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金属学报  2013, Vol. 49 Issue (2): 129-136    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00514
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高氮钢焊缝的组织和冲击性能研究
李冬杰,陆善平,李殿中,李依依
中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家(联合)实验室, 沈阳 110016
INVESTIGATION OF THE MICROSTRUCTURE AND IMPACT PROPERTIES OF THE HIGH NITROGEN STAINLESS STEEL WELD
LI Dongjie, LU Shanping, LI Dianzhong, LI Yiyi
Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016
引用本文:

李冬杰, 陆善平, 李殿中, 李依依. 高氮钢焊缝的组织和冲击性能研究[J]. 金属学报, 2013, 49(2): 129-136.
LI Dongjie, LU Shanping, LI Dianzhong, LI Yiyi. INVESTIGATION OF THE MICROSTRUCTURE AND IMPACT PROPERTIES OF THE HIGH NITROGEN STAINLESS STEEL WELD[J]. Acta Metall Sin, 2013, 49(2): 129-136.

全文: PDF(3997 KB)  
  
摘要: 

采用双层气流保护TIG焊接方法, 有效地向高氮钢液态熔池过渡活性组元O, 使熔池对流形式由外向对流转变为内向对流, 获得窄深型焊缝; 窄深型焊缝有效降低熔池表面宽度, 减少了焊缝N元素的溢出. 研究了不同热输入下(不同电流下)熔池形貌和焊缝冲击韧性的变化规律, 结果表明, 随着焊接热输入的增加, 焊缝δ铁素体含量增加, 焊缝冲击性能没有明显变化. 冲击断口的SEM观察显示,冲击断口含有大量短而深的裂缝和“骨架状”撕裂的界面, 经EDS分析, 开裂位置为δ铁素体. 高氮钢焊缝中的δ铁素体和奥氏体界面结合强度低, 在承受冲击载荷时两相界面首先开裂, 裂纹沿两相界面迅速扩展, 引起焊接接头脆性断裂.

关键词 高氮钢双层保护δ铁素体析出相冲击韧性    
Abstract

The high nitrogen stainless steel (HNS) is widespread attention in recent years because of the high strength, good toughness and corrosion resistance. Weld ability and welding efficiency are received extensive attention in the HNS welding. Using the double shielded TIG welding method, the active element, oxygen, was transferred into weld pool so as to change the convection of the liquid metal from outward to inward. This proposed welding process could effectively reduce the width of the pool surface, which is beneficial to reducing the overflow of nitrogen content in the weld. The influence of heat input (different welding current) on the weld pool shape and the impact properties of welds were investigated. The weld penetration increased with the increasing heat input and the 10 mm thick work piece was welded thoroughly under the 250 A welding current. The XRD test and calculation results showed that the δ ferrite content in the welds was increased with the increasing welding current, while the impact properties of welds change little. The poor impact properties of the weld are another focus of this study. The fracture surfaces of the Charpy V-notch specimens were characterized using the scanning electron microscope (SEM).

Key wordshigh nitrogen stainless steel    double shielded    ferrite    precipitated phase,    impact property
收稿日期: 2012-09-04     
ZTFLH:     
基金资助:

国家自然科学基金项目50874101和51104142资助

作者简介: 李冬杰, 男, 1984年生, 博士生

[1] Berns H. ISIJ Int, 1996; 36: 909


[2] Ikegami Y, Nemoto R. ISIJ Int, 1996; 36: 855

[3] Rawers I C, White H, Doan R. ISIJ Int, 1996; 36: 746

[4] Gavriljuk V G. ISIJ Int, 1996; 36: 738

[5] Liu W, Zheng Y G, Liu C S, Yao Z M, Ke W.  Acta Metall Sin, 2003; 39:85

(柳伟, 郑玉贵, 刘常升, 姚治铭, 柯伟. 金属学报, 2003; 39: 85)

[6] Bi H Y, Jiang X X, Li S Z, Yang J X. Acta Metall Sin, 1997; 33: 1069

(毕红运, 姜晓霞, 李诗卓, 杨景祥. 金属学报, 1997; 33: 1069)

[7] Lu S P, Li D J, Li D Z, Li Y Y. Trans Chin Weld Inst, 2010; 31(2):21

(陆善平, 李冬杰, 李殿中, 李依依. 焊接学报, 2010; 31(2): 21)

[8] Tanaka M, Terasaki H, Ushio M, Lowke J J.  Plasma Chem Plasma Process,2003; 23: 585

[9] Tanaka M, Tashiro S, Ushio M, Mita T, Murphy A B, Lowke J J. Vacuum,2006; 80: 1195

