254SMo奥氏体不锈钢热影响区组织性能研究

作者:侯亚峰;高威昊;陈建军;胡延伟;李宇鹏;胡广林 刊名:全文版:工程技术 上传者:赵崧淞

【摘要】本文研究对象为254SMo超级奥氏体不锈钢,研究手段为采用gleeble3800热模拟试验机,对254SMo超级奥氏体不锈钢焊接热影响区进行模拟,研究了不同焊接热输入下热影响区组织性能的变化,运用OM、SEM、EDS等手段分析了析出相的形态及合金元素成分的分布规律。试验结果表明,随着热输入的增加,奥氏体平均晶粒尺寸逐渐增加,由母材平均尺寸8.71μm增加到4.0KJ/mm的17.56μm。当热输入大于1.5KJ/mm时,颗粒状的σ相开始在晶粒边界析出,随着热输入的增大,σ相数量增加,将会在边界上连续析出并形成网状。在奥氏体晶粒内部并没有发现σ相的析出。

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中文科技期刊数据库(全文版) 工程技术 2016 年 7 月 13 301 254SMo 奥氏体不锈钢热影响区组织性能研究 侯亚峰 高威昊 陈建军 胡延伟 李宇鹏 胡广林 河南平高电气股份有限公司,河南 平顶山 467001 摘要:本文研究对象为 254SMo 超级奥氏体不锈钢,研究手段为采用 gleeble3800 热模拟试验机,对 254SMo 超级奥氏体不锈钢焊接热影响区进行模拟,研究了不同焊接热输入下热影响区组织性能的变化,运用 OM、SEM、EDS 等手段分析了析出相的形态及合金元素成分的分布规律。试验结果表明,随着热输入的增加,奥氏体平均晶粒尺寸逐渐增加,由母材平均尺寸 8.71μ m 增加到 4.0KJ/mm 的 17.56μm。当热输入大于 1.5KJ/mm 时,颗粒状的σ相开始在晶粒边界析出,随着热输入的增大,σ相数量增加,将会在边界上连续析出并形成网状。在奥氏体晶粒内部并没有发现σ相的析出。 关键词:奥氏体不锈钢;热影响区;热模拟;晶粒尺寸;析出相 中图分类号:TG457.11 文献标识码:A 文章编号:1671-5519(2016)07-0301-03 254SMo 超级奥氏体不锈钢瑞典自 Avesta 公司研制生产后,便凭借其优异的耐蚀性能广泛应用于耐腐蚀性要求严苛的各类型设备中,特别是卤化物含量非常高的苛刻环境,究其原因是因为其含有大量的 Cr、Ni、Mo、N 等元素,因此具有对含卤化物介质极高的耐蚀性。同时,由于氮与钼元素的协同作用,使其具有很高的 PREN 值[1,2],由于氮的存在,使得 254SMo 具有良好的高温蠕变抗性及机械强度,因此在机械、冷凝管、海水淡化、烟气脱硫等领域中逐渐代替传统奥氏体不锈钢,应用越来越广泛[3-6]。 无论是双相不锈钢还是奥氏体不锈钢,焊接热影响区都很容易产生有害析出相,如 Sigma 相和 chi 相。254SMo 合金元素含量达到了 43%以上,在赋予其优异耐蚀性能的同时,导致有害析出相在热循环的作用下更加容易析出。第二相是所有种类不锈钢中含量最大,对性能影响最大的金属相,会严重破坏 254SMo 焊接接头组织性能、以及耐腐蚀性等性能。众所周知,焊接是一个从室温快速加热到金属熔化温度然后迅速将到室温的过程,如果焊接热输入选择过大,不仅会使焊接接头热影响区组织变得粗大,还会导致 Sigma 相和 chi 相等金属间化合物的析出,从而降低 254SMo 不锈钢焊接接头、特别是热影响区的组织性能和耐腐蚀性能,因为焊接热影响区往往是焊接接头中最薄弱、最容易发生危险的区域[7-8],目前国内有很多同行对 254SMo 进行过焊接工艺方面的研究[9-11],但却鲜有人系统的研究报道热输入对焊接热影响区组织性能变化规律、Sigma 相和 chi 相析出规律的影响。鉴于此,为了单独研究热影响区使其不受接头其他区域的影响,本文将采用热模拟方法,利用热模拟试验机对超级奥氏体254SMo 的热影响区进行模拟,以研究不同热输入条件下254SMo热影响区中组织性能变化演变及Sigma相和chi相等第二相的析出行为,希望能够为 254SMo 以后的实际焊接生产提供热输入方面的理论支持。 1 实验材料与方法 本次所采用的实验材料为某钢铁公司生产的商业用254SMo 超级奥氏体不锈钢板材,供货状态为热轧状态。其化学元素成分如表 1 所示,利用线切割机将板材切割为尺寸10mm×10mm×55mm 的试样,如图 1 所示。并在 Gleeble3800 热模拟试验机上对其进行焊接热影响区模拟实验,热模拟曲线模型采用

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