【摘 要】
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双相不锈钢Mn和N元素含量比例的变化会改变双相不锈钢两相比例及析出相种类和分布,峰值温度作为焊接过程中重要工艺参数直接影响焊接热影响区（heat affected zone,HAZ）两相比例,从而会影响HAZ的力学性能和腐蚀性能。本文通过调控锰氮配比来替代双相不锈钢中部分Ni元素,利用Gleeble-3800热模拟试验机模拟峰值温度在725-1325℃焊接时不同Mn/N比实验钢的热影响区,表征HA
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双相不锈钢Mn和N元素含量比例的变化会改变双相不锈钢两相比例及析出相种类和分布,峰值温度作为焊接过程中重要工艺参数直接影响焊接热影响区（heat affected zone,HAZ）两相比例,从而会影响HAZ的力学性能和腐蚀性能。本文通过调控锰氮配比来替代双相不锈钢中部分Ni元素,利用Gleeble-3800热模拟试验机模拟峰值温度在725-1325℃焊接时不同Mn/N比实验钢的热影响区,表征HAZ的组织和析出相,测试其力学性能及腐蚀性能,研究不同峰值温度条件下Mn/N比对HAZ的组织演变及力学和腐蚀性能的影响规律,为从成分设计和峰值温度方面优化焊接性能提供参考。组织演变分析结果表明,随Mn/N比增加,HAZ内铁素体相含量逐渐增多,细长的铁素体逐渐粗化变成块状铁素体;低峰值温度时,奥氏体相以部分转变奥氏体为主,峰值温度升高至1325℃时变成魏氏体奥氏体、晶界奥氏体和晶内奥氏体。魏氏体奥氏体的形态随Mn/N比的增加,由细峰状向树枝状及羽毛状转变。峰值温度为1325℃时,2205双相不锈钢（Mn/N比为3.06）析出相为沿奥氏体晶界析出颗粒状的Cr2N;Mn/N比增加至17.80时,短棒状Cr2N增多且主要存在于铁素体相。Mn/N比为3.28的实验钢奥氏体相内Cr2N析出相随峰值温度升高逐渐减少,峰值温度为825℃时,圆形的Cr2N颗粒从奥氏体晶界处及相内析出,Mn/N比增加至65.95时,析出相主要为大块状σ相在两相相界处析出。冲击韧性分析结果表明,随Mn/N比的增加,实验钢HAZ内转变奥氏体减少,断口形貌由韧窝向解理形貌转变,整体冲击韧性降低。在峰值温度为825℃时,2205双相不锈钢（Mn/N比为3.06）冲击功达到最高值为232 J,断口截面积变大,等轴韧窝密集分布,两相硬度差减小,冲击韧性表现最优;Mn/N比增加至3.28和17.80时较多Cr2N的析出会降低实验钢的冲击韧性,实验钢冲击功的峰值降低。峰值温度为825℃时,Mn/N比为65.95的实验钢具有最小冲击功（7.9 J）与HAZ两相硬度差增大,放射区面积变大有关,断口形貌为脆性断裂。点蚀性能分析结果表明,随Mn/N比的增加,铁素体量增加导致实验钢耐点蚀性能降低;点蚀多发生在铁素体相和两相相界处且点蚀坑逐渐变大。2205双相不锈钢（Mn/N比为3.06）铁素体相点蚀当量（PREN）值较高,耐点蚀表现较好。峰值温度为825℃时,Mn/N比为3.28实验钢HAZ的点蚀电位值降低至91.5 m V与较多Cr2N的析出促进贫铬区形成,诱发点蚀形核有关。Mn/N比增加至17.80时实验钢在1325℃时铁素体相内Mo元素含量减少,铁素体相增多降低耐点蚀性。当Mn/N比增加至65.95时,铁素体相被严重腐蚀与从铁素体相析出魏氏体奥氏体和晶内奥氏体,消耗了大量Cr元素形成贫铬区有关。晶间腐蚀性能分析结果表明,随Mn/N比的增加,实验钢HAZ的耐晶间腐蚀性能逐渐降低,由于晶粒细化,不同Mn/N比实验钢细晶热影响区腐蚀程度比临界热影响区和粗晶热影响区严重。2205双相不锈钢（Mn/N比为3.06）铁素体相存在大量位错露头,促进晶间腐蚀形核,在两相相界处析出的Cr2N会提高腐蚀发生倾向;Mn/N比增加至3.28时,Cr2N析出相增多,易在其附近形成晶间腐蚀沟壑,Mn/N比增加至17.80时实验钢FGHAZ内晶粒细化,铁素体和奥氏体晶界均被腐蚀;Mn/N比增加至65.95时实验钢晶间腐蚀敏感度最高,铁素体含量最高,过高的Mn含量会极大降低腐蚀当量,腐蚀程度加剧,所以耐腐蚀性最差。
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