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基体马氏体含量对双相不锈钢焊接接头显微组织和显微硬度的影响
发布者:不锈钢管厂(www.zjhstg.com) 发布时间:2020/2/25 阅读:531

 两种双相不锈钢焊接接头经化学腐蚀后,可见焊接接头的熔合区和热影响区界限清晰,图给出的是利用光学显微镜观察两种基体马氏体含量的双相不锈钢焊接接头的显微组织较为细致的分区。如图所示,两种焊接接头由熔合区、粗晶区、细晶区、混晶区以及回火区组成。进一步将焊接接头划分为由熔合区、粗晶区和细晶区组成的全马氏体区以及由混晶区和回火区组成的不完全相变区。由于1000MPa级双相不锈钢的Ms点低于800MPa级双相不锈钢,在焊接热循环的作用下生成了更多的马氏体,其全马氏体区的宽度为1592.6μm大于800MPa级双相不锈钢焊接接头的全马氏体区域的宽度1411.0μm。

 

  两种试验钢焊接接头显微组织具有相似的变化规律,因此本文以800MPa级双相不锈钢焊接接头为例对显微组织进行分析。图给出的是熔合区的显微组织,在激光焊接过程中该区域的峰值温度超过1350℃,该区域的金属将发生液化、凝固及固体相变,在极快的冷却速度下(103~105℃/s),柱状晶由熔池边界向焊缝中心快速生长,形成具有明显方向性的板条马氏体组织。粗晶区的峰值温度超过了奥氏体粗化温度,导致奥氏体晶粒严重长大,母材组织在焊接热循环过程中被完全奥氏体化后在极快的冷却速度下获得了组织粗大的板条马氏体组织,如图所示;细晶区由于冷却速度相对较慢且峰值温度未达马氏体粗化温度,相变时奥氏体则转变为较细的板条马氏体,如图所示。进一步对两种试验钢焊接接头不完全相变区域进行组织对比分析。两种焊接接头的混晶区由于离热源较远,其峰值温度在Ac1和Ac3之间分别约为694~862℃和694~858℃,Ac1和Ac3基本一致。双相不锈钢母材中原有的马氏体和部分铁素体经历两次相变重结晶生成新的马氏体和组织细化的铁素体,如图所示。因此,该区域的组织类型有:①因奥氏体相变而新形成的细晶铁素体;②母材中原有的铁素体;③母材中原有的马氏体经奥氏体相变形成新的马氏体。两种焊接接头混晶区的组织类型也一致,分别为马氏体、铁素体以及细晶铁素体。


 如图所示为两种试验钢焊接接头的回火区。由于该区域距离焊缝中心位置最远靠近母材其峰值温度较低,母材中的铁素体在该峰值温度下未发生相变在焊接过程中保持原始的组织形态。而母材中的马氏体在焊接过程中受焊接热循环的作用下发生回火,岛状马氏体界面中有明显的碳化物析出,进而形成了较软的回火马氏体,并且由于1000MPa级双相不锈钢基体母材中更高的马氏体体积分数导致其回火区的回火马氏体体积分数明显大于800MPa级双相不锈钢,如图所示。图给出了两种不同试验钢焊接接头的显微硬度分布图。由上一节显微组织分析可知,在激光焊接过程中两种焊接接头在熔合区、粗晶区和细晶区的组织为板条马氏体组织,从而导致两个焊接接头熔合区和完全相变区的显微硬度均明显大于母材,如图所示。对不完全相变区显微硬度进行分析,发现两个焊接接头不完全相变区均出现显微硬度明显下降的软化现象,1000MPa级双相不锈钢焊接接头的不完全相变区的宽度及显微硬度降幅最大分别达624μm和9.8%大于800MPa级双相不锈钢焊接接头的399μm和5.7%,如图中所示。结合上一节不完全相变区的显微组织分析结果可知,一方面由于两种焊接接头的混晶区中铁素体含量的增加以及回火区中出现较软的回火马氏体,位错密度降低且析出大量碳化物,导致了两种焊接接头不完全相变区的显微硬度明显低于母材;另一方面随着基体马氏体含量的提高,1000MPa级双相不锈钢焊接接头回火区更多的马氏体在焊接热循环中发生回火导致回火马氏体体积分数增大,软化程度更高。

 

 

 

 
 

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