浙江至德鋼業(yè)有限公司對雙相不銹鋼焊接熱影響區(qū)（HAZ)的相轉(zhuǎn)變及析出相分析結(jié)果如下：

1. 熱影響區(qū)相變特點(diǎn)

  雙相及超級雙相不銹鋼在供貨狀態(tài)（通常是1050~1100℃水淬固熔處理），其相比例是F:A=50:50,這是由其化學(xué)成分和熱處理工藝決定的理想狀態(tài)。而焊接是一個(gè)再加熱過程，全部熱循環(huán)包括加熱和冷卻兩個(gè)階段，在加熱階段將發(fā)生奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變，在緊鄰焊縫熔合線的1370℃以上部分，將形成以鐵素體為主或完全鐵素體的組織。而在隨后冷卻階段再次發(fā)生鐵素體→奧氏體的轉(zhuǎn)變，但這一轉(zhuǎn)變通常不能達(dá)到未焊之前F:A=50:50的理想相比例，這是因?yàn)楹附訜嵫h(huán)進(jìn)行得很快，焊后自然狀態(tài)不能充分完成鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的過程。一般熱影響區(qū)達(dá)到30%以上的奧氏體即可認(rèn)為達(dá)到了符合要求的相比例（如圖2-15).因?yàn)閵W氏體通常在鐵素體晶內(nèi)和晶界形成并環(huán)繞鐵素體，就可滿足防止鐵素體晶粒長大以及改善HAZ的塑性和耐蝕性能的要求。

  熱影響區(qū)的相比例與焊接熱輸入有密切關(guān)系，采用高熱輸入焊接時(shí)，熱影響區(qū)在高溫停留的時(shí)間較長，有利于F→A轉(zhuǎn)變，從而對保證熱影響區(qū)的相比例有利，當(dāng)焊接接頭需要二道以上的多道多層焊時(shí)，焊接熱影響區(qū)經(jīng)過二次以上的循環(huán)，從而增加了高溫1000℃以上停留時(shí)間，更有利于F→A的進(jìn)一步轉(zhuǎn)變，熱影響區(qū)的性能更加理想。采用低熱輸入焊厚截面的工件時(shí)，熱影響區(qū)可能得到過量的鐵素體。因此控制焊接熱輸入，是保證焊接接頭性能的最重要的措施，所以從改善熱影響區(qū)性能來看也要嚴(yán)格控制焊接規(guī)范。

2. 析出相

  雙相不銹鋼在溫度低于1000~280℃的范圍內(nèi)、不會發(fā)生F→A的轉(zhuǎn)變，但有可能析出有害的金屬間化合物、碳化物、氮化物等。圖2-16是22.5.3雙相不銹鋼的等溫轉(zhuǎn)變（TTT)圖，表明在HAZ溫度降到1000℃以下有可能發(fā)生的析出相情況。圖2-17是超級雙相鋼連續(xù)冷卻時(shí)的冷卻速度和析出相的關(guān)系。

  在1000~600℃之間可能析出X、σ相以及Cr₂N 特別是X析出時(shí)間更短（見圖2-17)。如圖中所示的冷卻速度1000℃/h和650℃/h，X、σ相來得及析出，所以為了防止X、σ相的析出，在低于1000℃以后冷卻速度應(yīng)當(dāng)很快。而現(xiàn)代雙相不銹鋼的碳含量控制得均很低（通常實(shí)際產(chǎn)品C≤0.02%),因此熱影響區(qū)的Cr₂₃C₆的析出并不突出。Cr₂N、C+N這類氮化物在鐵素體基體上和晶界形成可引起脆化，這種情況往往是由于鐵素體相中過飽和的氮的影響。通常含氮高的2507超級雙相鋼HAZ發(fā)現(xiàn)Cr₂N、CrN的機(jī)會多一些。

  多道焊接時(shí)，HAZ多次經(jīng)受熱循環(huán)的影響，其受熱時(shí)間是累計(jì)的，所以有害的金屬間化合物（σ、X)氮化物的析出更加容易。

  在500~280℃的溫度范圍內(nèi)會引起α'相形成的有序化轉(zhuǎn)變過程，但需要較長的保溫時(shí)間。在475℃時(shí)轉(zhuǎn)變過程時(shí)間最短，在280℃溫度條件下雙相和超級雙相不銹鋼焊縫金屬長時(shí)間（超過10000 h)保溫，表現(xiàn)出嚴(yán)重脆化現(xiàn)象。說明雙相鋼焊件的使用溫度不應(yīng)超過280℃。

  綜上所述，雙相不銹鋼的焊接比較復(fù)雜。無論是對于焊縫還是焊接熱影響區(qū)，都希望焊后在高溫區(qū)的冷卻速度不要過快，以便于鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變（最好形成30%以上的奧氏體）。而同時(shí)又希望焊后在低溫（1000℃以下）階段冷卻速度要盡可能快，防止有害的金屬間化合物的析出。為此通常是在遵照表2-16推薦的焊接熱輸人基礎(chǔ)上，根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)、鋼材的厚度、接頭形式、焊接工藝制定焊接規(guī)范，通過工藝試驗(yàn)或工藝評定，最終選擇合適的焊接參數(shù)。