摘要：双相不锈钢的微观组织由铁素体(α)与奥氏体(γ)两相构成,结合了铁素体和奥氏体两种不锈钢的优点。它的优良性能取决于其微观组织,铁素体与奥氏体两相比例接近1：1,且无有害二次相析出。然而焊接历程破坏了双相不锈钢的微观组织,以而恶化了双相不锈钢的性能尤其是其优良的卤素离子环境下局部腐蚀抗力。双相不锈钢在400℃～1300℃温度范围内除铁素体和奥氏体两相外还包括σ,χ,M23C6,Cr2N,γ2,α’等众多析出相。在双相不锈钢高温热处理历程中(1000℃～1250℃),有着两相比例的调整与合金元素在两相分配等不足,在中温热处理历程中(600℃～1000℃),有着众多析出相的析出动力学不足。焊接的温度范围以室温到熔点(1500℃以上)覆盖了双相不锈钢高温历程与中温历程,由此即有着两相平衡又有着各类析出相的析出不足。除此之外,焊接历程不同于一般热处理的特殊之处体现在以下三个方面：a.焊缝熔合区是一个冶金凝固历程；b.焊缝所经历的热历程是一个快速变温历程；c.焊缝所经历的热循环不仅与焊接参数有关而且与热影响区的位置有关；这些焊接历程特殊性进一步加剧了双相不锈钢焊缝微观组织的复杂性。焊接历程复杂性与焊缝组织复杂性使得双相不锈钢焊接探讨非常困难。本论文探讨了利用Gleeble热模拟机模拟热影响区所经历的热循环历程与实际焊接历程中双相不锈钢微观组织演变历程包括相比例、合金元素在两相分配、二次有害析出相等不足,建了一系列针对双相不锈钢焊缝复杂组织局部腐蚀评价新策略与技术(包括临界点蚀温度、脉冲电位技术、亚微米点蚀电流波动技术、双环电化学再活化法)揭示了复杂组织的弱相区,阐明了焊接工艺热处理制度、组织演变与腐蚀规律三者之间的内在联系,为双相不锈钢焊接制度优化、成分优化、组织制约、焊后热处理制度优化等众多方面提供科学依据与数据支撑,具有重要的科学与工程运用价值。(1)论文首先系统探讨了超级双相不锈钢2507在等温热处理历程中包括高温固溶(1000℃～1200℃)与中温时效(900℃)微观组织演变与相应的腐蚀规律。阐明了高温区间两相比例、合金元素分配与点蚀规律之间的内在联系,确定了最优化的高温固溶制度在1080℃。建立了超级双相不锈钢2507晶间腐蚀敏感性快速电化学评价策略DLEPR,并通过DLEPR揭示晶间腐蚀敏感性与中温敏化历程金属间析出相(σ,χ)析出动力学之间联系。探讨表明2507晶间腐蚀敏感度Ra随着900℃时效时间增加先增加后下降,在4h时Ra达到最大17%。Ra先增加是由于σ相析出增加产生更多贫铬二次奥氏体相γ2导致,下降是由于铬元素扩散自修复效果所致。(2)利用Gleeble热模拟机模拟焊接热循环变温历程对经济型双相不锈钢2304与超级双相不锈钢2507微观组织演变及相应的点蚀规律。系统探讨了热输入或1350～800℃冷速对低合金和高合金两种双相不锈钢微观组织与点蚀规律的影响；探讨了多道焊接热循环历程中两种2304双相不锈钢微观组织演变与点蚀行为,阐明了焊接道数、合金成分,微观组织和点蚀抗力之间的内在联系；探讨了合金成分对双相不锈钢2304高温热影响区组织演变与腐蚀规律的影响,阐明了高温热影响区点蚀性能和组织演变与铬镍当量比值的内在联系,最终对2304合金成分进行优化设计。(3)探讨三种实际双相不锈钢焊缝(等离子体弧焊缝、激光焊焊缝和钨极氩弧焊焊缝)复杂微观组织与点蚀性能,揭示了复杂焊缝组织中最弱区域为高温热影响区的铁素体相,并阐明了点蚀性能下降本质理由是焊接非平衡历程中扩散不充分高温热影响区的铁素体相中铬与钼含量较母材低,并比较探讨三种焊缝的差别。针对点蚀抗力下降显著的焊缝进行短时焊后热处理以改善其微观组织提升其点蚀抗力。探讨了焊后热处理制度对双相不锈钢焊缝组织的影响及其腐蚀规律,确定了最优化的焊后热处理制度。最后利用SEM与TEM相结合探讨了焊缝中Cr2N的析出规律与焊后热处理对Cr2N的影响,并指出亚稳态点蚀可能萌生于Cr2N周边贫铬区。关键词：双相不锈钢论文焊接论文热影响区论文焊接热循环论文焊后热处理论文二次析出相论文透射电子显微镜论文扫描电子显微镜论文点蚀论文晶间腐蚀论文临界点蚀温度论文双环电化学再活化法论文
