CN102560065A - 用于改善双相不锈钢焊接组织的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了改善双相不锈钢焊接组织的热处理方法，包括：(1)在对双相不锈钢焊缝及热影响区进行热处理工艺加热时，在低于并接近双相不锈钢相变温度附近进行电炉加热，同时采用电脉冲加热；(2)加热完成后保温10～60min随后分三个阶段冷却，第一阶段：焊接组织的温度为850℃，冷却速度控制在1～30℃/s，同时加以脉冲电流；第二阶段：温度下降为800℃～500℃，冷却速度控制在5～50℃/s，且冷却速度大于第一阶段冷却速度；第三阶段：温度下降为500℃以下，冷却速度控制>30℃/s。用本方法对双相不锈钢焊缝及热影响区进行热处理，可控制铁素体的体积分数及存在形式，还可避免在铁素体/奥氏体、铁素体/铁素体晶界析出脆性相，提高双相不锈钢抗点蚀的能力。
Description
技术领域
本发明涉及金属热处理，具体而言，涉及双相不锈钢焊接组织的热处理。方法。
背景技术
双相不锈钢由于两相组织的特征，兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，与铁素体不锈钢比，其韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀和焊接性能好。同时保留了铁素体钢热导率大、膨胀系数小的优点. 其屈服强度是奥氏体不锈钢的两倍，耐氯化物应力腐蚀断裂能力均明显高于300系列的奥氏体不锈钢， 耐点蚀和缝隙腐蚀的能力类似于超级奥氏体不锈钢. 优良的综合性能使得它们被广泛应用于海运、石化等行业，特别是氯离子环境当中。在实际应用过程中，不仅要求双相不锈钢母材有优良的性能，对焊接接头性能也有着同样的严格要求。双相不锈钢接头的使用缺陷主要体现为脆性和耐蚀性下降，具体的原因有焊缝及热影响区两相比例失调、二次相析出(金属间相、氮化物等)、α相脆化等. 采用常规的熔焊方法如手工电弧焊焊接中厚板时焊缝及热影响区焊接热循环经历时间较长，容易产生金属间相使接头脆化，耐蚀性下降，而利用激光、电子束等高能束流焊接，因焊后冷速较快，不易填充金属，焊缝及热影响区的α和γ（铁素体和奥氏体）两相比例不易控制，接头冲击和腐蚀性能会发生恶化。在使用过程中由于热处理或焊接工艺不当，脆性敏感温度范围内，容易在铁素体/ 奥氏体、铁素体/铁素体晶界析出α，χ 和M23C6等脆性相，脆性相的存在会影响材料的力学性能，降低材料的耐蚀性。
在专利申请件中，涉及不锈钢焊接组织热处理的有200610028954.9号《船用柴油机重要螺栓的热处理方法》、200910085459.5号《一种厚壁管道的现场焊接及稳定化热处理方法》、201110023909.5号《空调机不锈钢壳体焊接后热处理工艺》等。迄今为止，尚无与双相不锈钢的焊接组织热处理技术相关的专利申请件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于改善双相不锈钢焊接组织的热处理方法，控制双相不锈钢中铁素体和奥氏体的体积分数，以避免脆性相析出，克服现有技术的不足。
发明人提供的改善双相不锈钢焊接组织的热处理方法，包括：
(1) 在对双相不锈钢焊缝及热影响区进行热处理工艺加热时，在低于并接近双相不锈钢相变温度附近进行电炉加热，同时采用电脉冲加热；
(2) 加热完成后保温10～60min随后分三个阶段冷却，第一阶段：焊接组织的温度为850℃，冷却速度控制在1～30℃/s，同时加以脉冲电流，；第二阶段：温度下降为800℃～500℃，冷却速度控制在5～50℃/s，且冷却速度大于第一阶段冷却速度；第三阶段：温度下降为500℃以下，冷却速度控制>30℃/s。
