【正文】 3RE60 5 29 A903 UNS S 32900 10RE51 25 30 SS 2324 AISI 329 UR50 21 29 UNS S32950 Carp7Mo+ 27 35 高合金型 UNS S32550 Ferralium 25 6 3 37 38 UNS S31250 DP3 25 7 3 37 UR47N 25 3 38/39 UR52N 25 3 38 VS25 25 3 38 超級 DDS UNS S32760 Zeron100 25 7 40 UNS S32750 SAF2507 25 7 41 UR47N+ SS 2328 UR52N+ 25 7 41 DP3W 7 3 2 39 羅浩：雙相不銹鋼的焊接工藝研究 4 第 2 章 雙相不銹鋼的焊接 雙相不銹鋼的焊接材料及選用 雙相不銹鋼的焊接材料 雙相不銹鋼的焊接材料列入標準的不多，目前國內外已開發(fā)出各種雙相不銹鋼用的焊接材料，具體有電弧焊用焊條。埋弧焊用焊絲和焊劑、堆焊用焊絲和焊帶等。 表 21 瑞典研制的雙相不銹鋼的焊接材料熔敷金屬的化學成分（質量分數(shù)） 【 3】 類別 牌號 C Si Mn Smax Pmax Cr Ni Mo N 實芯焊絲 23 9 25 藥芯焊絲 9 焊條 ≤ 22 9 ≤ 25 ≤ 22 9 ≤ 25 對焊縫金屬的要求 盡管說雙相不銹鋼是由奧氏體 鐵素體這兩相組成，但實際上，一般來說，焊縫金屬并不是各占一半，而是奧氏體占優(yōu)勢。因為，鐵素體中 C、 N 的溶解度低，將可能造成 Cr 的 C、N 化合物的析出，引起焊縫金屬的脆化和耐腐蝕性下降。又由于 Cr、 Mo 在α、γ中的溶解度的不一樣， Cr、 Mo 在α相的過分集中而易于析出脆性相。可以有效的防止 C、 N 化合物和二次奧氏體γ 2的析出，而提高韌性和耐腐蝕性及細化晶粒，由于大部分鐵素體在冷卻時間要轉變?yōu)閵W氏體，可以形成較細的亮相組織，提高焊縫金屬的韌性和抗裂性。對于一些超級雙相 不銹鋼，脆性的σ相析出比較敏感，奧氏體占優(yōu)勢可以有效地防止σ相析出。這種奧氏體焊縫金屬基本上能滿足一些雙相不銹鋼的需求，至今仍有應用。 現(xiàn)在，國內外已研制出適應于各種雙相不銹鋼的焊接材料，其特點是焊縫金屬組織為奧氏體占優(yōu)勢的鐵素體 奧氏體雙相組織，主要耐腐蝕元素（ Cr、 Mo 等）含量與母材 相當，從而保證焊縫金屬與母材有相當?shù)哪透g性。在雙相不銹鋼母材中，一般都有一定的 N 含量，在焊接材料中也應有一定的 N 含量，但一般不宜太高，否則會產生氣孔。 由于雙相不銹鋼發(fā)展時間不長，各國和不同廠家對焊接材料的選用差別較大，表 22所示為我國和瑞典等各國選用的與母材相匹配的雙相不銹鋼焊接材料。過低的焊接線能量會使奧氏體的轉變量減少，甚至于會抑制焊后冷卻過程中的鐵素體向奧氏體的轉變，而 得到單相鐵素體組織，使其失去雙相不銹鋼的特點，使用性能大大降低。過高的焊接線能量會使焊縫金屬及焊接熱影響區(qū)過熱區(qū)的晶粒粗大，韌性降低。 為了獲得雙相不銹鋼焊接接頭的最佳性能，除合理地選用焊接材料外，還必須選擇最佳的焊接線能量和層間溫度，通常將焊縫金屬的奧氏體含量控制在 60%~70%。 表 23 焊接線能量和層間溫度 【 5】 鋼的牌號 線 能量 /（ kJ/cm） 層間溫度 /℃ SAF2304 5~25 250 SAF2205 5~25 250 SAF2507 2~15 150 ，多道次，低熔合比。因為焊后熱處理存在諸多困難，生產上難以實現(xiàn)。另外，中溫處理會導致脆化相析出，韌性和耐腐蝕性降低。對于雙相不銹鋼而言，鈦型焊條比堿性焊條的焊 接工藝性好，尤其是脫渣性好，這一點對多層焊很重要，可以提高效率和避免夾雜。所以，對于焊件有低溫性能要求時應采用堿性焊條。 TIG 焊能夠保證焊件有良好的力學性能，特別是低溫脆性。 TIG 焊時應采用純 Ar 或 Ar+2% N2作為保護氣體。因為焊縫表面容易失 N。因為正如前面已經(jīng)提到的那樣，為了保證雙相不銹鋼焊縫金屬中奧氏體占優(yōu)勢，焊縫金屬的鉻當量 /鎳當量之比應比母材小。實踐證明，在保護氣中加 N2后，焊縫金屬中的 N 含量和奧氏體含量都增加了，如表 24 所示 : 羅浩：雙相不銹鋼的焊接工藝研究 8 表 24 焊縫金屬中的 N 含量和奧氏體含變化 【 5】 母材 焊接材料 保護氣體 焊縫金屬中的 N含量 焊縫金屬中的奧氏體含量 SAF2507 （ ωN=%） Ar 55177。 