摘要6-8
ABSTRACT8-11
第一章 概述11-44
1.1 双相不锈钢概述11-14
1.1.1 双相不锈钢的进展历史11-13
1.1.2 双相不锈钢的进展走势与分类13-14
1.2 双相不锈钢的组织14-26
1.2.1 双相不锈钢的合金元素及其作用14-18
1.2.2 双相不锈钢复杂组织18-22
1.2.3 典型双相不锈钢Thermo-Calc软件计算平衡相图22-26
1.3 双相不锈钢腐蚀26-38
1.3.1 不锈钢腐蚀概述26
1.3.2 双相不锈钢点蚀26-34
1.3.3 双相不锈钢晶间腐蚀34-38
1.4 双相不锈钢焊接38-41
1.4.1 双相不锈钢的焊接特点38-40
1.4.2 双相不锈钢的焊接工艺40-41
1.5 探讨不足提出与探讨内容41-43
1.6 论文结构43-44
第二章 实验案例44-50
2.1 实验材料44-45
2.2 热处理与焊接工艺45-46
2.3 腐蚀评价策略46-48
2.3.1 临界点蚀温度(CPT)-ASTM G150-9946-47
2.3.2 双环电化学动电位再活化法(DLEPR)47
2.3.3 电位脉冲技术(PPT)47-48
2.3.4 亚微米点蚀电流波动技术48
2.4 结构成分表征策略48-50
2.4.1 微观组织表征48-49
2.4.2 形貌表征与成分浅析49-50
第三章 恒温热处理中双相钢的组织演变及腐蚀行为探讨50-62
3.1 高温历程超级双相钢2507点蚀规律与机理探讨51-56
3.1.1 组织演变及合金成分分配51-53
3.1.2 点蚀规律53-54
3.1.3 点蚀与合金元素分配联系54-55
3.1.4 小结55-56
3.2 中温时效超级双相不锈钢2507组织演变及腐蚀行为56-62
3.2.1 SDSS 2507中温900℃时效敏化处理组织演变56-58
3.2.2 SDSS 2507双环电化学再活化法DLEPR评价策略的建立与优化58-59
3.2.3 晶间腐蚀敏感性与微观组织演变联系59-60
3.2.4 小结60-62
第四章 焊接热循环变温历程双相不锈钢的组织演变及腐蚀规律探讨62-98
4.1 焊接热循环对经济节约型双相不锈钢2304微观组织演变及腐蚀规律影响63-73
4.1.1 高温1350-800℃之间冷速对2304双相不锈钢微观组织演变影响65-66
4.1.2 1350-800℃冷速对2304高温热影响区点蚀的影响66-68
4.1.3 点蚀性能与微观组织演变之间的联系68-72
4.1.4 小结72-73
4.2 多道焊接热循环对两种2304双相钢微观组织及腐蚀行为的影响73-82
4.2.1 微观组织演变75-78
4.2.2 不同焊接道数热影响区的点蚀规律78-80
4.2.3 点蚀性能与微观组织演变之间的联系80-81
4.2.4 小结81-82
4.3 焊接热循环对超级双相不锈钢2507微观组织演变及腐蚀规律影响82-88
4.3.1 不同热输入2507高温热影响区的微观组织演变82-85
4.3.2 不同热输入的2507高温热影响区的腐蚀性能85-87
4.3.3 小结87-88
4.4 合金成分对经济节约型双相不锈钢2304热影响区微观组织演变及腐蚀规律影响88-98
4.4.1 不同合金成分2304高温热影响区微观组织92-93
4.4.2 不同成分2304高温热影响区的点蚀性能93-97
4.4.3 小结97-98
第五章 焊接与焊后热处理对双相不锈钢组织演变及腐蚀行为影响98-116
5.1 焊接接头微观组织演变及腐蚀规律98-105
5.2 焊后热处理微观组织演变及腐蚀规律105-110
5.3 焊接历程氮化物析出110-115
5.4 小结115-116
第六章 全文总结116-118
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