铁素体不锈钢被认为有更好的耐应力腐蚀开裂以及优越的耐点蚀和缝隙腐蚀比奥氏体品种(氯环境中 1- - - - - - 3]。他们也有额外的属性优势奥氏体等领域改善切削加工性能,较高的热导率,低的热膨胀( 4]。这些等级提供节约成本的大约一半的百分之一奥氏体的成绩,因此,有吸引力的替代奥氏体( 5]。然而,铁素体是迄今为止很少用于工程应用,因为焊接是减少他们的韧性和延展性 6]。这是在第一代铁素体中铬铁素体年级最多包含0.12 wt。提升%碳和wt。%铬。减少属性在焊接部分是由于强烈的晶粒粗化引起的热量输入和冷却动态焊接过程中。减少在延性和韧性铁素体不锈钢焊缝是由耐腐蚀的损失加剧地区焊接部分,特别是相邻焊缝接口,称为HTHAZ已被加热到950°C的温度在该地区在焊接热循环( 4]。铁素体不锈钢的焊接在这种情况下被认为是敏感和代表一个国家的钢铁大大容易最终晶间腐蚀和应力腐蚀开裂( 7- - - - - - 10]。这种情况是由于的存在在晶界贫铬区( 9]。

采取了不同的焊接技术来控制晶粒粗化的铁素体不锈钢焊接与控制热输入的焦点及其转移动态焊接过程中( 11]。促成这一努力,Amuda Mridha [ 12]报道的采用低温冷却通过增强对流的液态氮的控制粮食符合美国钢铁协会的430铁素体不锈钢焊接结构。研究表明,低温焊接冷却可以实现40%的晶粒细化焊缝部分。然而,这种策略的研究影响敏感的铁素体不锈钢焊接尚未进行。使用低温冷却可能改变了马氏体含量是一个关键组成部分的HTHAZ确定易致敏在铁素体不锈钢的成绩 4, 13]。因此,在本文中,一个探索性研究低温冷却的影响在中铬的敏化行为与商业级对应的铁素体不锈钢焊缝符合美国钢铁协会的430报告。预计当前的工作将提供一个洞察增强对流冷却的效果对晶间腐蚀的敏感性在这种等级的铁素体不锈钢的焊接。

退火冷轧钢板,1.5毫米厚,削减从1 m×1 m符合美国钢铁协会的430铁素体不锈钢板到所需测试的尺寸大小65 mm×25毫米使用Sunfluid液压剪切机,300型D / 10。贱金属的化学成分提供的供应商和补充能量色散x射线荧光光谱在桌子上 1。Kaltenhauser铁氧体因素(KFF),计算( 1),也包括在表中。因子提供了一个敏感的可能性的数值范围在不同等级的铁素体不锈钢 14]: (1) 凯萨 = Cr + 6 如果 + 8 “透明国际” + 4 莫 + 2 艾尔 - - - - - - 4 0 C + N - - - - - - 2 锰 - - - - - - 4 倪 wt 。 % 。 为了检查增强对流的影响通过低温冷却的微观结构和致敏电阻HTHAZ相邻焊缝界面三种不同热输入条件被认为是90年的焊接电流和焊接速度的2.5,和3.5 mm / s,分别使用一个常数弧电压30 V。两条溪流焊缝跟踪生产;一群跟踪样品生产直接暴露于液氮焊后,而另一个流生产和正常条件下冷却作为控制焊缝跟踪调查。因此,总共六个焊缝样本。融化条件用于调查提供了表 2。

直流负极性与氩屏蔽电极的流量使用0.72升/分钟。电极负极性采用集中大部分工件焊接热量和限制电极加热通过钨电极从而减少热量损失。实际的热输入工件计算使用( 2东方国家的人(提出) 15]: (2) 嗨 = η V 我 ν , 在哪里 η =效率, 我 =目前, V =电压, ν =焊接速度mm / s。

