了 δ→γ+σ 相變。在 QantLab金相分析系統(tǒng)上進(jìn)行組織觀察和定量分析。熱處理后試樣經(jīng) 200、 280、 320 、 400、 600金相砂紙磨光后采用 1μm的 Al2O3拋光，在 5mg FeCl3+15ml HNO3+50ml HCl+100ml H2O溶液中進(jìn)行腐蝕。一組試樣在 950℃ ，1050℃ 和 1150℃ 固溶 2h，然后水冷；另一組試樣在 1050℃ 固溶 2h水冷后，在 650℃ ，750℃ 和 850℃ 時(shí)效處理不同時(shí)間，然后水冷。 浸蝕方法通常是將試樣磨面浸入浸蝕劑中，也可用棉花沾上浸蝕劑擦試樣表面，浸蝕時(shí)間要適當(dāng)，一般使 試樣磨面發(fā)暗時(shí)就可停止，如果浸蝕不足，可重復(fù)浸蝕，浸蝕完畢后立即用清水沖洗，然后用棉花沾上酒精擦拭磨面并吹干，至此，金相試樣的制備工作全部結(jié)束，即可在顯微鏡下進(jìn)行組織觀察和分析研究。 對于兩相以上的合金組織來說，則浸蝕主要是一個(gè)電化學(xué)腐蝕過程，由于各組成相的成分不同，各自具有不同的電極電位，當(dāng)試樣浸入具有電解液作用的浸蝕劑中，就在兩相之間形成無數(shù)對“微電池”，具有負(fù)電位的一相成為陰極，在正常電化學(xué)作用下不會受浸蝕而保持原有的光滑表面?；瘜W(xué)浸蝕法的主要原理就是利用浸蝕劑對試樣表面所引起的化學(xué)溶解作用或電化學(xué)作用（即微電池原理）來顯示金屬的組織，它們的浸蝕方式則取決于組織中組成相的性質(zhì)和數(shù)量。因此，必須使用 浸蝕劑對試樣表面進(jìn)行 “浸蝕 ”，才能清楚地顯示出顯微組織 [5]。 拋光結(jié)束后用水沖洗試樣并用棉花擦干或吹風(fēng)機(jī)吹干，若只需觀察金屬中的各種夾雜物或鑄鐵中的石墨形狀時(shí)，則可將試樣直接置于金相顯微鏡下觀察。操作時(shí)將試樣磨面均勻地壓在旋轉(zhuǎn)地拋光盤上（可先輕后重）并沿盤地邊緣 到中心不斷作徑向往復(fù)移動，拋光時(shí)間一般約 3～ 5 分鐘，拋光后的試樣表面應(yīng)看不出任何磨痕而呈光亮的鏡面。 Cr2O3 綠色，具有很高的硬度，適用于淬火后的合金鋼、高速鋼以及鈦合金的拋光。 Al2O3又稱剛玉，白色透明，用于粗拋和精拋。拋光盤上鋪以細(xì)帆布、呢、絨、絲綢等拋光織物。 ① 機(jī)械拋光 試樣的機(jī)械拋光是在專用拋光機(jī)上進(jìn)行的。 試樣的拋光一般分為：機(jī)械拋光，電解拋光，電解拋光和化學(xué)拋光。 砂紙?zhí)枖?shù)： 180、 280、 3 0、 0 0 0 05 (4) 拋光 試樣的拋光是最好一道磨制工序。磨面達(dá)到拋光前地光潔度。磨制過程中應(yīng)使磨面受壓均勻，而且壓力適中保證試樣表面不發(fā)熱不出生過深滑痕。更換砂紙時(shí)，SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 須將試樣清理干凈，避免將砂粒帶到砂紙上，使試樣劃出較深滑痕。手工磨是將砂紙放在玻璃板上，把試樣先從較粗地砂紙開始磨，磨 制方向應(yīng)和砂輪地磨痕方向垂直，直至原磨痕消除為止。 ② 細(xì)磨 粗磨后地試樣仍保留有較粗較深地磨痕，為拋光做準(zhǔn)備，須要進(jìn)行細(xì)磨，細(xì)磨是將經(jīng)粗磨后地試樣，在由粗到細(xì)地砂紙上進(jìn)行磨光。