2010/10/8 14:52:23
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内容摘要:不锈钢焊缝金属的δ-γ转变
在不锈钢焊缝金属中δ-γ转变与钢中铁素体形成元素与奥氏体形成元素(即Cr
eq和Ni
eq)之间的比例存在直接的关系,如图1-31中示意图所表示的那样,它是不锈钢焊缝金属结晶和δ-γ转变的示意图。
冷却速度也会对δ-γ转变有明显的影响。随着冷却速度的提高δ→γ转变的起始温度逐渐降低,且过冷度增加,这就导致了残留的一次δ铁素体的增加。图1-39所示为冷却速度v
12/8(即从1200℃冷却到800℃的平均冷却速度)和冷却时间t
12/8(即从1200℃冷却到800℃的冷却时间)对残留的一次δ铁素体的影响。因为δ→γ转变主要发生在从1200℃冷却到800℃的温度范围内。
在上述各种条件下,不仅一次δ铁素体的含量有所不同,而且形态各异。当一次δ铁素体的含量较少时(即Cr
eq/ Ni
eq之比较小时),一次δ铁素体呈网状分布于细小的奥氏体晶粒之间,如图1-40a。随着一次δ铁素体的增多,则铁素体会呈蠕虫状分布于奥氏体晶粒之间,如图1-40b和图1-40c。随着Cr
eq/ Ni
eq之比的进一步增加,一次δ铁素体也增多,出现了全部结晶为一次δ铁素体的焊缝金属,在随后的冷却过程中发生δ→γ转变产生的板条状奥氏体,如图1-40d所示。对于残留的一次δ铁素体的含量不仅受到Cr
eq/ Ni
eq之比的影响,其冷却速度的影响也很大,如图1-39所示。可以看到,冷却速度较大的焊缝底部的一次δ铁素体的含量不仅高,而且粗大;而冷却速度较小的焊缝中心的一次δ铁素体的含量不仅较低,而且较细。从上面可以看到,随着一次δ铁素体的增多,其晶粒也增大。
上述这种δ→γ转变,从图1-36的舍夫勒图中可以看到,它是在右侧Cr
eq较高时才能发生的。上述五种情况在图1-31从左至右反映的是图1-36从上到下的情况。由于本段只是讲δ→γ转变,它是发生在图1-32中A+F(δ)区域内。如果再提高Cr
eq/ Ni
eq之比,将不会发生δ→γ转变,成为单相一次δ铁素体组织。可以概而言之,在高铬区域,随着镍含量的降低,焊缝金属组织则由AA-AF-FF的方向转变。这里的铁素体都是一次δ铁素体,而奥氏体则是随Ni
eq的降低,有一个由一次奥氏体向由δ→γ转变而形成的二次奥氏体的转变。且随Ni
eq的降低,由δ→γ转变而形成的二次奥氏体,又有一个从无到有,再到无的过程。或者说是由无到少,逐步增多,而后又逐步减少,以至于再到无的过程。
表1-2给出了两种不同成分的不锈钢中加入合金元素对δ铁素体含量的变化的平均值,由此可见合金元素对δ→γ转变的影响。
通过向焊缝金属中加入氮,可以减少焊道中由于冷却速度不同而引起的δ铁素体含量的差异。图1-42所示为加入氮的不锈钢焊缝金属的宏观组织形貌,图1-38所示是与之成分相近但含氮较少的不锈钢焊缝金属的宏观组织形貌。可以明显看出在焊道中加入氮对不锈钢焊缝金属中δ铁素体的均匀分布具有积极的作用。
表1-2 加入合金元素的质量分数对δ铁素体体积分数变化的影响 (%)
δ铁素体体积分数的变化
合金元素名称 |
基体为0.10C-12.0Cr |
基体为0.10C-17.0Cr-4.0Ni |
0.10 |
1.00 |
0.10 |
1.00 |
N |
-22 |
- |
-20 |
- |
C |
-21 |
- |
-18 |
- |
Ni |
- |
-20 |
- |
-10 |
Co |
- |
-7 |
- |
-6 |
Cu |
- |
-7 |
- |
-3 |
Mn |
- |
-6 |
- |
-1 |
Si |
- |
+6 |
- |
+8 |
Mo |
- |
+5 |
- |
+11 |
Cr |
- |
+14 |
- |
+15 |
Va |
- |
+18 |
- |
+19 |
Ai |
- |
+54 |
- |
+38 |
W |
- |
- |
- |
+8 |
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