氮气含量对双相不锈钢的影响

还需要进一步讨论的问题
需要进一步研究小范围内最 佳的氮气含量是多少
致谢
大学本科的学习生活即将结束。在此，我 要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过 我的同学，他们在我成长过程中给予了我 很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别 感谢我的导师刘洁老师，感谢各位系的老 师的关心和帮助。 请各位老师、同学批评指正
2.1 焊接试验
焊接坡口形式如下：
焊接方法：钨极氩弧焊（TIG) 所用焊丝：ER2594 Ø2.4mm
2.2 接头组织试验
2.2.1电镜扫描试验
Ar+3%N2
点1 点2
Ar+3%N2
点3
点4
电镜扫描的目的是研究不同氮气含量GTAW焊接下微曲 内化学成分的变化。3%氮气焊接接头的电镜扫描，奥氏 体相（点1和点3），铁素体相（点2），点4表示晶界。
氮气含量对SAF 2507 GTAW焊接接 头组织和性能的影响
答辩人：吴涵瑞
导师：刘洁
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论文内容
1 研究背景及意义 1
2 3
研究内容
结论
1.研究背景及意义
SAF 2507双相不锈钢广泛应用在化工、石油、 造船、天然气等具有强烈腐蚀介质的领域。
1.1 2507双相不锈钢的简介
2507是一种铁素体—奥氏体双相不锈钢, 它综合了奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊 接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯 化物应力腐蚀性能，组织中α相和γ相的含量 各约占50%。 1 化学成分：25Cr-7Ni-4Mo-0.27N。 2 抗腐蚀性能好：耐点腐蚀指数PREN≈43。 3 机械性能好：很高的耐压强度、冲击强度及 较低的热膨胀系数和较高的导热性。 4 焊接性好：可适用各种于焊接方法如手工电 弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、埋 弧焊等。
2.2 接头组织试验
2.2.2 金相试验
1%N2 3%N2 5%N2 8%N2
γ
α
20μm
20μm
20μm
20μm
随氮气含量的增加，奥氏体相含量增加，而 铁素体相含量逐渐减少； 随氮含量的增加晶粒由粗大晶变成细晶； 3%N2奥氏体和铁素体相分布更均匀；
2.2 接头组织试验
2.2.3固定处理试验
T 1200℃ 1150℃ 1100℃ 1080℃ 1050℃ 1000℃ 950℃
固 溶 温 度
加热速 度 5℃/min
水冷
1h
保温时间（t）
固溶处理试验过程：给出加热速度、固溶处理温度、 保温时间和采用水冷却的方式， 固溶处理组织如下：
2.2 接头组织试验
950℃ 950℃ 1000℃ 1050℃ 1080℃
20μm 20μm
1100℃ 1150℃
20μm
20μm
1200℃
20μm
1.3 技术路线
2Βιβλιοθήκη Baidu研究内容
论文研究的内容是：SAF2507双相不锈钢焊接接 头的组织和性能试验
主要进行四组实验来分析氮气对2507双相不锈钢 焊接接头的影响： （1） Ar+1%N2 （2） Ar+3%N2 （3） Ar+5%N2 （4） Ar+8%N2
2.研究内容
加入N2的目的：
理论
损失
实际
α 20μm 20μm 20μm
在950℃时有大量的析出物； 析出物在1050℃时的高温下逐渐分解直到消失； 1050℃～1100℃时组织分布均匀且几乎无析出物； 1100℃～1200℃随保温时间的增加铁素体含量逐渐增加，奥氏体逐渐减少；
2.2 接头组织试验
2.2.4相比例实验
随氮含量的增加，奥氏体相含量增加，铁素体减少； 1%N2铁素体含量多于奥氏体； 随着氮气含量的在增加，奥氏体和铁素体相变化趋于 稳定，即此刻氮气已经饱和;
2.3 接头性能试验
洛氏硬度试验
3%N2
M
γ
α 20μm
γ -奥氏体；α -铁素体；M-马氏体
3.2 氮气孔的产生
8%N2
氮气孔
随N的增加，N在焊缝的溶解度达到饱和，在焊接电弧 力和热输入的作用下，多余的N就会以分子形式溢出 从而产生氮气孔，氮气孔的产生对组织和性能都不利。
4.结论
3%的氮气其接头组织奥氏体和铁素体相比 例分布更均匀，大于3%焊接时有飞溅，憨 厚的组织有大量的气孔。 2507双相不锈钢固溶处理在950℃有大量的 析出物，大于1100℃铁素体含量增多且晶 粒粗大。
纯Ar气保护TIG焊接时焊缝存在N的过渡损失， 为了弥补氮的过渡损失采用Ar+N2的保护方式 焊接。
2.研究内容
N的作用：
在焊缝表面及近缝区0.2～O.5mm处的母材金 属中不可避免地存在N的损失，加入氮弥补损 失. 在氩气中理想的加N量是2.5～3%N2. 氮为更加有效的固溶强化元素,同时可以促进 晶粒细化. 氮是强烈的奥氏体化形成元素,可以减少合金 中的镍含量,降低铁素体和形变马氏体形成能 力,提高韧性，降低强度.
2.3 接头性能试验
洛氏硬度试验
2.4 固溶处理实验
熔合线处的硬度最高，焊缝和母材的硬度低。一方面，焊接 时母材的热处理状态是固溶处理，冷却速度比焊缝区的快，所 以未来得及转变的高温铁素体的含量高，而铁素体（富Cr）的 硬度比奥氏体高，所以，熔合线处的硬度高。另一方面，部分 铁素体转变为脆硬的马氏体。 3%N2接头洛氏硬度相对差异较小。
1.2 2507双相不锈钢焊接问题
一.双相不锈钢焊接时的核心问题： （1）是要使热影响区和焊缝保持合适的相比例。 （2）是要防止重复加热、冷却过程中由σ 相引起的脆 化。 二.焊接时要严格控制焊接热输入在0.21.5KJ/mm范围内。 双相不锈钢焊接的核心问题：一是要使热影响区和焊缝保持合适的相比例， （1）焊接热输入太大，焊缝热影响区范围大，金相组 二是要防止重复加热、冷却过程中由σ 相引起的脆化 织中晶粒趋于粗大、紊乱，易造成脆化，致使焊 接接头塑性下降。 （2）焊接热输入太小，易造成淬硬组织及产生裂纹， 对HAZ的冲击韧度同样不利。母材和焊缝金属的 再 热过程中，易析出σ 相。