甚至造成試樣從拋光機(jī)上飛出傷人。因此須 不時(shí)地將試樣放入冷水中冷卻，保證磨面組織不致因磨制過程中溫度升高而發(fā)生變化。在磨制過程中，試樣應(yīng)沿砂輪徑向往返緩慢移動，避免在一處磨而使砂輪出現(xiàn)凹槽導(dǎo)致試樣不平。磨制時(shí)，應(yīng)使試樣的磨面與砂輪側(cè)面保持平行，緩緩地與砂輪接觸，并均勻地對試樣加適當(dāng)?shù)貕毫?。為拋光做?zhǔn)備。 (3) 磨制 試樣的磨制一般分為粗磨與細(xì)磨。如淬火馬氏體組織被回火等。并同時(shí)加壓，其壓力均為 200kg/cm2，保持一定時(shí)間后，去除壓力將鋃嵌試樣從壓膜中頂出。后者為半透明或透明，抗酸、堿等腐蝕性能好，但較軟。用塑料鋃試樣所用塑料有：熱固性，熱塑性兩類。 (2) 鋃嵌 對于尺寸過于細(xì)小，如絲、片、帶、管等形狀不規(guī)則，以及有特殊需要（觀察表層組織）的試樣可以進(jìn)行鋃嵌，鋃嵌方法很多，如低熔點(diǎn)合金的鋃嵌、塑料鋃嵌、環(huán)氧樹脂鋃嵌、 夾具夾持法等。本實(shí)驗(yàn)中是選擇焊接板材中焊縫條件較好的切片，磨面時(shí)要倒角。試驗(yàn)所用設(shè)備及材料：⑴金相顯微鏡；⑵砂輪機(jī)；⑶拋光機(jī)；⑷吹風(fēng)機(jī)；⑸試樣；⑹不同型號的砂紙；⑺玻璃板；⑻拋光 粉懸浮液；⑼酒精；⑽ 由 1 體積濃硝酸與3 體積濃鹽酸混合而成 的王水溶液；⑾棉花；⑿夾子。將打磨處理后的板材用數(shù)控線切割機(jī)切成 10mm10mm8mm的小塊以備后續(xù)試驗(yàn)選用。焊縫余高 0. 8mm， 按 JB473022020 標(biāo)準(zhǔn)無損檢測 ,照相質(zhì)量 AB 級， Ⅱ 級合格。 。為 了避免由于定位焊點(diǎn)導(dǎo)致根部焊道出現(xiàn)裂紋，焊工應(yīng)在定位焊點(diǎn)前中斷根部焊，在完全打磨掉該定位焊點(diǎn)后，繼續(xù)根部焊。 ，應(yīng)按照合適的長度和間隔 進(jìn)行定位焊。 ，以避免過大的電流和較高的殘余應(yīng)力。最外層焊縫的熱影響區(qū)因缺少外層焊縫的熱處理作用， 難以達(dá)到平衡的雙相組織，因而在制定焊接工藝時(shí)盡可能使最后一道焊縫位于非工作介質(zhì)面上。 ，應(yīng)根據(jù)焊接工藝評定編制焊接作業(yè)指導(dǎo)書，焊工應(yīng)按指定的焊接作業(yè)指導(dǎo)書施焊。清洗后不能直接進(jìn)行焊接作業(yè)，待坡口端面晾干后方可以作業(yè)。加工坡口不允許使母材產(chǎn)生過熱變色。176。 SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 焊接位置： 對接焊縫位置： 平焊 焊接方向：（向上、向下） 焊接溫度： 25℃ (室溫 ) ,層間溫度小于 150℃ 角焊縫位置： 焊接方向：（向上、向下） 焊縫金屬寬度（范圍）： 8～ 12 mm 縫金屬厚度（范圍）： 2～ 4 mm 焊后熱處理： 溫度范圍：（ ℃ ） —— 保溫時(shí)間：（ h） —— 焊接設(shè)備 : 電焊機(jī)型號：松下直流脈沖 TIG/手工弧焊機(jī) SA300TP3 型 電焊機(jī)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù) : ： 380v 數(shù)：單相 率： 50/60 Hz ： K