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不锈钢焊缝金属结晶时的偏析
2010/10/8 8:36:02 来源:51网络采购 点击:500次
内容摘要:不锈钢焊缝金属结晶时的偏析
偏析对材料的性能会产生一系列不利的影响:比如,热裂纹的产生根本上来说是由于某些元素(特别是硫、磷等)的偏析而形成低熔点物质在结晶将近终了时形成液态薄膜所致;气孔的产生从根本上来说是由于某些物质(如一些O2、H2、CO等气体)的偏析而析出气泡排不出去所造成的;偏析还会造成化学成分和组织的不均匀性;造成产生我们不希望的组织(如产生非金属夹杂物、金属间化合物等一些脆性相);会改变组织转变的一般条件等,以致于危害各种性能(如力学性能、耐腐蚀性能等)。因此,研究焊缝金属结晶时偏析的形成规律、影响因素及其后果都是很重要的。但是,这一问题本书不可能做出详尽的分析和论述。
更为严酷的是:与普通钢相比,不锈钢焊缝金属结晶时所产生的偏析更为复杂,且不能通过热处理、扩散退火或其他任何固溶处理的方法消除或减少。因此,偏析最终会存在于焊缝金属中。
在Fe-Cr-Ni三元系合金中,一次结晶组织不同,偏析也不相同。一次结晶组织为δ铁素体与一次结晶组织为奥氏体,其偏析方向是不同的。一次结晶组织为δ铁素体时,结晶出的铁素体为富铬贫镍相,而熔液中则为富镍贫铬相。也就是说,在一次结晶组织为δ铁素体时,镍与铬的偏析是相反的。在一次结晶组织为奥氏体时,结晶组织时贫铬贫镍相,而熔液中则为富镍富铬相。
不锈钢焊缝金属结晶时的偏析与其及结晶类型有密切关系。从图1-32中可以看出,四种不同的结晶类型导致不同类型的偏析。如图1-32a那样结晶为单相奥氏体时,由于偏析的作用,在晶体中央铬和镍的浓度都较低,而晶界的浓度都较高;如图1-32b那样结晶为奥氏体-铁素体时,其中央也如图1-32a结晶为单相奥氏体时相似,铬和镍的浓度都较低,但由于结晶后期结晶组织为δ铁素体,则偏析的晶体方向和大小都有一个大的飞跃,即铬升镍降;而如图1-32c那样结晶为铁素体-奥氏体时,由于先结晶组织为δ铁素体,晶体中央为富铬和贫镍区,然后由于熔液中镍的富集,后期结晶为奥氏体,又与图1-32a奥氏体时相似,结晶终了时,晶界铬和镍的浓度都较高;又如1-32d那样,结晶为单相铁素体时,晶体中央为富铬贫镍区,在结晶后期,树枝状晶晶界的成分与熔液中相近,为贫铬富镍区。可见,结晶类型不同,偏析也不一样。
必须注意硫、磷、硅、硼这些元素在奥氏体中的溶解度比在δ铁素体中小的现象,由于会导致它们在熔液中偏析,因此,其在奥氏体中比在δ铁素体中偏析大,危害作用也更大。
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