超级奥氏体不锈钢254SMo焊接热影响区模拟组织研究

作者:吕孝根;刘洁;杨森;王新;李国平 刊名:焊接 上传者:施邦欣

【摘要】采用Cleeble 3800热模拟试验机对超级奥氏体不锈钢254SMo焊接热影响区进行模拟,研究了不同焊接热输入下其显微组织的变化,运用扫描电镜和能谱仪分析了析出相的形态及合金元素成分分布规律。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,由母材的9.12μm增加到热输人为4.0 kJ/mm时的18.56μm。当热输入达到1.5 kJ/mm时,奥氏体相界处开始析出颗粒状的σ相,随着热输入的增大σ相将会在边界上连续析出并使得晶界变宽。在奥氏体晶粒内部没有发现第二相的析出。

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另饧-丿,/,试研究 超级奥氏体不锈钢254SM0焊接热影响区模拟组织研究 太原科技大学材料科学与工程学院(03佣24) 吕孝根刘洁杨森王新 太原钢铁(集团)有限公司(030m1)李国平 摘要采用Gleeble 38佣热模拟试验机对超级奥氏体不锈钢254SM0焊接热影响区进行模拟,研究了不同焊接 热输人下其显微组织的变化,运用扫描电镜和能谱仪分析了析出相的形态及合金元素成分分布规律。试验结果表明,随着热输人的增加,奥氏体平均品粒尺寸逐渐增加,由母材的9.12 m增加到热输人为4,0 kJ/mrn时的区56 当热输人达到1.5 kJ/mm时,奥氏体相界处开始析出颗粒状的伊相,随着热输人的增大伊相将会在边界上连续析出并使得品界变宽。在奥氏体晶粒内部没有发现第二相的析出。 关键词:超级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:TG441.3 0前言 超级奥氏体不锈钢254sM0因其铬、镍、钼、氮等元素含量较高,具有对含氯离子介质极高的耐蚀性,如耐点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等能力,同时,由于氮与钼元素的协同作用,使其具有很高的耐点蚀当量(PREN 值尸一2,常用在对耐腐忡性要求严苛的设备中,特别是高氯离子环境。因此254SMo在机械、石油天然气、海水淡化、化学和能源行业等领域中的应用越来越广 254SM0的高合金元素含量,特别是高的MO含量,在赋予其优异耐蝕性能的同时,也导致有害析出相易于产生,如伊相和无相7。第二相是不锈钢中对性能影响最大的金属相,会严重破坏钢的力学性能、耐腐蚀性、焊接性等。加之焊接是一个快速加热和快速冷却的过程,过大的热输人不仅会使奥氏体品粒变得粗大、热影响区敏化温度变宽,还会析出一些金属间化合物,从而降低焊接接头的耐忡性和力学性能,特别在焊接 接头中最薄弱的焊接热影响区应更加重视8 前,国内外针对254sM0在固溶和时效处理条件下金属第二相析出已有不少研究11-13,但对于模拟焊接条件下热输人对焊接热影响区组织演变及第二相析出行为的影响却鲜有报道。而800 000 ℃是高温析出相的敏感温度,对热影响区组织性能有极大影响。鉴于此,将采用热模拟方法模拟超级奥氏体不锈钢254sM0的热影响区,以研究不同热输人、不同冷却时间8(热影响区从1 200 ℃冷却到800 ℃经历的时间)条件下热影响区中组织演变及第二相析出规律,以期为实际焊接及生产提供理论依据。 1试验材料与方法 试验材料为商业用超级奥氏体不锈钢254sM0板材,供货状态为热轧状态,其化学成分见表1。将板材切割为尺寸10 mm × 10 mm × 55 mm的试样,并在Gleeble3800热模拟试验机上进行焊接热影响区模拟试验。热模拟曲线模型采用Rykalin -21)曲线。 表1超级奥氏体不锈钢254SM0的化学成分(质量分数,%) C 0,021 Mn 0.73 0.45 S 0.0] 4 P 0.019 ;山西 Cr 19.98 18.] 6 MO 3.5 ] Cu 0.45 N 0.27 收稿日期:20巧一07一22 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)(20巧AA034301) 省自然基金(重点项目)(20140H闐2一3)。 焊接热模拟试验预热温度为200 ℃,加热速度为200 ℃ /s,峰值温度为1 3開℃,高温停留时间为1 s,不同热输人下的加热冷却曲线如图1所示。热模拟后的试样经磨样抛光后用饱和三氯化铁浓盐酸(5 g FeC13 2015年第12期27 ](巧 10.0 9.0 热输人0(k.J.mm-I) 图3不同热输人下254s№热影响区

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