雙相不銹鋼焊縫組織演變與腐蝕行為研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、雙相不銹鋼的微觀組織由鐵素體(α)與奧氏體(γ)兩相構(gòu)成,結(jié)合了鐵素體和奧氏體兩種不銹鋼的優(yōu)點。它的優(yōu)良性能取決于其微觀組織,鐵素體與奧氏體兩相比例接近1:1,且無有害二次相析出。然而焊接過程破壞了雙相不銹鋼的微觀組織,從而惡化了雙相不銹鋼的性能尤其是其優(yōu)良的鹵素離子環(huán)境下局部腐蝕抗力。雙相不銹鋼在400℃~1300℃溫度范圍內(nèi)除鐵素體和奧氏體兩相外還包括σ,χ,M23C6,Cr2N,γ2,α'等眾多析出相。在雙相不銹鋼高溫?zé)崽幚磉^程中

2、(1000℃~1250℃),存在兩相比例的調(diào)整與合金元素在兩相分配等問題,在中溫?zé)崽幚磉^程中(600℃~1000℃),存在眾多析出相的析出動力學(xué)問題。焊接的溫度范圍從室溫到熔點(1500℃以上)覆蓋了雙相不銹鋼高溫過程與中溫過程,因此即存在兩相平衡又存在各類析出相的析出問題。除此之外,焊接過程不同于一般熱處理的特殊之處體現(xiàn)在以下三個方面:a.焊縫熔合區(qū)是一個冶金凝固過程;b.焊縫所經(jīng)歷的熱過程是一個快速變溫過程;c.焊縫所經(jīng)歷的熱循環(huán)不

3、僅與焊接參數(shù)有關(guān)而且與熱影響區(qū)的位置有關(guān);這些焊接過程特殊性進一步加劇了雙相不銹鋼焊縫微觀組織的復(fù)雜性。焊接過程復(fù)雜性與焊縫組織復(fù)雜性使得雙相不銹鋼焊接研究非常困難。
   本論文研究了利用Gleeble熱模擬機模擬熱影響區(qū)所經(jīng)歷的熱循環(huán)過程與實際焊接過程中雙相不銹鋼微觀組織演變過程包括相比例、合金元素在兩相分配、二次有害析出相等問題,建了一系列針對雙相不銹鋼焊縫復(fù)雜組織局部腐蝕評價新方法與技術(shù)(包括臨界點蝕溫度、脈沖電位技術(shù)、

4、亞微米點蝕電流波動技術(shù)、雙環(huán)電化學(xué)再活化法)揭示了復(fù)雜組織的弱相區(qū),闡明了焊接工藝熱處理制度、組織演變與腐蝕規(guī)律三者之間的內(nèi)在聯(lián)系,為雙相不銹鋼焊接制度優(yōu)化、成分優(yōu)化、組織控制、焊后熱處理制度優(yōu)化等眾多方面提供科學(xué)依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐,具有重要的科學(xué)與工程應(yīng)用價值。
   (1)論文首先系統(tǒng)研究了超級雙相不銹鋼2507在等溫?zé)崽幚磉^程中包括高溫固溶(1000℃~1200℃)與中溫時效(900℃)微觀組織演變與相應(yīng)的腐蝕規(guī)律。闡明了高溫

5、區(qū)間兩相比例、合金元素分配與點蝕規(guī)律之間的內(nèi)在聯(lián)系,確定了最優(yōu)化的高溫固溶制度在1080℃。建立了超級雙相不銹鋼2507晶間腐蝕敏感性快速電化學(xué)評價方法DLEPR,并通過DLEPR揭示晶間腐蝕敏感性與中溫敏化過程金屬間析出相(σ,χ)析出動力學(xué)之間關(guān)系。研究表明2507晶間腐蝕敏感度Ra隨著900℃時效時間增加先增加后下降,在4h時Ra達到最大17%。Ra先增加是由于σ相析出增多產(chǎn)生更多貧鉻二次奧氏體相γ2導(dǎo)致,下降是由于鉻元素擴散自修

6、復(fù)效果所致。
   (2)利用Gleeble熱模擬機模擬焊接熱循環(huán)變溫過程對經(jīng)濟型雙相不銹鋼2304與超級雙相不銹鋼2507微觀組織演變及相應(yīng)的點蝕規(guī)律。系統(tǒng)研究了熱輸入或1350~800℃冷速對低合金和高合金兩種雙相不銹鋼微觀組織與點蝕規(guī)律的影響;研究了多道焊接熱循環(huán)過程中兩種2304雙相不銹鋼微觀組織演變與點蝕行為,闡明了焊接道數(shù)、合金成分,微觀組織和點蝕抗力之間的內(nèi)在聯(lián)系;研究了合金成分對雙相不銹鋼2304高溫?zé)嵊绊憛^(qū)組織

7、演變與腐蝕規(guī)律的影響,闡明了高溫?zé)嵊绊憛^(qū)點蝕性能和組織演變與鉻鎳當量比值的內(nèi)在聯(lián)系,最終對2304合金成分進行優(yōu)化設(shè)計。
   (3)研究三種實際雙相不銹鋼焊縫(等離子體弧焊縫、激光焊焊縫和鎢極氬弧焊焊縫)復(fù)雜微觀組織與點蝕性能,揭示了復(fù)雜焊縫組織中最弱區(qū)域為高溫?zé)嵊绊憛^(qū)的鐵素體相,并闡明了點蝕性能下降本質(zhì)原因是焊接非平衡過程中擴散不充分高溫?zé)嵊绊憛^(qū)的鐵素體相中鉻與鉬含量較母材低,并對比研究三種焊縫的差異。針對點蝕抗力下降明顯的

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