Duplex ruostumattoman teräksen vaikuttavia tekijöitä

Duplex-ruostumattoman teräksen hitsauslaatuun vaikuttavat tekijät näkyvät pääasiassa seuraavissa asioissa:
1. N-pitoisuuden vaikutus
Gómez de Salazar JM et ai. tutkittu suojakaasun eri N2-pitoisuuksien vaikutusta duplex-ruostumattoman teräksen ominaisuuksiin. Tulokset osoittavat, että N2:n osapaineen PN2 kasvaessa sekakaasussa typen massaosuus ω(N) hitsissä alkaa kasvaa nopeasti ja muuttuu sitten vähän, ja ferriittifaasipitoisuus φ( ) hitsissä kasvaa ω:n kanssa (N) kasvaa lineaarisesti, mutta φ( ):n vaikutus vetolujuuteen ja venymään on juuri päinvastainen kuin ω(N). Sama ferriittifaasipitoisuus φ ( ), perusmetallin vetolujuus ja venymä ovat suuremmat kuin hitsin. Tämä johtuu mikrorakenteen eroista. Liitoksen iskunkestävyyttä voidaan parantaa lisäämällä ruostumattoman duplex-teräksen hitsimetallin N-pitoisuutta, mikä johtuu hitsimetallin faasipitoisuuden kasvusta ja Cr2N-saostumisen vähenemisestä.
2. Lämmöntuoton vaikutus
Toisin kuin hitsausvyöhykkeellä, lämpövaikutusvyöhykkeen ω(N) ei muutu hitsauksen aikana, se on perusmetallin ω(N), joten tärkein rakenteeseen ja suorituskykyyn vaikuttava tekijä tällä hetkellä on lämmön syöttö. hitsauksen aikana. Kirjallisuuden mukaan hitsauksessa tulee valita sopiva linjaenergia. Jos lämmöntuonti on hitsauksen aikana liian suuri, hitsaussauman lämpövaikuttama vyöhyke kasvaa ja metallografinen rakenne on taipumus karkeaksi ja epäjärjestyneeksi, mikä johtaa haurastumiseen, joka ilmenee pääasiassa hitsauksen plastisuusindeksin alenemisena. hitsausliitos. Liian pieni hitsauslämmöntuotto aiheuttaa helposti kovettunutta rakennetta ja halkeamia, mikä on myös epäedullista HAZ:n iskunkestävyyden kannalta. Lisäksi kaikki jäähtymisnopeuteen vaikuttavat tekijät vaikuttavat HAZ:n iskunkestävyyteen, kuten levyn paksuus, sauman muoto jne.
3. σ vaihehaurastuminen
Ulkomaisessa kirjallisuudessa esitellään uudelleenkuumentamisen aiheuttamaa duplex-ruostumattoman teräksen ja sen hitsausmetallin σ-vaihehaurautta. Epäjalometallin ja hitsimetallin kuumennusprosessin aikana faasista muodostuu ensin hienoa sekundaarista austeniittia *, jonka jälkeen σ-faasi saostuu. Tulokset osoittavat, että hauras halkeilu tapahtuu σ-vaiheessa sekä matriisin ja σ-vaiheen rajapinnassa. Perusmetallin murtumispinnan tarkkailu osoittaa, että σ-vaiheen ympärillä on kuoppia. Vaiheen laajan alueen vuoksi muodostuu suuri määrä σ-vaiheita. Sitkeys vähenee, mutta -faasi-alue hitsauksessa on pieni ja murtuma näyttää edelleen hauraalta. Vain pieni määrä σ-faasin muodostumista riittää aiheuttamaan hitsimetallin sitkeyden heikkenemisen. Siksi σ-vaiheen haurastumistaipumus hitsimetallissa on paljon suurempi kuin perusmateriaalissa.
4. Vedyn aiheuttama halkeilu
Duplex-ruostumattomasta teräksestä valmistettujen hitsausliitosten vetyhaurastuminen tapahtuu yleensä vaiheessa, ja herkkyys vetyhaurastumiselle kasvaa huippulämpötilan noustessa hitsauksen aikana. Sen mikrorakenteen muutos on: huippulämpötila nousee, faasipitoisuus laskee, faasipitoisuus kasvaa ja faasin rajalta ja sisältä saostuvan Cr2N:n määrä kasvaa, jolloin vetyhaurastuminen tapahtuu helposti.
5. Jännityskorroosiohalkeilu
Halkeamat sekä perusmetallissa että hitsausmetallissa alkavat /-rajapinnan -vaiheen puolella ja etenevät -vaiheen sisällä. Austeniitti ( ) toimii esteenä halkeamien leviämiselle, koska se on luontaisesti alhainen herkkyys vetyhaurastumiselle. Koska DSS sisältää tietyn määrän austeniittia, sen taipumus jännityskorroosiohalkeamiseen on pieni.
6. Pitting-ongelmat
Pistekorroosionkestävyys on ruostumattoman duplex-teräksen tärkeä ominaisuus, joka liittyy läheisesti sen kemialliseen koostumukseen ja mikrorakenteeseen. Pitting tapahtuu yleensä /-rajapinnassa, joten sen katsotaan olevan *-vaihe vaiheen ja vaiheen välillä. Tämä tarkoittaa, että *-vaiheen Cr-pitoisuus on pienempi kuin faasin. *-faasin ja faasin koostumus on erilainen, koska Cr- ja Mo-pitoisuus *-faasissa on pienempi kuin alkuvaiheessa. Lisätutkimukset ovat osoittaneet, että pienemmän typen teräksen pistesyvyys on herkempi jäähtymisnopeudelle. Siksi hitsattaessa duplex-ruostumatonta terästä, jonka N-pitoisuus on alhainen, jäähdytysnopeuden säätö on tiukempaa. Duplex ruostumattoman teräksen hitsausprosessissa hitsauslinjan energian kohtuullinen hallinta on avain laadukkaiden ruostumattoman teräksen duplex-liitosten saamiseksi. Jos linjaenergia on liian pieni, hitsimetallin ja lämpövaikutusalueen jäähtymisnopeus on liian nopea, eikä austeniitti saostu ajoissa, jolloin ferriittifaasin pitoisuus rakenteessa kasvaa; jos linjaenergia on liian suuri, vaikka riittävä määrä austeniittia, mutta se aiheuttaa myös ferriittirakeiden kasvua lämpövaikutusalueella ja haitallisten faasien, kuten σ, saostumista. Yleensä elektrodikaarihitsaus (Shieded Metal Arc Welding, SMAW), volframikaarihitsaus (Gas Tungsten Arc Welding, GTAW), täytehitsaus (Flux-Cored WireArc Welding, FCAW) ja plasmakaarihitsaus (Plasma Arc Welding, PAW) ja muita hitsausmenetelmiä voidaan käyttää duplex-ruostumattoman teräksen hitsaukseen, eikä niitä yleensä tarvitse suorittaa esilämmitystoimenpiteitä ennen hitsausta, eikä niitä tarvitse lämpökäsittelyä hitsauksen jälkeen.