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      SAF2507超級雙相不銹鋼焊接接頭的顯微硬度分析
      發布者: 發布時間:2020/10/27 閱讀:281

       LBW焊接接頭顯微硬度變化趨勢如圖所示,焊縫區域的整體硬度遠高于母材,顯微硬度的極值出現在焊縫中心位置附近,達到363HV,整個焊縫區域的平均顯微硬度約為338Hv。母材區域的顯微硬度較為平均,硬度值均在296HV上下。焊接冷卻過程中,優先在融合線附近結晶,晶粒垂直于融合線向熔池中心方向生長,熔池中心的液態金屬最后結晶,這會導致雜質金屬元素偏析聚集在焊縫中心區域,雜質偏析導致顯微硬度的極值出現在焊縫中心區域。另一方面,因為結晶時間順序等因素的影響,后結晶的焊縫中心區域的晶粒尺寸要小于融合線附近的焊縫區域,中心區域的晶界更多,有一定細晶強化作用,所以從融合線向焊縫中心顯微硬度呈現升高趨勢。從母材到焊縫區域,鐵素體組織的含量升高了12.6%,而奧氏體組織的含量減少了12.6%,納米壓痕的 試驗結果表明,鐵素體的硬度要高于奧氏體組織的硬度,所以導致母材的顯微硬度整體小于焊縫區域的硬度。


       LMHW焊接接頭顯微硬度試驗結果如圖所示,LMHW接頭焊縫分上半部分和下半部分焊縫,上半部分焊縫受激光和電弧兩個熱源的共同作用,下半部分只受到激光一個熱源的作用。對于整體焊接接頭來說,無論是上半部分焊縫還是下半部分焊縫,焊縫區域的顯微硬度要略高于母材區域,上半部分焊縫的平均顯微硬度約為312Hv,下半部分焊縫的平均顯微硬度為314Hv,母材的平均顯微硬度約為295Hv,上下兩部分焊縫的硬度峰值很接近,大約323Hv左右。焊縫區域顯微硬度高于母材的原因與LBW焊接接頭類似,由于焊接冷卻,熔池金屬凝固結晶時,焊縫中心區域的組織相比較融合線附近更為細小,晶界更為密集,細晶強化和晶界強化作用明顯;同時,結晶過程中會有元素偏聚于中心,導致焊縫組織硬化;過快的冷卻速度導致焊縫區域雙相組織失衡,鐵素體組織沒有充分的時間轉變成奧氏體組織,焊縫區域的鐵素體含量比母材區域高,綜合這些因素,導致焊縫區域顯微硬度高于母材。上半部分焊縫顯微硬度略低于下半部分焊縫,上半部分焊縫有了奧氏體化元素鎳的加入,奧氏體組織的含量略高于下半部分焊縫,在晶粒大小相差不大的時候,雙相比的差別就成了顯微硬度差別的主要原因。但將LMHW下半部分焊縫的顯微硬度于LBW焊縫的顯微硬度對比發現,盡管兩部分焊縫都只受到激光一個熱源的影響,但LMHW下半部分焊縫的顯微硬度要比LBW低的多,冷卻速度的不一是造成這一現象的主要原因,LBW焊接時,高能量密度的激光打射在熔池內部,形成窄而深的焊縫,而LMHW接頭焊縫有填絲部分,焊縫呈現“蘑菇狀”,LBW焊接接頭的截面積遠小于LMHW焊接接頭,在激光功率和焊接速度一樣的條件下,單位面積內通過的熱量LBW焊接接頭更高,焊縫熔池的熱流密度更大,冷卻速度也就更快,更快的冷卻速度導致更多的鐵素體保留了下來,沒有轉變成奧氏體,所以LBW的焊縫顯微硬度比LMHW下半部分焊縫大得多。

       
       

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