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SAF2507超级双相不锈钢焊接接头的显微硬度分析
发布者: 发布时间:2020/10/27 阅读:216

 LBW焊接接头显微硬度变化趋势如图所示,焊缝区域的整体硬度远高于母材,显微硬度的极值出现在焊缝中心位置附近,达到363HV,整个焊缝区域的平均显微硬度约为338Hv。母材区域的显微硬度较为平均,硬度值均在296HV上下。焊接冷却过程中,优先在融合线附近结晶,晶粒垂直于融合线向熔池中心方向生长,熔池中心的液态金属最后结晶,这会导致杂质金属元素偏析聚集在焊缝中心区域,杂质偏析导致显微硬度的极值出现在焊缝中心区域。另一方面,因为结晶时间顺序等因素的影响,后结晶的焊缝中心区域的晶粒尺寸要小于融合线附近的焊缝区域,中心区域的晶界更多,有一定细晶强化作用,所以从融合线向焊缝中心显微硬度呈现升高趋势。从母材到焊缝区域,铁素体组织的含量升高了12.6%,而奥氏体组织的含量减少了12.6%,纳米压痕的 试验结果表明,铁素体的硬度要高于奥氏体组织的硬度,所以导致母材的显微硬度整体小于焊缝区域的硬度。


 LMHW焊接接头显微硬度试验结果如图所示,LMHW接头焊缝分上半部分和下半部分焊缝,上半部分焊缝受激光和电弧两个热源的共同作用,下半部分只受到激光一个热源的作用。对于整体焊接接头来说,无论是上半部分焊缝还是下半部分焊缝,焊缝区域的显微硬度要略高于母材区域,上半部分焊缝的平均显微硬度约为312Hv,下半部分焊缝的平均显微硬度为314Hv,母材的平均显微硬度约为295Hv,上下两部分焊缝的硬度峰值很接近,大约323Hv左右。焊缝区域显微硬度高于母材的原因与LBW焊接接头类似,由于焊接冷却,熔池金属凝固结晶时,焊缝中心区域的组织相比较融合线附近更为细小,晶界更为密集,细晶强化和晶界强化作用明显;同时,结晶过程中会有元素偏聚于中心,导致焊缝组织硬化;过快的冷却速度导致焊缝区域双相组织失衡,铁素体组织没有充分的时间转变成奥氏体组织,焊缝区域的铁素体含量比母材区域高,综合这些因素,导致焊缝区域显微硬度高于母材。上半部分焊缝显微硬度略低于下半部分焊缝,上半部分焊缝有了奥氏体化元素镍的加入,奥氏体组织的含量略高于下半部分焊缝,在晶粒大小相差不大的时候,双相比的差别就成了显微硬度差别的主要原因。但将LMHW下半部分焊缝的显微硬度于LBW焊缝的显微硬度对比发现,尽管两部分焊缝都只受到激光一个热源的影响,但LMHW下半部分焊缝的显微硬度要比LBW低的多,冷却速度的不一是造成这一现象的主要原因,LBW焊接时,高能量密度的激光打射在熔池内部,形成窄而深的焊缝,而LMHW接头焊缝有填丝部分,焊缝呈现“蘑菇状”,LBW焊接接头的截面积远小于LMHW焊接接头,在激光功率和焊接速度一样的条件下,单位面积内通过的热量LBW焊接接头更高,焊缝熔池的热流密度更大,冷却速度也就更快,更快的冷却速度导致更多的铁素体保留了下来,没有转变成奥氏体,所以LBW的焊缝显微硬度比LMHW下半部分焊缝大得多。

 
 

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