双相不锈钢材料耐腐蚀性和力学性能分析

浙江宏盛特钢有限公司发现具有优异综合力学性能和耐腐蚀性的双相不锈钢，在实际生产中将有逐步取代单相不锈钢的趋势。双相不锈钢以其优越的耐氯离子腐蚀特性，在海洋开发等工业领域中起着举足轻重的作用，这给双相不锈钢的开发应用提供了广阔空间。在实际生产中，为了优化焊接结构设计，降低生产成本，最大限度地发挥不同材料的性能，经�；嵊龅剿嗖恍飧钟胍熘纸鹗舻暮附�。

目前关于2205双相不锈钢与异种金属的焊接性研究主要集中在焊接工艺评定，而有关异种接头的组织结构与性能之间的关系研究不多，特别是2205与异种金属接头的形成机理更是少见有文献报道。本课题以工业上应用较广泛的2205双相不锈钢与304奥氏体不锈钢、以及2205双相不锈钢与Q235A碳钢异种金属组合作为研究对象，分别采用钨极氩弧焊、焊条电弧焊等焊接方法，选择合适的焊接材料和坡口形式进行焊接工艺试验。对获得的接头进行力学性能测试，优化试验条件下的焊接工艺参数；通过对获得的接头进行微观组织结构分析，探讨焊接接头的形成机理。通过试验研究，要求焊缝具有合理的双相组织，从而使整个接头具有良好的性能。

在试验研究过程中，拟解决的关键问题有：

1. 双相比的控制当组织中铁素体相含量和奥氏体相含量各接近50%时，接头的性能最好，因此，如何控制焊缝组织中具有适宜的双相比例是保证焊接质量的关键；

2. 碳元素的迁移由于双相不锈钢中的含碳量较低，与含碳量相对较高的碳钢进行焊接时，会形成碳迁移过渡层，降低焊接结构的使用可靠性，因此，在焊接过程中应选择合适的焊接材料，并尽量减少过渡层的宽度；

3. 热裂纹的形成在焊接过程中由于两种材料的线膨胀系数不同，在凝固过程中可能形成较大的拉应力，导致热裂纹的形成；

4. 脆性相的析出热膨胀系数不同的异种钢，在焊接热循环作用下可能形成凝固过渡层，该区域聚集着M、类马氏体、碳化物等脆性相，这些脆性相对冷裂纹极为敏感，直接影响接头焊缝的强度。

浙江宏盛特钢有限公司研究目标以企业实际应用为出发点，焊接方法和焊接工艺的选择应在保证焊接接头质量的前提下，尽可能降低生产成本，节约能源，并同时兼顾生产效率，以给工业生产提供强有力的技术支持，主要研究内容如下：

1. 2205双相不锈钢与304奥氏体不锈钢、2205双相不锈钢与Q235碳钢异种钢的焊接工艺研究。分别采用焊条电弧焊和钨极氩弧焊工艺，并选用合适的填充材料对异种钢进行焊接试验，结合对获得接头进行性能测试和微观组织分析，优化试验条件下的焊接工艺参数，以获得高质量的异种钢焊接接头。

2. 对获得的异种钢焊接接头进行力学性能测试，包括拉伸性能以及显微硬度。

3. 异种钢焊接接头的微观组织结构分析，采用光学金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）分析测试手段，对异种金属焊接区的元素分布、相结构类型、焊接区的组织结构、结合状态及断口形貌进行观察与分析。

4. 异种金属接头的耐腐蚀性能测试，根据企业的实际需要，该焊接接头将应用于有一定腐蚀性的环境中，因此，需要对异种金属焊接接头进行耐腐蚀性研究。分别采用化学浸泡法和三电极体系电化学测试方法对接头焊缝金属进行耐点蚀性能测试。

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