雙相不銹鋼的焊縫金屬為鑄態(tài)組織,一次凝固相為單相鐵素體。高溫下鐵素體相中元素的高擴(kuò)散速率使其快速均勻化,易于消除凝固偏析。焊縫金屬從熔點(diǎn)冷卻至室溫,其高溫區(qū)的轉(zhuǎn)變與HAZ一樣,部分α相轉(zhuǎn)變?yōu)棣孟?,兩相的平衡?shù)量和αγ的大小對焊縫的抗裂紋能力、焊縫的力學(xué)性能和耐蝕性都有重要影響。表9.45列出了幾種雙相不銹鋼自熔焊時(shí)焊縫金屬的P、B值和奧氏體含量,可以看出,B值越大,奧氏體含量越小。


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  在焊接線能量低時(shí),焊縫金屬除間隙原子氮集中在γ相中外,其他幾種元素在α相和y相中的含量比值均接近于1。但在焊接線能量高時(shí),由于鉻、鉬、鎳等元素有足夠的時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散,兩相中的合金元素含量有著明顯的差別。這表明隨焊接線能量的不同,兩相的成分和耐蝕性也相對變化,一般含氮的γ相的耐腐蝕性略高。


  焊接線能量還影響焊縫金屬中兩相的比例。焊接采用高線能量時(shí),凝固組織中α相容易長大,但其低的冷卻速率卻可以促使較多γ相的生成。采用低線能量焊接,其高的冷卻速率使γ相的生成量減少。


  雙相不銹鋼焊接時(shí),可能發(fā)生三種類型的析出:鉻的氮化物Cr2N、CrN的析出;二次奧氏體γ2相的析出;金屬間化合物。相的析出。


  當(dāng)焊縫金屬中α相含量過高或?yàn)榧冭F素體時(shí),很容易有氮化物的析出,尤其在靠近焊縫表面的部位,由于氮的損失,α相含量增加,氮化物更容易析出,有損焊縫金屬的耐蝕性。焊縫金屬若是健全的兩相組織,氮化物的析出量很少。因此,在填充金屬中提高鎳、氮元素的含量是增加焊縫金屬y相含量的有效方法。另外,在對厚壁件進(jìn)行焊接時(shí),應(yīng)避免采用過低的線能量,以防純鐵素體晶粒區(qū)的生成而引起氮化物的析出。


  在氮含量高的超級(jí)雙相不銹鋼多層焊接時(shí)會(huì)出現(xiàn)γ2相的析出,特別在先采用低的線能量,后續(xù)焊道又采用高的線能量時(shí),部分α相會(huì)轉(zhuǎn)變成細(xì)小分散的γ2相。這種γ2相形成的溫度較低,約在800℃,其成分與一次奧氏體不同,其中的鉻、鉬、氮含量都低于一次奧氏體,尤其氮含量低很多。這種γ2相和氮化物一樣會(huì)降低焊縫的耐腐蝕性。為抑制γ2相的析出,可通過增加填充金屬的γ相含量控制焊縫金屬的α相含量,同時(shí)需注意線能量的控制,使其在第一焊道后即可得到最大的γ相轉(zhuǎn)變量和相對平衡的元素分配。


  焊接時(shí)采用較高的線能量和較低的冷卻速率有利于γ相的轉(zhuǎn)變,減少焊縫的α相含量,一般不常發(fā)現(xiàn)有。相的析出。但是線能量過高和冷卻速率過慢則有可能帶來金屬間化合物的析出。一般線能量范圍控制在0.5~2.0kJ/mm,γ相含量范圍控制在60%~70%。


 目前,雙相不銹鋼焊接時(shí)采用的填充材料一般都是在提高鎳(2%~4%)的基礎(chǔ)上,再加入與母材含量相當(dāng)?shù)牡?,控制焊縫金屬的y相含量為60%~70%。為防止焊縫表面區(qū)域因擴(kuò)散而損失氮,常在氬氣保護(hù)氣體中加入2%N。