2205双相不锈钢焊接热影响区的组织转变行为.pdf

第28卷第11期焊接学报Vol.28No.11
2007年11月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONNovember2007

2205双相不锈钢焊接热影响区的组织转变行为

熊庆人1,霍春勇1,李为卫1,张建勋2
(1.中国石油天然气集团公司管材研究所,西安710065;
2.西安交通大学材料科学与工程学院,西安710049)

摘要:通过焊接热模拟方法和现代材料组织分析技术,研究了冷却时间t8P5和t12P8对

2205双相不锈钢模拟热影响区(HAZ)组织转变行为的影响。结果表明,固定t12P8,改变

t8P5,2205双相不锈钢模拟HAZ的组织形态和相比例相差不大,用t8P5作为参数研究这种

材料HAZ组织转变行为是不恰当的;固定t8P5,改变t12P8,2205双相不锈钢模拟HAZ的

组织形态和相比例变化比较大,t12P8是影响这种材料HAZ组织的本质因素,用它来研究

对2205双相不锈钢HAZ组织的影响更为确切。冷却时间t12P8对2205双相不锈钢模拟

HAZ组织的影响规律是,随着t12P8的增加,奥氏体由原来的长条状逐渐变成树枝状,晶
界和晶粒内部均析出奥氏体,相互交集在一起形成网状。铁素体的比例随着冷却时间

t12P8的增加而缓慢下降;2205双相不锈钢模拟HAZ组织中奥氏体和铁素体晶内比母材
有更多的位错。
熊庆人
关键词:双相不锈钢;热影响区;组织;相比例
中图分类号:TG457.1文献标识码:A文章编号:0253-360X(2007)11-053-05

0序言焊接热循环的特性是由四个主要参数组成[4]:

加热速度XH、峰值温度Tp、高温持续时间tH和某

2205双相不锈钢是第二代双相不锈钢的典型一温度区间的冷却时间tA。关于冷却时间,对于一
代表,具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,广泛用于般碳钢或低合金钢材料,人们关注的是从800~

运输、石油、天然气、海洋和化工等行业。自从20世500e的冷却时间t8P5,这是因为800~500e是奥氏

纪30年代早期双相不锈钢发明以来,该材料的焊接体最不稳定的温度范围,t8P5的长短将决定该材料最
一直是比较关注的课题。现代的双相不锈钢由于采终的相变产物。而2205双相不锈钢属于高合金钢,
用氮合金化等技术,焊接性能有很大改善,但与普通其相图与一般碳钢和低合金钢Fe-C合金相图有很
奥氏体不锈钢焊接相比还是有许多问题被公认为
,大的区别,用t8P5来研究2205双相不锈钢焊接性是
[1,2]
是难焊接的材料。从国内外的研究来看,2205否恰当,用哪个区间的冷却时间研究更为合适,模拟
双相不锈钢在焊接过程中,最为突出的问题也是热焊接热影响区的组织如何随冷却时间转变,以下进
循环对焊接接头微观组织及其塑韧性和抗腐蚀性的行了较深入的探讨。
影响[3]。焊接热影响区是焊接接头的薄弱区域,焊
接工艺参数对该区域的组织和两相比例有很大影1试验
响,而组织和相比例的变化会对材料的力学性能和
试验用2205双相不锈钢板材厚度为12.7mm,
耐腐蚀性能产生很大影响。而这一区域非常狭小,
由芬兰公司提供其主要化学成分质量
用常规的焊接试验方法难以对该区域的组织和性能Outokumpu,(
分数,%)为:C0.017,Si0.41,Mn1.40,Cr22.83,
进行准确试验评价,焊接热模拟试验为研究该区域
。材料为固溶处理状态其
的组织性能提供了良好的手段。Ni5.66,Mo3.4,N0.18,
力学性能抗拉强度为680MPa,屈服强度为480MPa,

断后伸长率A为25%,-20e夏比冲击吸收功AKV
收稿日期:2007-04-09为150J。图1为2205双相不锈钢原始母材的金相
基金项目:中国石油天然气集团公司科学研究与技术开发资助项目
(04B41101)组织照片,由铁素体和奥氏体两相组成,奥氏体被基
54焊接学报第28卷

体铁素体组织包围着,并且大部分晶粒呈现条带状。相的比例。每个试样取5~6张图像算出相比例(面
组织中也有一些细碎条状的奥氏体,弥散分布在铁积百分比),然后求平均值。
素体中。具有体积分数大体相等的特征(铁素体约
占55%)。2结果与讨论

2.1初步的试验结果及分析

选取不同焊接热输入参数下的冷却参数,取t8P5

分别为7,20,50和100s,相应的t12P8分别为3.6,7,

18和37s。图2是不同t8P5下模拟HAZ的组织形态。

当t8P5=7s时(图2a),从组织形态上看,组织的
大体形态和母材组织相似,但奥氏体的量比母材明

显减少,铁素体相比例与母材相比明显高;当t8P5=
20s时(图2b),组织形态发生了较大变化,粗大的铁
图12205双相不锈钢母材组织素体