完整版双相不锈钢焊接知识
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析出相会影响到焊缝金属中的力学性能及耐腐蚀性。
A.当焊缝成分与母材相同时：降低焊缝的冷却速度。 冷却速度过快时，焊缝中 γ相含量不足，而 α相含量可 超过80%，导致焊缝韧性下降，氢脆敏感性增加。
B.当焊缝的冷却速度难以降低时，提高焊缝中 Ni、Mn、N 等奥氏体形成元素含量，其中N的作用最为显著。
Creq=ωCr+ωMo+1.5ωSi
Nieq=ωNi+30ωC+N+0.5ωMn
2 双相不锈钢的焊接冶金
2.1 焊缝凝固与奥氏体形成 母材组织： (50%)Vα相+(50%)Vγ相，其中 γ相呈长条
状分布在α相基体中。 焊缝组织：焊接熔化后形成铸态组织。
Fe-Cr-Ni伪二元相图：
液态下凝固：L→α
Ni:4-7% Mo:1.5-3.3% N:0.15-0.25%
PREN=32～40 ⑷ 25%Cr超级双相不锈钢：Cr:25-26% Ni:6-7%
Mo:3.5-4% N:0.25-0.28%
PREN>40
不锈钢的PREN值的比较
1.2 组织 α相（铁素体） +γ相（奥氏体）双相组织，其中 α相与γ相
通过焊缝过合金化，促使γ相增加，使焊缝获得与母材同 样的组织。
N对α→γ转变的作用：（由TTT图） 例如：焊缝和母材为获得 60%α+40%γ的双相组织：要求 焊缝0.219%N，而母材只需0.141%N。
注：焊缝中α相体积分数一般推荐为 22-70%。为获得足够 的耐腐蚀性并避免氢致裂纹，α相最大含量应限制在 60%。
冷却到1300℃：α→γ 在固态下γ在α晶粒边界形核和生长。
冷却到室温：α+γ
其中，γ相的形态和数量：①化学成分 ②冷却速度
基于TTT图：冷却速度增加→γ相含量减少。
织形态。
在焊缝快速冷却条件下形成的 γ相，一般呈魏氏组
合金元素的作用： 合金元素直接影响焊缝金属的组成，Creq越大，Nieq越小，焊缝中
焊缝室温组织预测： ⑴ Schaeffler图：
铁素体含量的精度±4% ⑵ DeLong图：
铁素体含量的精度±2% ⑶ WRC1992组织图
—美国焊接研究委员会 推荐
Hale Waihona Puke Baidu
Creq=Cr%+Mo%+1.5×Si%+0.5×Nb% Nieq=Ni%+30×C%+30×N%+0. 5×Mn%
舍夫勒组织图
Creq=Cr%+Mo%+1.5×Si%+0.5×Nb% Nieq=Ni%+30×C%+30×N%+0. 5×Mn%
的体积分数之比（α/γ）约各占50%。 其中：铁素体—提供高的屈服强度、耐氯化物应力腐蚀性能；
奥氏体—提供好的韧性和耐全腐蚀性能。 α相含量过高—引起脆化； γ相含量过高—降低耐应力腐蚀性能。 1.3 性能
1)具有良好的耐氯化物应力腐蚀的能力； 2)具有良好的抗点蚀和缝隙腐蚀性能，优于奥氏体不锈钢； 3)有良好的耐腐蚀疲劳和耐磨损腐蚀性能；
7)双相不锈钢比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大； 8)与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的热导率大，线胀系数小； 9)仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆化倾向，不宜在高于 300°C 的温度下使用。若含铬量较低，脆性相析出危害性较小。
奥氏体-铁素体双相不锈钢的性能主要受铁素体和奥氏体比例的 影响，奥氏体和铁素体各占 50%时，具有良好的耐腐蚀性和 焊接性。在平衡状态下，两相的比例主要由钢中的合金元素， 即铬当量和镍当量来决定。
双相不锈钢焊接知识
1双相不锈钢的成分、组织和性能
1.1 主要成分：Cr、Ni、Mo、N。 其中， Cr、Mo—铁素体形成元素
Ni、N —奥氏体形成元素 N—主要固溶强化元素 Cr、Mo、N—提高耐氯化物点蚀性能 耐点蚀当量：PREN=ω(Cr)+3.3 ω(Mo)+ 16 ω(N)
正常含Mo双相不锈钢： PREN=30～36 超级双相不锈钢： PREN>40
存在的重要问题： ——如何控制焊接热影响区的组织？
