2507双相不锈钢模拟焊接热影响区的组织与性能

作者:贾元伟 刊名:理化检验(物理分册) 上传者:郭龙庭

【摘要】采用热模拟试验机研究了最高加热温度(峰值温度)和热输入量对2507双相不锈钢模拟焊接热影响区显微组织和冲击韧度的影响规律。结果表明:固定热输入量,随着峰值温度的升高,模拟焊接热影响区的铁素体含量增加,冲击韧度降低;固定峰值温度,随着热输入量的增加,模拟焊接热影响区的铁素体含量降低,冲击韧度增加。

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由于双相不锈钢(DSS)兼有奥氏体和铁素体双重特点,具有良好的耐多种介质腐蚀的性能和较高的力学性能,应用越来越广泛,尤其近年来在石油化工和海洋工程等制造领域推广很快。在这些制造领域,最常用的加工手段即为焊接,焊接过程中焊接热循环会对基体的组织和性能产生很大的影响,特别是焊接热影响区的性能。近年来众多研究人员采用热模拟试验机对2205双相不锈钢进行了焊接热模拟研究,深入研究了焊接热模拟工艺对2205不锈钢焊接热影响区组织变化、韧性及耐腐蚀性的影响[1-6]。然而目前关于2507超级双相不锈钢该方面的研究还较少,为此笔者采用热模拟法模拟焊接热循环过程,研究了2507双相不锈钢的模拟焊接热影响区冲击韧度和显微组织的关系,探讨了模拟峰值温度和热输入量对模拟焊接热影响区显微组织和冲击韧度的影响。1试验材料与试验方法1.1试验材料模拟试验用2507超级双相不锈钢的化学成分(质量分数/%)为:0.021C,0.65Si,1.06Mn,0.018P,0.005S,25.25Cr,7.08Ni,3.89Mo,0.25N,余量为Fe。材料经固溶处理,在理想状态下其显微贾元伟:2507双相不锈钢模拟焊接热影响区的组织与性能组织中的铁素体和奥氏体含量应各占约50%(体积分数)。图1为2507不锈钢板材的纵向显微组织,图中黑色为铁素体,白色为奥氏体,其中铁素体含量为48.5%。从双相不锈钢的双相组织形成来说,高温状态下为单一铁素体相,随着温度的降低,奥氏体相从铁素体基体中析出。试验材料组织均匀,铁素体和奥氏体两相组织沿轧制方向呈长条状相间分布,还有少量分散的点状铁素体分布在奥氏体之内。图12507不锈钢板材显微组织Fig.1Microstructureof2507stainlesssteelplate1.2试验方法焊接热模拟试验在Gleeble-3800型热模拟试验机上进行,模拟工艺参数保持预热温度400、加热速率200s-1和高温停留时间1s三者不变,分别改变最高加热温度(峰值温度)和热输入量两个参数,详见表1和表2(表中t12/8为由1200冷却到800的时间),模拟试样尺寸为10mm10mm55mm。表1改变最高加热温度时的热模拟焊接参数Tab.1Parametersofthermalsimulationweldinginchangingmaximumheatingtemperature试样编号最高加热温度/热输入量/(kJcm-1)冷却时间t12/8/s1125053.422130053.423135053.42表2改变热输入量时的热模拟焊接参数Tab.2Parametersofthermalsimulationweldinginchangingenergyinput试样编号最高加热温度/热输入量/(kJcm-1)冷却时间t12/8/s4130053.4513001530.7613002585.47130040218.62507双相不锈钢母材及热模拟试样的显微组织侵蚀方法为采用铁氰化钾碱性试液(20gKOH+15gK3Fe(CN)6+100mLH2O)在60~70进行化学浸蚀,时间约为2min。采用LeicaDM4000型光学显微镜进行显微组织观察,采用IA32金相软件对显微组织中的铁素体含量进行测定,至少测试5个视场然后取平均值。冲击试验常温下在ZBC-450B型材料试验系统上按GB/T229-2007进行,V型缺口,试验数据电脑自动采集。2试验结果与讨论2.1最高加热温度对模拟焊接热影响区组织与冲击韧度的影响表3为不同最高加热温度下2507双相不锈钢模拟焊接热

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