Ar+N26% 埋弧焊 埋弧焊可以用于雙相不銹鋼厚板的焊接，埋弧焊的問題是熔合比較大，可以通過調整坡口形式，正確的選用焊接線能量以及層間溫度，對熔合比加以控制。這一點可以用調整焊接材料，即前幾道熔合比較大時，采用鎳當量稍大的焊接材料。但是，若是多次加熱到中溫區(qū)，引起脆性相析出，也可能發(fā)生脆化。工藝焊縫最后可以經(jīng)過加工去除。隨著雙相不銹鋼含鉻量的提高，點蝕率下降。焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)未出現(xiàn)集中腐蝕現(xiàn)象，但隨著溫度的升高，點蝕率增加。 00Cr18Ni5Mo3Si2 鋼如果將相比例控制在各為 50%時，也無晶間腐蝕發(fā)生。 ③ 耐縫隙腐蝕性能。 ④ 耐應力腐蝕性能 銅陵學院畢業(yè)論文（設計） 9 雙相不銹鋼耐應力腐蝕性能是與其主要相組成鐵素體與奧氏體的平衡比例、分布狀態(tài)以及晶粒大小密切相關。研究表明，雙相不銹鋼耐應力腐蝕性能較好。應在焊接材料的選擇及焊接方法和焊接條件的配合上，使得焊縫金屬中δ鐵素體 含量達到 30%~40%，否則，也應使其焊縫金屬及焊接熱影響區(qū)的δ鐵素體含量在 70%以下，不然的話，易于產生冷裂紋 【 6】 。表 25 所示為含氮雙相不銹鋼焊縫金屬中的δ鐵素體含量、化學成分和力學性能 表 25 焊縫金屬中的 δ 鐵素體含量、化學成分和力學性能 【 6】 編號 δ 鐵素體含量（ %） 焊接方法 力學性能 化學成分（質量分數(shù) %） /MPa σb /MPa δ5（ %） Ak /J C Cr Ni Mo N 其他 1 17~23 SMAW 627 786 63 2 29~36 SMAW 622 792 59 3 43~45 SMAW 644 808 46 4 28~37 GMAW 608 809 98 5 27~36 SMAW 698 892 40 注： SMAW 線能量 9~11kJ/cm。應根據(jù)板厚選擇合適的焊接線能量，厚板的焊接線能量應大些，薄板的焊接線能量應小些。 ，而且晶粒細小，δ鐵素體含量也不高，其抗腐蝕性及 韌性應當較好。 羅浩：雙相不銹鋼的焊接工藝研究 10 。 ，對厚大件可預熱到 100~150℃。 。 。易導致引弧區(qū)抗腐蝕性降低。奧氏體鋼與雙相不銹鋼焊接也可采用雙相不銹鋼的填充金屬。當加入 Mn，并將 N 提高到 w %左右時，屈服強度可提高到 700MPa。 銅陵學院畢業(yè)論文（設計） 11 第 3 章 SAF2205 雙相不銹鋼的焊接 SAF2205 雙相不銹鋼的概述 SAF2205 雙相不銹鋼是中合金雙相不銹鋼，它是瑞典的牌號，美國的牌號是 UNS S31803，我國的牌號是 00Cr22Ni5Mo3N，法國的牌號是 UR 45N，日本的牌號是 成分及力學性能分別見表 31 和 32?；鼗饻囟葹?600℃時，屈服強度為 400MPa，抗拉強度為 650MPa。 氮在強化 2205 雙相不銹鋼中起著重要的作用，但當?shù)暮砍^ω %時，由于氮的間隙固溶強化使得奧氏體的強度大于鐵素體。冷加工能降低 2205 雙相不銹鋼的沖擊韌性，提高脆性轉變溫度。 近年來，雙相不銹鋼應用范圍迅速擴大 ，目前，雙相不銹鋼主要應用在海水等含氯離子腐蝕的環(huán)境，在石油化工、近海工程、船舶建設等領域正在不斷推廣應用。 與奧氏體不銹鋼的焊接相比， SAF2205 雙相不銹鋼的焊接對污染更敏感，因此在焊接前要對材料嚴格清理。 與奧氏體不銹鋼相比， SAF2205 雙相不銹鋼熱導率大，線脹系數(shù)小，又包含兩種組織，因此熱裂傾向和變形小；與低合金高強鋼相比，其組織中含有約 50%的奧氏體，因此其冷裂紋傾向較小。 一般情況下，焊接雙相不銹鋼不需要進行預熱，因此焊接熱影響區(qū)的冷卻速度就不會受影響而境地太快。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的導熱性良好，熱膨脹系數(shù)較低，因此其產生的殘余應力不會很大，抗熱裂紋性顯著提高，故雙相不銹鋼不怕用大的線能量進行焊接，層間溫度可高達 150℃。在 300~700℃進行消除應力處理時可能導致析出σ相并產生 475℃脆化現(xiàn)象，從而導 致耐腐蝕性和韌性降低；在 700~1000℃進行應力消除處理時，金屬間會析出化合物，也會導致耐腐蝕性和韌性