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1、焊縫熔敷金屬和熱輸入對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)合強度和抗腐蝕能力是由于嚴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焊縫金屬的快速冷卻率有關(guān)。為了實現(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。在當前的工作中，低的焊接熱輸入，在應(yīng)用電子束焊和另一個普遍使用焊接即氣體保護電弧焊焊接雙相不銹鋼的過程中，沒有鎳元素的增加。結(jié)果表明，焊縫化學成分對鐵素體/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為是不成熟的在雙
2、相不銹鋼的焊接過程中，可以設(shè)計使用提供填料。#2003愛思唯爾科學帳面價值保留所有權(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結(jié)合的不銹鋼：高的拉伸強度，疲勞強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越多，尤其是有關(guān)遇到氯化物和硫化物應(yīng)力腐蝕開裂的問題，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是一個關(guān)鍵點。然而，由于在焊接過程中冷卻涉及很多焊接熱循環(huán)，這個比例平衡是很難保證的。這可能導致焊縫金屬鐵素體含量超過50%。為了維持這個平衡，通常選用含合金元素鎳的含量中超過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，因為后者控制冷卻速度，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，所產(chǎn)生的結(jié)果是緩慢的冷卻速度而促進轉(zhuǎn)變有利于相的平衡。另一方面，在這種條件下，往往也會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，會防止有害的沉淀物的產(chǎn)生[5]。實踐中，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，如更大生產(chǎn)率，沒有污染，有較高的熔寬比，減少了殘余應(yīng)力和變形，并自動化的可能性。然而，有一個嚴重的缺點，也就是電子束焊接的冷卻速度很快，對鐵素體/奧氏體比率可能產(chǎn)生不利的影響，在這個焊接過程中沒有填充材料，有造成氮損失的可能性[7]。
5、鐵素體含量大于90％，已在EB焊接報道過了關(guān)于雙相不銹鋼[8]。然而，一個可以接受的相平衡仍可能達到，通過使用預置的鎳箔[5]或通過焊后溶液處理，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，因為電子束焊接的焊縫氧含量非常第，會使焊縫金屬的韌性良好[7]。在目前的工作中，通過使用鎳來代替填料的作用來研究兩種焊接金屬間化合物。在某些情況下，采用兩種焊接過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成分和焊接熱輸入對熔合區(qū)機械性能的影響。其目標是雙重的：（i）看到這兩個因素更大的影響;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.實驗過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，以確保完全滲透。使用鎳含量高的焊絲，它預置在V形槽上的適當加工相對的表面。為了達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（對應(yīng)的焊接熱輸入是1440J/mm）。電子束焊在下述條件下進行：加速電壓為100Kv，束電流47mA和行駛速度mm/min（對應(yīng)的焊接熱輸入是283J/mm）。一些些焊件分別進行的焊后熱處理是在在1050℃保持30分鐘，接著進行淬火處理。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展的鐵素體數(shù)（EFN）菲舍爾鐵素體測量儀器。金相檢驗使用光學顯微鏡和采用兩步侵蝕的流程。經(jīng)機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
