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基體馬氏體含量對雙相不銹鋼焊接接頭顯微組織和顯微硬度的影響
發布者:不銹鋼管廠(www.870701.tw) 發布時間:2020/2/25 閱讀:313

 兩種雙相不銹鋼焊接接頭經化學腐蝕后,可見焊接接頭的熔合區和熱影響區界限清晰,圖給出的是利用光學顯微鏡觀察兩種基體馬氏體含量的雙相不銹鋼焊接接頭的顯微組織較為細致的分區。如圖所示,兩種焊接接頭由熔合區、粗晶區、細晶區、混晶區以及回火區組成。進一步將焊接接頭劃分為由熔合區、粗晶區和細晶區組成的全馬氏體區以及由混晶區和回火區組成的不完全相變區。由于1000MPa級雙相不銹鋼的Ms點低于800MPa級雙相不銹鋼,在焊接熱循環的作用下生成了更多的馬氏體,其全馬氏體區的寬度為1592.6μm大于800MPa級雙相不銹鋼焊接接頭的全馬氏體區域的寬度1411.0μm。

 

  兩種試驗鋼焊接接頭顯微組織具有相似的變化規律,因此本文以800MPa級雙相不銹鋼焊接接頭為例對顯微組織進行分析。圖給出的是熔合區的顯微組織,在激光焊接過程中該區域的峰值溫度超過1350℃,該區域的金屬將發生液化、凝固及固體相變,在極快的冷卻速度下(103~105℃/s),柱狀晶由熔池邊界向焊縫中心快速生長,形成具有明顯方向性的板條馬氏體組織。粗晶區的峰值溫度超過了奧氏體粗化溫度,導致奧氏體晶粒嚴重長大,母材組織在焊接熱循環過程中被完全奧氏體化后在極快的冷卻速度下獲得了組織粗大的板條馬氏體組織,如圖所示;細晶區由于冷卻速度相對較慢且峰值溫度未達馬氏體粗化溫度,相變時奧氏體則轉變為較細的板條馬氏體,如圖所示。進一步對兩種試驗鋼焊接接頭不完全相變區域進行組織對比分析。兩種焊接接頭的混晶區由于離熱源較遠,其峰值溫度在Ac1和Ac3之間分別約為694~862℃和694~858℃,Ac1和Ac3基本一致。雙相不銹鋼母材中原有的馬氏體和部分鐵素體經歷兩次相變重結晶生成新的馬氏體和組織細化的鐵素體,如圖所示。因此,該區域的組織類型有:①因奧氏體相變而新形成的細晶鐵素體;②母材中原有的鐵素體;③母材中原有的馬氏體經奧氏體相變形成新的馬氏體。兩種焊接接頭混晶區的組織類型也一致,分別為馬氏體、鐵素體以及細晶鐵素體。


 如圖所示為兩種試驗鋼焊接接頭的回火區。由于該區域距離焊縫中心位置最遠靠近母材其峰值溫度較低,母材中的鐵素體在該峰值溫度下未發生相變在焊接過程中保持原始的組織形態。而母材中的馬氏體在焊接過程中受焊接熱循環的作用下發生回火,島狀馬氏體界面中有明顯的碳化物析出,進而形成了較軟的回火馬氏體,并且由于1000MPa級雙相不銹鋼基體母材中更高的馬氏體體積分數導致其回火區的回火馬氏體體積分數明顯大于800MPa級雙相不銹鋼,如圖所示。圖給出了兩種不同試驗鋼焊接接頭的顯微硬度分布圖。由上一節顯微組織分析可知,在激光焊接過程中兩種焊接接頭在熔合區、粗晶區和細晶區的組織為板條馬氏體組織,從而導致兩個焊接接頭熔合區和完全相變區的顯微硬度均明顯大于母材,如圖所示。對不完全相變區顯微硬度進行分析,發現兩個焊接接頭不完全相變區均出現顯微硬度明顯下降的軟化現象,1000MPa級雙相不銹鋼焊接接頭的不完全相變區的寬度及顯微硬度降幅最大分別達624μm和9.8%大于800MPa級雙相不銹鋼焊接接頭的399μm和5.7%,如圖中所示。結合上一節不完全相變區的顯微組織分析結果可知,一方面由于兩種焊接接頭的混晶區中鐵素體含量的增加以及回火區中出現較軟的回火馬氏體,位錯密度降低且析出大量碳化物,導致了兩種焊接接頭不完全相變區的顯微硬度明顯低于母材;另一方面隨著基體馬氏體含量的提高,1000MPa級雙相不銹鋼焊接接頭回火區更多的馬氏體在焊接熱循環中發生回火導致回火馬氏體體積分數增大,軟化程度更高。

 

 

 

 
 

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