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1、焊縫熔敷金屬和熱輸入對(duì)雙相不銹鋼焊接的結(jié)構(gòu)和性能的影響摘要：雙相不銹鋼(DSS)之所以有良好的結(jié)合強(qiáng)度和抗腐蝕能力是由于嚴(yán)格控制其成分和微觀組織的平衡。雙相不銹鋼(DSS)中鐵素體/奧氏體比率常常與在焊接時(shí)焊縫金屬的快速冷卻率有關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)所需的鐵素體/奧氏體平衡和良好屬性，焊縫金屬的成分和熱輸入是控制的關(guān)鍵。在當(dāng)前的工作中，低的焊接熱輸入，在應(yīng)用電子束焊和另一個(gè)普遍使用焊接即氣體保護(hù)電弧焊焊接雙相不銹鋼的過(guò)程中，沒(méi)有鎳元素的增加。結(jié)果表明，焊縫化學(xué)成分對(duì)鐵素體/奧氏體比率的影響大于冷卻速度的影響。甚至是電子束焊被認(rèn)為是不成熟的在雙
2、相不銹鋼的焊接過(guò)程中，可以設(shè)計(jì)使用提供填料。#2003愛(ài)思唯爾科學(xué)帳面價(jià)值保留所有權(quán)利。關(guān)鍵詞：雙相不銹鋼電弧焊電子束焊力學(xué)性能熱處理1.前言雙相不銹鋼的微觀組織是由相近比例的鐵素體和奧氏體組成，奧氏體和鐵素體的有機(jī)結(jié)合的不銹鋼：高的拉伸強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度和良好的韌性使其即使在低溫下都具有好的成形性和可焊性，和優(yōu)秀的抗點(diǎn)蝕和全面腐蝕的耐腐蝕性能[1]。發(fā)現(xiàn)雙相不銹鋼作為奧氏體不銹鋼的替代品使用的越來(lái)越多，尤其是有關(guān)遇到氯化物和硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的問(wèn)題，例如，在石油和天然氣行業(yè)，造紙行業(yè)，石化行業(yè)。為了確保雙相不銹鋼好的屬性，保持鐵素體/
3、奧氏體的比率1：1是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。然而，由于在焊接過(guò)程中冷卻涉及很多焊接熱循環(huán)，這個(gè)比例平衡是很難保證的。這可能導(dǎo)致焊縫金屬鐵素體含量超過(guò)50%。為了維持這個(gè)平衡，通常選用含合金元素鎳的含量中超過(guò)2-4%的基層材料作為焊接填充材料[2]。鐵素體/奧氏體比例也取決于焊接熱輸入，因?yàn)楹笳呖刂评鋮s速度，從而一定程度上影響了鐵素體/奧氏體的轉(zhuǎn)變。如果熱輸入高時(shí)，所產(chǎn)生的結(jié)果是緩慢的冷卻速度而促進(jìn)轉(zhuǎn)變有利于相的平衡。另一方面，在這種條件下，往往也會(huì)促使在焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生粗大的晶粒和積累淬硬的金屬間化合物[3,4]。因此，合理的控制焊接工藝使得
4、冷卻速度足夠緩慢而使充足的奧氏體形成的方法是可取的，但是冷卻速度不夠快，會(huì)防止有害的沉淀物的產(chǎn)生[5]。實(shí)踐中，其冷卻溫度在1200-800℃（奧氏體形成轉(zhuǎn)變溫度）范圍之間，也就是建議在4s到15s之間[6]。高能量加工技術(shù)，如電子束焊接（EBW）是特別適合于在較厚的組件的接頭。電子束焊接也有其它優(yōu)點(diǎn)，如更大生產(chǎn)率，沒(méi)有污染，有較高的熔寬比，減少了殘余應(yīng)力和變形，并自動(dòng)化的可能性。然而，有一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，也就是電子束焊接的冷卻速度很快，對(duì)鐵素體/奧氏體比率可能產(chǎn)生不利的影響，在這個(gè)焊接過(guò)程中沒(méi)有填充材料，有造成氮損失的可能性[7]。
5、鐵素體含量大于90％，已在EB焊接報(bào)道過(guò)了關(guān)于雙相不銹鋼[8]。然而，一個(gè)可以接受的相平衡仍可能達(dá)到，通過(guò)使用預(yù)置的鎳箔[5]或通過(guò)焊后溶液處理，建議激光焊接技術(shù)用于雙相不銹鋼焊接[9]。在電子束焊接中快速冷卻有利于抑制金屬間化合物的析出物的形成。盡管其含有較高的鐵素體，但它也被建議使用，因?yàn)殡娮邮附拥暮缚p氧含量非常第，會(huì)使焊縫金屬的韌性良好[7]。在目前的工作中，通過(guò)使用鎳來(lái)代替填料的作用來(lái)研究?jī)煞N焊接金屬間化合物。在某些情況下，采用兩種焊接過(guò)程即氣體鎢極電弧焊（GTAW）和電子束焊使焊接熱輸入不同，因此導(dǎo)致冷卻速率的不同。本文
6、研究的內(nèi)容是焊縫組織金屬化學(xué)成分和焊接熱輸入對(duì)熔合區(qū)機(jī)械性能的影響。其目標(biāo)是雙重的：（i）看到這兩個(gè)因素更大的影響;和（ii）探索采用電子束焊接，仍然獲得可接受的可能性鐵素/奧氏體比例。2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程選擇的研究材料是5毫米的雙相不銹鋼，其組成的成分如表1所示。焊接過(guò)程使用鎢極氬弧焊和電子束焊。為了形成良好的焊縫，鎢極氬弧焊兩側(cè)都采用傳送球，每側(cè)一個(gè)，以確保完全滲透。使用鎳含量高的焊絲，它預(yù)置在V形槽上的適當(dāng)加工相對(duì)的表面。為了達(dá)到高的鎳含量在電子束焊接熔合區(qū)，焊縫金屬采用鎳富集的填充材料如上所述鎢極氬弧焊，然后用電子束焊。該焊接條件：
7、氬弧焊電壓為16V，電流150A，焊接速度100mm/min（對(duì)應(yīng)的焊接熱輸入是1440J/mm）。電子束焊在下述條件下進(jìn)行：加速電壓為100Kv，束電流47mA和行駛速度mm/min（對(duì)應(yīng)的焊接熱輸入是283J/mm）。一些些焊件分別進(jìn)行的焊后熱處理是在在1050℃保持30分鐘，接著進(jìn)行淬火處理。為了便于討論，焊縫金屬被指定為表2中給出。表1母材和填充材料成分含量，wt%CSiMnPSCrNiMoCuN母材不銹鋼填料0.020.331.210.0210.0130.511.510.0170.0122.245.980.00122.92
8、8.672.913.14/0.090.130.15焊縫金屬的鐵素體含量的估算使用擴(kuò)展的鐵素體數(shù)（EFN）菲舍爾鐵素體測(cè)量?jī)x器。金相檢驗(yàn)使用光學(xué)顯微鏡和采用兩步侵蝕的流程。經(jīng)機(jī)械拋光試樣后在含有20g銨的氟化氫銨，0.5g偏亞硫酸氫和1
