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      超級雙相不銹鋼

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      SAF2507超級雙相不銹鋼焊接接頭的沖擊韌性分析

      來源:至德鋼業 日期:2021-01-19 01:08:36 人氣:499

        浙江至德鋼業有限公司參照GB/T2650-2008標準對公司生產的SAF2507超級雙相不銹鋼焊接接頭進行沖擊試驗,本文開V型缺口槽,由于LBW和LMHW焊接接頭熱影響區窄,精準開槽有難度,所以本文開槽缺口位于焊縫中心。為了避免試驗偶然性帶來的誤差,每種焊接接頭重復試驗三次,取平均值。沖擊試驗結果如表所示。由試驗結果可知,SAF2507超級雙相不銹鋼母材的平均沖擊韌性可達到1038.75kJ/cm 2,經過焊接之后,不論何種焊接方式,都不同程度的造成沖擊韌性的下降。這是由于焊接過程種大量的熱輸會造成元素燒損,合金元素的含量略低于母材,導致整體焊縫沖擊韌性的下降。從焊接方式來看,LBW焊接接頭焊縫的沖擊韌性最差,只有465.58kJ/cm2,不到母材的一半,LMHW焊接接頭焊縫的沖擊韌性為730.85kJ/cm2,GTAW焊接接頭最高,達到848.27kJ/cm2。沖擊韌性的大小取決于焊縫微觀組織及微量元素的含量,一般來說,奧氏體組織的沖擊韌性高于鐵素體組織,在三種焊接接頭及母材試樣中,LBW焊接接頭的鐵素體含量最高,奧氏體含量最低,而焊縫整體微量元素含量的差別與其他三種焊接接頭區別不大,所以它的焊縫沖擊韌性最低。對于GTAW焊接接頭,較慢的焊接速度導致其有更多的時間使得鐵素體向奧氏體組織轉變,鐵素體與奧氏體的兩相比最接近1:1,奧氏體的含量高于其他兩種焊接接頭,所以它的沖擊韌性最高。對于LMHW焊接接頭,它與LBW焊接接頭不同的是在激光自熔焊接的同時增加了MIG焊,使得焊縫的上半部分受到激光和電弧的共同作用,但是下半部分焊縫與LBW焊接接頭是相似的。從焊縫沖擊韌性來看,LMHW接頭焊縫的沖擊韌性要遠高于LBW接頭焊縫,說明LMHW接頭上半部分焊縫對提高焊縫沖擊韌性起到了至關重要的作用,Er2594焊絲的加入,一方面提高了接頭焊縫合金元素的含量,尤其是鎳元素的增加,促進奧氏體的形成,提高了焊縫奧氏體的含量,改善了焊縫沖擊性能。另一方面,填絲的加入,電弧帶來了額外的熱輸入,改變了焊縫的宏觀形貌,深寬比變小,熔池變大,中心焊縫的冷卻速度降低,更多的鐵素體組織轉變成奧氏體組織,進一步提高焊縫韌性,因此LMHW焊接確實能夠改善LBW焊接的一些不足。


        經過固溶處理之后,SAF2507超級雙相不銹鋼母材的沖擊韌性與為固溶處理之前相當,沒有太大變化,因為在固溶處理前后,母材組織的雙相比均接近1:1,并沒有更多奧氏體組織析出,因此沖擊韌性沒有太大變化。對LBW焊接接頭,固溶處理之后沖擊韌性達到了807.81kJ/cm2,增加了接近340kJ/cm2,這得益于經過固溶處理之后,焊縫組織等到了大大的改善,奧氏體的含量從30.7%增加到48.7%,并且沒有其他有害相的析出,奧氏體組織含量的增加引起焊縫沖擊韌性的增加,所以,LBW焊接接頭經過1050℃固溶處理1小時可以大幅提高焊接接頭的沖擊韌性。對于GTAW焊接接頭,接頭焊縫的沖擊韌性只有54.20kJ/cm2,經過固溶處理后,焊接接頭由韌性斷裂變為脆性斷裂,根據金相組織圖片可知,在1050℃固溶處理的條件下,GTAW焊接接頭焊縫區域出現了大量的σ相,σ相是硬而脆的相,他的出現會危害焊縫的整體塑韌性,極大的降低沖擊韌性,大量出現時,會使焊縫由韌性斷裂轉變為脆性斷裂。對于LMHW焊接接頭,固溶處理之后略微提高了焊縫的沖擊韌性,但沖擊韌性要低于LBW焊接接頭。前一章節已經提到,SAF2507超級雙相不銹鋼經過1050℃固溶處理,有填絲的上半部分焊縫出現了眾多σ相,σ相的出現降低焊縫的沖擊韌性,但由于下半部分焊縫只受到純激光的影響,沒有出現σ相,一定程度上增加了焊縫的沖擊韌性。對比LBW和LMHW接頭焊縫,未固溶處理前,LMHW上半部分焊縫是增加沖擊韌性的主要部分,使得沖擊韌性高于LBW焊接接頭,經過1050℃固溶處理后,依舊是上半部分焊縫使得沖擊韌性低于LBW焊接接頭。盡管如此,固溶處理仍然是改善焊接接頭組織和性能不均勻的重要方法,若將固溶處理溫度稍微提高到1080℃,σ相完全消除,LMHW和GTAW焊接接頭的沖擊韌性將會大幅提高。


         SAF2507超級雙相不銹鋼母材及焊接接頭的沖擊斷口微觀圖片如圖所示,固溶之前,三種焊接接頭的沖擊斷口主要由韌窩組成,斷口有很深的溝壑,呈現撕裂狀,表征出斷裂方式是韌性斷裂。固溶處理之后,LBW接頭沖擊斷口也是都由韌窩組成,說明LBW接頭仍然具有較好的沖擊韌性。LMHW焊接接頭的微觀斷口中,韌窩與解理面同時出現,由于上半部分焊縫σ相的析出,使LMHW接頭的斷裂方式發生了改變,有韌性斷裂轉變為混合型的斷裂方式。GTAW接頭的沖擊微觀斷口出現大量的解理面、解理臺階和撕裂棱,這些是解理斷裂的特征,說明GTAW接頭由于σ相的析出,斷裂方式由韌性斷裂轉變為脆性斷裂,在微觀斷口上,出現了大量的白色物質,EDS掃描結果顯示,該物質的Cr含量達到36.3%,遠高于母材,復合σ相的元素特征,說明σ相對焊接接頭沖擊韌性有致命的危害性。


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