问题一：HAZ中α相析出过多问题。 近缝HAZ加热至接近熔化温度，处于 α单相组织状态； 随后冷却速度较快，α→γ转变来不及进行，在HAZ中保有 较多α相。 影响因素：1）钢中N含量
德龙图
2.2 热影响区的组织转变
早期双相不锈钢 ：焊后 HAZ中α相含量过高，甚至接近单相 α组织（γ<5%），导致脆化和耐腐蚀性下降。
现代双相不锈钢：通过提高N含量和控制Cr/Ni当量，使钢中 α/γ接近于1，保证焊后HAZ不会出现单相α组织。
B=Creq-Nieq-11.59 当B?7时，焊接热影响区过热区的组织为比较理想的奥氏体 +铁素体的双相组织。但是，单道焊时， B?7，奥氏体只是在部 分铁素体的晶界析出，晶内析出大量的氮化物，影响钢的塑、 韧性及耐腐蚀性。当 B?4时，才能保证单道焊时焊接热影响区 过热区的组织为比较理想的奥氏体 +铁素体双相组织。但多层焊 时，B?7仍然有效。
根据成分和PREN值分类：
⑴ 低 合 金 型 ， 23%Cr 无 Mo 双 相 不 锈 钢 ： Cr:23% Ni:4%
N:0.1-0.2%
PREN=24～25
⑵ 中合金型， 22%Cr 标准双相不锈钢： Cr:22% Ni:5-5.5%
Mo:3% N:0.14-0.17%
PREN=30～36
⑶ 高 合 金 型 ， 25%Cr+(0-2.5%)Cu 双 相 不 锈 钢 ： Cr:25-27%
奥氏体含量越少。 合金元素在铁素体和奥氏体所占的比例也不一样。
焊接参数的作用： 由于焊接参数影响到冷却速度，即影响到合金元素的扩散，所以， 也影响到合金元素在两相中的分配，焊接线能量越大，冷却速度越 慢，由于扩散比较充分，铁素体向奥氏体转变进行的就比较充分，
奥氏体含量增加，合金元素在两相中的含量差别也会拉大。 析出相的问题：
4)综合力学性能好。有较高的强度（包括疲劳强度），屈服强度 是普通Cr-Ni奥氏体不锈钢的2倍；
5)焊接性好，热裂倾向小。一般不需要焊前预热和焊后热处理， 可与18-8型奥氏体不锈钢及碳钢进行异种钢焊接；
6)低铬（ωCr18%）的双相不锈钢热加工温度范围比 18-8型奥氏 体不锈钢宽，抗力小，高铬（ω Cr25%）的双相不锈钢热加工比 18-8型奥氏体不锈钢困难；
A.当焊缝成分与母材相同时：降低焊缝的冷却速度。 冷却速度过快时，焊缝中 γ相含量不足，而 α相含量可 超过80%，导致焊缝韧性下降，氢脆敏感性增加。
B.当焊缝的冷却速度难以降低时，提高焊缝中 Ni、Mn、N 等奥氏体形成元素含量，其中N的作用最为显著。
Creq=ωCr+ωMo+1.5ωSi
Nieq=ωNi+30ωC+N+0.5ωMn
2 双相不锈钢的焊接冶金
2.1 焊缝凝固与奥氏体形成 母材组织： (50%)Vα相+(50%)Vγ相，其中 γ相呈长条
状分布在α相基体中。 焊缝组织：焊接熔化后形成铸态组织。
Fe-Cr-Ni伪二元相图：
液态下凝固：L→α
Ni:4-7% Mo:1.5-3.3% N:0.15-0.25%
PREN=32～40 ⑷ 25%Cr超级双相不锈钢：Cr:25-26% Ni:6-7%
Mo:3.5-4% N:0.25-0.28%
PREN>40
不锈钢的PREN值的比较
1.2 组织 α相（铁素体） +γ相（奥氏体）双相组织，其中 α相与γ相
通过焊缝过合金化，促使γ相增加，使焊缝获得与母材同 样的组织。
N对α→γ转变的作用：（由TTT图） 例如：焊缝和母材为获得 60%α+40%γ的双相组织：要求 焊缝0.219%N，而母材只需0.141%N。
注：焊缝中α相体积分数一般推荐为 22-70%。为获得足够 的耐腐蚀性并避免氢致裂纹，α相最大含量应限制在 60%。
冷却到1300℃：α→γ 在固态下γ在α晶粒边界形核和生长。
冷却到室温：α+γ
其中，γ相的形态和数量：①化学成分 ②冷却速度
基于TTT图：冷却速度增加→γ相含量减少。
织形态。
在焊缝快速冷却条件下形成的 γ相，一般呈魏氏组
合金元素的作用： 合金元素直接影响焊缝金属的组成，Creq越大，Nieq越小，焊缝中
焊缝室温组织预测： ⑴ Schaeffler图：
铁素体含量的精度±4% ⑵ DeLong图：
铁素体含量的精度±2% ⑶ WRC1992组织图
—美国焊接研究委员会 推荐