上述第一步中，所述电脉冲加热速度控制在1～50℃/s，电脉冲加热的脉冲电流按横截面积1～60A/mm2的电流密度来确定，脉冲频率控制在10～1000Hz。
上述第二步的第一阶段中，所述脉冲电流按横截面积1～60A/mm2的电流密度来确定，脉冲频率控制在10～1000Hz。
本发明的原理是在低于相变温度附近对双相不锈钢进行电炉加热，达到相变温度时采用电炉加热并用电脉冲加热，电脉冲加热可获得额外的能量使材料获得瞬时的温度升高而获得大小均匀的奥氏体晶粒后直接冷却；同时由于脉冲电流的输入，不仅使材料中的合金元素获得了额外激活能，也使得杂质元素获得了额外的激活能量，显著提高合金元素扩散速度，改变了杂质元素和各种偏析在奥氏体晶界上的富集，使得晶粒尺寸和相变组织更加均匀，冷却的相变过程中加以脉冲电流，可控制铁素体和奥氏体的体积分数以及铁素体的分布状态。
采用本热处理新工艺方法对双相不锈钢焊缝及热影响区进行热处理，可以控制铁素体的体积分数及存在形式，同时可以避免在铁素体/奥氏体、铁素体/铁素体晶界析出α，χ 和M23C6等脆性相析出，显著提高双相不锈钢抗点蚀的能力。
具体实施方式
实施例
针对双相不锈钢2205普通氩弧焊所得焊缝及热影响区所进行的热处理，做法是在低于并接近双相不锈钢2205相变温度附近进行电炉加热的同时，采用电脉冲加热；在相变温度附近以上范围内进行电炉加热和电脉冲加热，加热速度控制在1℃/s～50℃/s，电脉冲加热的脉冲电流按横截面积1～60A/mm2的电流密度来确定，脉冲频率控制在10～1000Hz。加热完成后保温10～60min，随后冷却，冷却分三个阶段完成，第一阶段：焊接组织的温度约为850℃，冷却速度控制在1℃/s～30℃/s，同时加以脉冲电流，脉冲电流按横截面积1～60A/mm2的电流密度来确定，脉冲频率控制在10～1000Hz；第二阶段：焊接组织的温度为800℃～500℃，冷却速度控制在5℃/s～50℃/s，并且控制冷却速度大于第一阶段冷却速度；第三阶段：焊接组织的温度为500℃以下，控制冷却速度>30℃/s。通过该热处理新工艺，2205焊缝及热影响区的组织中铁素体和奥氏体约各占50%，接近于基体组织，且未发现析出脆性相。
在进行电脉冲加热时，其电脉冲加热装置可采用现有的由加热炉及其控制系统、脉冲信号发生器、示波仪、变压器或调压器以及控制系统连接组成的成品装置。
Claims (3)
1. 改善双相不锈钢焊接组织的热处理方法，其特征包括：
(1) 在对双相不锈钢焊缝及热影响区进行热处理工艺加热时，在低于并接近双相不锈钢相变温度附近进行电炉加热，同时采用电脉冲加热；
(2) 加热完成后保温10～60min随后分三个阶段冷却，第一阶段：焊接组织的温度为850℃，冷却速度控制在1℃/s～30℃/s，同时加以脉冲电流；第二阶段：焊接组织的温度下降为800℃～500℃，冷却速度控制在5℃/s～50℃/s，且冷却速度大于第一阶段冷却速度；第三阶段：焊接组织的温度下降为500℃以下，冷却速度控制>30℃/s。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一步中，所述电脉冲加热速度控制在1℃/s～50℃/s，电脉冲加热的脉冲电流按横截面积1～60A/mm2的电流密度来确定，脉冲频率控制在10～1000Hz。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第二步的第一阶段中，所述脉冲电流按横截面积1～60A/mm2的电流密度来确定，脉冲频率控制在10～1000Hz。
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