横向样品进行金相分析和敏感试验使用放电从焊缝试样电火花加工(EDM)。样本地1000丸大小和抛光镜面抛光使用1 μmα凝聚氧化铝悬浮液粘贴。敏化评估使用10%草酸电解液在实践中所描述的 W ASTM a763 - 93 ( 16];样本随后检查下尼康Epiphot 200型金相显微镜结合图像分析软件确定每个焊缝马氏体的体积分数。

所需的时间上的一个点焊接接口从1500°- 800°C冷却, Δ t 15 / 8 从计算( 3基于薄板(罗森塔尔传导热流模型 17]: (3) Δ t 15 / 8 = 问 / ν 2 4 π λ ρ c d 2 θ 2 , 在哪里 问 热通量( W ), λ 是符合美国钢铁协会的430铁素体不锈钢的导热系数(J / s / m /°C), ρ c 是单位体积比热容(J / m³/°C), d 材料的厚度(毫米),然后呢 θ₂是相关的无量纲热梯度的过程。

冷却时间被用来估计冷却速率( T ′ )这一点经验的HTHAZ以下方程: (4) T 15 / 8 ′ = 700年 Δ t 15 / 8 。 1500°-800°C的温度范围代表液相线的间隔点对点略低于奥氏体阶段,如图 1;因此,它包括固态转换的范围 δ铁素体奥氏体。

铁素体不锈钢材料的成分分析表 1表明,该材料属于中等品位为0.12 wt铬。%碳。的垂直部分Fe-Cr-C这种等级的铁素体不锈钢的三元图,如图 1表明,0.12 wt。%C,under equilibrium cooling, the steel will transform partially to austenite from the 一个 5 温度,通过 δ + γ 双期地区到奥氏体转变温度( T 年代 )。超过这个温度,铁素体奥氏体转换。这种环境温度铁氧体是过饱和的碳;因此,多余的碳和铬碳化物沉淀促进晶间腐蚀在充满敌意的环境( 4]。然而,在熔焊,冷却序列是遥远的平衡机制;它包括快速冷却率。

因此,任何奥氏体上形成冷却通过 δ + γ 双相区马氏体在变换 米 年代 温度,如图 2,这说明了典型冷却序列 δ铁素体, γ HTHAZ。路径图中aa接近冷却序列在焊接过程中,bb代表,在平衡冷却。因此,HTHAZ接近焊缝界面的微观组织由铁素体矩阵包围一个晶界马氏体网络。凯萨值计算( 1),表中列出 1同样预测马氏体的存在在HTHAZ冷却以降低温度。

光学微结构的HTHAZ焊接部分如图 3。图显示两阶段由晶界马氏体铁素体矩阵网络。马氏体形成的高温奥氏体作为碳汇,考虑大量的碳排放的解决方案。然而,碳的数量保持在铁素体的解决方案取决于马氏体的体积百分比是由热量输入和冷却率。

马氏体含量的HTHAZ焊接用点估算技术和测量结果如图 4。这个数字显示,欧元区的马氏体含量增加热输入增加。然而,低温焊接冷却导致马氏体含量的减少。马氏体含量的增加与减少热输入增加是由于冷却速率与高热量输入特别是在1290 J /毫米允许更长时间的 δ + γ 双相区。这鼓励更多的高温奥氏体的形成,最终转换后马氏体 米 年代 温度是交叉( 19]。这个假定同样报道了Glover et al。 20.)是负责更多的马氏体的存在焊缝金属在从高温冷却。

相反,随着低温焊接冷却,冷却速率增加而不是减少热量输入但由于对流效应的液态氮双阶段地区缩短了时间,抑制δ铁素体向奥氏体的变换。减少高温奥氏体的量相应减少导致马氏体含量约20% HTHAZ,无论热输入。