Hale Waihona Puke Baidu
Creq=Cr%+Mo%+1.5×Si%+0.5×Nb% Nieq=Ni%+30×C%+30×N%+0. 5×Mn%
舍夫勒组织图
Creq=Cr%+Mo%+1.5×Si%+0.5×Nb% Nieq=Ni%+30×C%+30×N%+0. 5×Mn%
的体积分数之比（α/γ）约各占50%。 其中：铁素体—提供高的屈服强度、耐氯化物应力腐蚀性能；
奥氏体—提供好的韧性和耐全腐蚀性能。 α相含量过高—引起脆化； γ相含量过高—降低耐应力腐蚀性能。 1.3 性能
1)具有良好的耐氯化物应力腐蚀的能力； 2)具有良好的抗点蚀和缝隙腐蚀性能，优于奥氏体不锈钢； 3)有良好的耐腐蚀疲劳和耐磨损腐蚀性能；
7)双相不锈钢比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大； 8)与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的热导率大，线胀系数小； 9)仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆化倾向，不宜在高于 300°C 的温度下使用。若含铬量较低，脆性相析出危害性较小。
奥氏体-铁素体双相不锈钢的性能主要受铁素体和奥氏体比例的 影响，奥氏体和铁素体各占 50%时，具有良好的耐腐蚀性和 焊接性。在平衡状态下，两相的比例主要由钢中的合金元素， 即铬当量和镍当量来决定。
双相不锈钢焊接知识
1双相不锈钢的成分、组织和性能
1.1 主要成分：Cr、Ni、Mo、N。 其中， Cr、Mo—铁素体形成元素
Ni、N —奥氏体形成元素 N—主要固溶强化元素 Cr、Mo、N—提高耐氯化物点蚀性能 耐点蚀当量：PREN=ω(Cr)+3.3 ω(Mo)+ 16 ω(N)
正常含Mo双相不锈钢： PREN=30～36 超级双相不锈钢： PREN>40
存在的重要问题： ——如何控制焊接热影响区的组织？
问题一：HAZ中α相析出过多问题。 近缝HAZ加热至接近熔化温度，处于 α单相组织状态； 随后冷却速度较快，α→γ转变来不及进行，在HAZ中保有 较多α相。 影响因素：1）钢中N含量
德龙图
2.2 热影响区的组织转变
早期双相不锈钢 ：焊后 HAZ中α相含量过高，甚至接近单相 α组织（γ<5%），导致脆化和耐腐蚀性下降。
现代双相不锈钢：通过提高N含量和控制Cr/Ni当量，使钢中 α/γ接近于1，保证焊后HAZ不会出现单相α组织。
B=Creq-Nieq-11.59 当B?7时，焊接热影响区过热区的组织为比较理想的奥氏体 +铁素体的双相组织。但是，单道焊时， B?7，奥氏体只是在部 分铁素体的晶界析出，晶内析出大量的氮化物，影响钢的塑、 韧性及耐腐蚀性。当 B?4时，才能保证单道焊时焊接热影响区 过热区的组织为比较理想的奥氏体 +铁素体双相组织。但多层焊 时，B?7仍然有效。
根据成分和PREN值分类：
⑴ 低 合 金 型 ， 23%Cr 无 Mo 双 相 不 锈 钢 ： Cr:23% Ni:4%
N:0.1-0.2%
PREN=24～25
⑵ 中合金型， 22%Cr 标准双相不锈钢： Cr:22% Ni:5-5.5%
Mo:3% N:0.14-0.17%
PREN=30～36
⑶ 高 合 金 型 ， 25%Cr+(0-2.5%)Cu 双 相 不 锈 钢 ： Cr:25-27%
奥氏体含量越少。 合金元素在铁素体和奥氏体所占的比例也不一样。
焊接参数的作用： 由于焊接参数影响到冷却速度，即影响到合金元素的扩散，所以， 也影响到合金元素在两相中的分配，焊接线能量越大，冷却速度越 慢，由于扩散比较充分，铁素体向奥氏体转变进行的就比较充分，
奥氏体含量增加，合金元素在两相中的含量差别也会拉大。 析出相的问题：
4)综合力学性能好。有较高的强度（包括疲劳强度），屈服强度 是普通Cr-Ni奥氏体不锈钢的2倍；
5)焊接性好，热裂倾向小。一般不需要焊前预热和焊后热处理， 可与18-8型奥氏体不锈钢及碳钢进行异种钢焊接；
6)低铬（ωCr18%）的双相不锈钢热加工温度范围比 18-8型奥氏 体不锈钢宽，抗力小，高铬（ω Cr25%）的双相不锈钢热加工比 18-8型奥氏体不锈钢困难；