熱輸入對2205雙相不銹鋼MIG焊接接頭組織及力學(xué)性能的影響

雙相不銹鋼由體積比接近1：1的鐵素體和奧氏體兩相組成，具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能，在石油天然氣管道、化學(xué)品運(yùn)輸罐以及船舶工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，作為一種鎳資源節(jié)約型不銹鋼，雙相不銹鋼在很多場合下能夠取代奧氏體不銹鋼，能夠有效地降低成本。

雙相不銹鋼作為一種結(jié)構(gòu)材料，在應(yīng)用中總會經(jīng)歷焊接加工，雙相不銹鋼在焊接加工時(shí)，焊接接頭尤其是熱影響區(qū)的顯微組織會發(fā)生一系列復(fù)雜的相變過程。因此，關(guān)于雙相不銹鋼焊接接頭的顯微組織及性能的研究一直是雙相不銹鋼研究領(lǐng)域的熱門課題之一。

研究者利用焊接熱模擬的方法，研究了熱輸入對雙相不銹鋼模擬熱影響區(qū)顯微組織中奧氏體形貌和體積分?jǐn)?shù)的影響，指出增大熱輸入能夠有效地提高模擬熱影響區(qū)中奧氏體的體積分?jǐn)?shù)。此外，一些研究者指出，通過改變焊后焊接接頭的冷速同樣可以顯著地改變雙相不銹鋼焊接接頭中奧氏體的形貌和體積分?jǐn)?shù)。東北大學(xué)材料學(xué)院的研究者利用熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG）對2205雙相不銹鋼進(jìn)行不同熱輸入條件下的焊接實(shí)驗(yàn)，研究MIG焊接熱輸入對焊接接頭顯微組織及力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明：

1）熱影響區(qū)的顯微組織受焊接熱循環(huán)影響較大。距離熔合線較遠(yuǎn)的不完全重結(jié)晶區(qū)中帶狀奧氏體邊緣起伏隨熱輸入的增大逐漸增強(qiáng)，帶狀奧氏體的寬度逐漸增大；靠近熔合線的粗晶區(qū)中晶界奧氏體形成封閉的結(jié)構(gòu)將鐵素體包圍，鐵素體內(nèi)析出的奧氏體較少。

2）在不同區(qū)域的焊縫金屬中奧氏體形貌存在顯著差異。靠近焊縫中心的奧氏體組織大多為等軸狀的塊狀奧氏體，而靠近熔合線的奧氏體組織則比較粗大，以魏氏奧氏體為主。隨著熱輸入的增加，焊縫金屬中魏氏奧氏體逐漸減少，而塊狀奧氏體的數(shù)量逐漸增多。

3）隨著熱輸入的增大，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均有輕微降低。熱影響區(qū)和焊縫金屬中奧氏體的體積分?jǐn)?shù)逐漸升高、魏氏奧氏體的減少以及塊狀奧氏體的增多能稍微提高焊接接頭的斷后延伸率。

4）焊接接頭的顯微硬度從母材到焊縫金屬呈先升高后降低的變化趨勢，熱影響區(qū)的顯微硬度最高。顯微硬度的變化與焊接接頭各區(qū)域中奧氏體體積分?jǐn)?shù)有關(guān)，隨著熱輸入的增大，各區(qū)域中奧氏體體積分?jǐn)?shù)逐漸升高，顯微硬度會相應(yīng)有所降低。

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