[10] Burgardt P, Heiple C R. Weld J, 1986; 65(6): 150

[11] Sahoo P, DebRoy T, McNallan M J. Metall Trans, 1988; 19B: 483

[12] Katayama S, Fujimoto T, Matsunawa A. Trans JWRI, 1985; 14(1): 123

[13] Arata Y, Matsuda F, Katayama S. Trans JWRI, 1976; 5(2): 135

[14] Brooks J A, Thompson A W, Williams J C. Weld J, 1984; 63(3): 71s

[15] Fredriksson H. Metall Trans, 1972; 3: 2989

[16] Leone G L, Kerr H W. Weld J, 1982; 61(1): 13s

[17] Lippold J C, Savage W F. Weld J, 1980; 59(2): 48s

[18] Lu S P, Fujii H, Nogi K. Scr Mater, 2004; 51: 271

[19] Lu S P, Fujii H, Nogi K. Sci Technol Weld Join, 2007; 12: 689

[20] Howse D S, Lucas W. Sci Technol Weld Join, 2000; 15(5): 189

[21] Liu L M, Zhang Z D, Song G, Wang L. Metall Mater Trans, 2007; 38A:649

[22] Huang H Y. Metall Mater Trans, 2010; 41A: 2829

[23] Anderko K, Schafer L, Materna-Morris E. J Nucl Mater, 1991; 179-181:492

[24] Schafer L. J Nuclear Mater, 1998; 258-263: 1336

[25] Wang P, Lu S P, Xiao N M, Li D Z, Li Y Y. Mater Sci Eng, 2010; A527: 3210
[1] 梁凯, 姚志浩, 谢锡善, 姚凯俊, 董建新. 新型耐热合金SP2215组织与性能的关联性[J]. 金属学报, 2023, 59(6): 797-811.
[2] 芮祥, 李艳芬, 张家榕, 王旗涛, 严伟, 单以银. 新型纳米复合强化9Cr-ODS钢的设计、组织与力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1590-1602.
[3] 陈凯旋, 李宗烜, 王自东, Demange Gilles, 陈晓华, 张佳伟, 吴雪华, Zapolsky Helena. Cu-2.0Fe合金等温处理过程中富Fe析出相的形态演变[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1665-1674.
[4] 马国楠, 朱士泽, 王东, 肖伯律, 马宗义. SiC颗粒增强Al-Zn-Mg-Cu复合材料的时效行为和力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1655-1664.
[5] 李小琳, 刘林锡, 李雅婷, 杨佳伟, 邓想涛, 王海丰. 单一 MX 型析出相强化马氏体耐热钢力学性能及蠕变行为[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1199-1207.
[6] 朱东明, 何江里, 史根豪, 王青峰. 热输入对Q500qE钢模拟CGHAZ微观组织和冲击韧性的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(12): 1581-1588.
[7] 蒋中华, 杜军毅, 王培, 郑建能, 李殿中, 李依依. M-A岛高温回火转变产物对核电SA508-3钢冲击韧性影响机制[J]. 金属学报, 2021, 57(7): 891-902.
[8] 陈果, 王新波, 张仁晓, 马成悦, 杨海峰, 周利, 赵运强. 搅拌头转速对2507双相不锈钢搅拌摩擦加工组织及性能的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(6): 725-735.
[9] 高一涵, 刘刚, 孙军. 耐热铝基合金研究进展:微观组织设计与析出策略[J]. 金属学报, 2021, 57(2): 129-149.
[10] 刘峰, 王天乐. 基于热力学和动力学协同的析出相模拟[J]. 金属学报, 2021, 57(1): 55-70.
[11] 郭倩颖, 李彦默, 陈斌, 丁然, 余黎明, 刘永长. 高温时效处理对S31042耐热钢组织和蠕变性能的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(1): 82-94.
[12] 韩宝帅, 魏立军, 徐严谨, 马晓光, 刘雅菲, 侯红亮. 预变形对超高强Al-Zn-Mg-Cu合金时效组织与力学性能的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(7): 1007-1014.
[13] 梁孟超, 陈良, 赵国群. 人工时效对2A12铝板力学性能和强化相的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(5): 736-744.
[14] 刘振宝,梁剑雄,苏杰,王晓辉,孙永庆,王长军,杨志勇. 高强度不锈钢的研究及发展现状[J]. 金属学报, 2020, 56(4): 549-557.
[15] 张正延,柴锋,罗小兵,陈刚,杨才福,苏航. 调质态含Cu高强钢的强化机理及钢中Cu的析出行为[J]. 金属学报, 2019, 55(6): 783-791.