热输入的影响和低温冷却的冷却速率HTHAZ如图 5。图表明,随着热输入增加了冷却速率降低。图同样显示,相同级别的热输入,cryocooled焊接经验更高的冷却速率,几乎两倍的传统的焊接。显然,这将影响转换双相区和占马氏体含量的相对变化如图 4。然而,宽差异的经验丰富的低温冷却,冷却速率焊缝和常规焊接减少随着热输入增加,下降到100°C 1296 J /毫米/分钟。

但这收敛的冷却率1296 J / mm似乎并没有任何重大影响马氏体的体积在HTHAZ这个特殊的热输入。

在草酸电解蚀刻结构测试方法在实践中W进行分类,ASTM a763 - 93为可接受的或不可接受的,这取决于晶界的状态。详细的分类总结了表 3。这种分类用于屏幕蚀刻HTHAZ微观结构的焊接部分对晶间腐蚀的敏感性。

HTHAZs的微观结构在不同条件下的热输入和低温冷却,以电解蚀刻在10%草酸6 V 60年代,给出数据 6和 7,分别。图的蚀刻微观结构 6在晶界显示部分和不连续的沟渠。然而随着热输入增加减少晶界表现出了结构。在432 J /毫米,约37%的晶界是抛弃了,这减少了不到20%在1290 J /毫米。此外,沟渠出现在ferrite-ferrite晶界,而断断续续的攻击明显ferrite-martensite接口。

图 7表明,在低温冷却焊接,晶界是相同级别的抛弃了相对传统的焊接热输入。抛弃了晶界增加在这些焊缝从21%到65%在432年和1296年J /毫米,分别。更重要的是观察到更多的沟渠上发生ferrite-martensite晶界比传统的焊接。微观结构的箭头指向了边界的两个焊接。组织通常是可以接受的基于ASTM标准a763 - 93因为没有单粒完全包围沟渠分类的条件列在表中 3,虽然在场的低温冷却焊接更高层次的沟渠相对传统的焊接。

抛弃在这项研究中观察到的程度是一个函数的冶金相平衡HTHAZ由于热输入的影响以及冷却动力学。以非常低的热输入,如图 5,冷却速率高(每分钟数百人)、双相地区所花费的时间是短暂的,这降低了奥氏体的体积分数,在高温下形成的。

因此,环境温度的马氏体微观结构的数量相应减少。生成的铁素体组织成为过饱和的碳。多余的铁素体中碳最终沉淀为碳化铬基本上ferrite-ferrite晶界比ferrite-martensite晶界。

然而,随着热输入的增加,冷却速率降低;这允许转换中 δ + γ 双相区和HTHAZ更多的奥氏体形成。奥氏体吸收多余的碳和转换马氏体在温度低于女士(图 2),保留到环境条件在铁素体HTHAZ晶界马氏体网络。这种马氏体可以防止一个连续的发展网络的贫铬区微观结构。此外,较慢的冷却焊后在更高的热量输入允许铁氧体阶段降低通过铬的扩散从室内到任何贫铬区 10]。这可能解释了低水平的抛弃了结构中观察到的焊缝在1296 J /毫米。然而,随着低温冷却,冷却速率大约是传统焊接的两倍;这几乎抑制奥氏体HTHAZ冷却通过成核和生长 δ + γ 双相场导致低的室温马氏体体积百分比。这是明显的在图 7这显示了一个薄的马氏体网络与网络在图 6。马氏体的体积百分比低,薄网络cryotreated焊缝鼓励更高过度饱和的碳在铁素体相的形成碳化铬导致铬HTHAZ损耗和更大的抛弃了结构。此外,高冷却速率与低温冷却也阻止了铬的反扩散枯竭地区毗邻chromium-rich碳化物。因此,抛弃了结构水平cryotreated焊缝高于常规焊接相同的比较级的热输入。

一个探索性研究低温冷却的敏化行为的影响中铬铁素体不锈钢焊接已经进行。研究建立了以下。 (我)

低热量输入焊接条件抑制奥氏体形成和鼓励的形成很大程度上铁素体组织的HTHAZ容易碳化铬沉淀由于过度饱和的碳铁素体。