0Cr6Mn13Ni10MoTi/1Cr5Mo异质接头时效时熔合区增碳层的变化规律

0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.01.015 第25卷第1期 北京科技大学学报 Vol.25 No.1 2003年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2003 0Cr6Mn13Ni10MoTi/1Cr5Mo异质接头 时效时熔合区增碳层的变化规律 刘征王立刚王来 大连理工大学材料系，大连116024 摘要采用光学显微镜、扫描电镜等分析方法研究0Cr6Mnl3 Nil0MoTi/ICr5Mo异质接头在 时效过程中熔合区组织和增碳层宽度变化特点.结果表明，时效初期OCr6Mnl3 Ni1OMoTi/ 1C5Mo异质接头在熔合区靠近奥氏体焊缝一侧有一定宽度的增碳层出现，随时效时间延长 增碳层逐渐变宽，并且在达到峰值以后又逐渐变窄并最后消失，这种变化规律与传统 A302/1Cr5Mo异质接头在时效过程中的变化规律完全不同. 关键词异质接头；时效；增碳层 分类号 TG113.3:TG457.11 奥氏体不锈钢与Cr-Mo,Cr-Mo-V类低合金 低C奥氏体焊丝能够减轻和抑制异质接头熔合 钢异质接头在锅炉、电站及石化行业中应用广 区时效过程中的碳迁移，从而解决了异质接头提 泛.这种异质接头在高温(450650℃)服役过程中 前失效问题.本文采用光学显微镜、电子显微镜 经常会提前失效和产生突发性事故列.由于焊缝 (SEM)等分析手段研究了0Cr6Mnl3Ni1 DMoTi/ 金属与母材之间的强碳化物形成元素C的含量 1C5Mo异质接头时效过程中熔合区组织及增碳 差造成C在熔合界面两侧的化学势梯度，使得C 层宽度变化规律，所得结果与A302/1Cr5Mo异质 从低Cr的母材一侧通过反应扩散向熔合界面另 接头完全不同. 一侧高C的焊缝金属中扩散，从而在熔合界面 两侧形成增碳层（奥氏体焊缝一侧）和贫碳层（珠 1实验材料及方法 光体母材一侧).增、贫碳层相互毗邻，而增碳层 用0Cr6Mnl3Ni10MoTi焊丝采用钨极气体保 硬度升高，韧性下降，贫碳层蠕变强度下降，因此 护焊(TIG)焊接1Cr5Mo钢管试件（Φ159mm×12mm 构成了一个在力学性能上有显著变化的狭窄区 ×100mm),按钢管轴向取样，截取10mm×12mm× 域(0.25mm)4.1,成为焊接构件在服役过程中的最 20mm接头试样，在500和700℃进行不同时间时 薄弱环节.研制开发的0Cr6Mnl3Ni10MoTi新型 效处理.母材与焊丝的化学成分如表1所示 表1母材与焊丝的化学成分 Table 1 Chemical composition of the matrix and the welding wire ola Specimen C C Ni Mn 8 Mo Ti Fe 1Cr5Mo 0.14 4.72 0.480.34 0.48 Bal 0Cr6Mn13Ni10MoTi 0.08 6.】2 11.0113.140.880.0040.009 0.31 0.19 Bal A302 0.1221.4411.98 1.530.46 0.010.032 Bal 利用光学显微镜(MeF-3)、扫描电子显微镜 2实验结果与分析 (JEOL JSM-56OOLV)对不同时效状态试样的熔 合区组织和增碳层宽度变化进行分析 2.1焊接接头熔合区组织 0Cr6Mnl3Ni10MoTi/1Cr5Mo异质接头经500 收稿日期20020806刘征女，24岁，硕士生 和700℃时效不同时间的熔合区组织如图1所

第 ￾￾卷 第 ￾期 ￾￾￾ 年 ￾月 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾几￾￾￾￾】￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾心￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾盯￾￾￾￾￾￾ 异 质 接 头 时效 时熔 合 区 增碳层 的变化 规 律 刘 征 王 立 刚 王 来 大连理工 大学材 料 系 ， 大连 ￾￾￾￾￾ 摘 要 采用 光学显微镜 、 扫描 电镜等分析方法研究 ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾。 异 质接头在 时 效过 程 中熔合 区 组织 和增碳层宽度 变 化 特点 ￾ 结果 表 明 ， 时效 初 期 ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾。 异 质接头 在熔合区 靠近 奥 氏体焊缝一侧有 一 定 宽度的增碳 层 出现 ， 随 时效时 间 延 长 增 碳 层 逐 渐 变 宽 ， 并 且 在 达 到 峰值 以 后 又 逐 渐 变 窄 并 最 后 消 失 ￾ 这 种 变 化 规 律 与 传 统 ￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质接 头在 时效过程 中的变化规律完全不 同 ￾ 关健词 异质接头 ￾时效 ￾增碳层 分类号 ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾ 奥 氏体不 锈钢与 ￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾ 类低合金 钢异质 接头 在 锅 炉 、 电站及 石 化 行业 中应 用 广 泛 ￾ 这种 异 质 接头 在 高温 ￾￾￾一￾￾℃￾服 役 过 程 中 经 常会提前失效和产生 突发性事故 ‘￾一￾， ￾ 由于焊缝 金 属 与母 材 之 间 的强 碳化物形 成元 素 ￾ 的含量 差 造 成 ￾ 在熔 合界 面两 侧 的化学势梯 度 ， 使得 ￾ 从低 ￾ 的母 材一 侧通 过 反 应 扩散 向熔合 界 面 另 一侧 高 ￾￾ 的焊缝金 属 中扩散 ， 从 而在熔 合界 面 两侧形 成 增碳层 ￾奥 氏体焊缝一 侧 ￾和 贫碳层 ￾珠 光体母材 一 侧 ￾ ￾ 增 、 贫碳层相互 毗邻 ， 而增 碳层 硬度升 高 ， 韧性下 降 ， 贫碳层蠕变强度下降 ， 因此 构成 了一 个 在 力 学 性 能 上 有 显 著变 化 的狭 窄 区 域￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ “ ， ” ， 成 为焊接构件在 服役过程 中的最 薄弱环 节 ￾ 研制 开 发 的 ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ 新 型 低 ￾￾ 奥 氏体焊丝 能够减轻和 抑制 异 质接 头 熔合 区 时效过程 中的碳迁移 ， 从 而解 决 了异 质 接头提 前失 效问题 ￾ 本 文采用 光 学显 微 镜 、 电子 显 微镜 ￾￾￾￾ ￾等 分 析 手 段 研 究 了 ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ 异 质接 头 时效 过程 中熔 合 区组 织 及 增 碳 层 宽度 变化规律 ， 所 得结 果与 ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ 异质 接头完 全不 同 ￾ ￾ 实验材 料及 方 法 用 ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ 焊丝 采 用 钨极 气体保 护焊￾￾￾￾￾焊接 ￾￾￾￾￾￾ 钢管试件帅￾￾￾￾￾” ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ， 按 钢 管轴 向取样 ， 截 取 ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾ 接 头试样 ， 在 ￾￾ 和 ￾￾℃ 进行 不 同时 间时 效处 理 ￾ 母 材 与焊丝 的化 学 成 分 如 表 ￾所 示 ￾ 表 ￾ 母材 与焊丝 的化 学成 分 ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾议 ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ 肠￾￾ ￾几胜 ￾￾己 ￾￾ 八曰 ￾， ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ， ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ 利 用 光 学 显 微镜 ￾￾￾￾￾￾￾ 、 扫描 电子显 微 镜 ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾对 不 同时 效 状 态试样 的熔 合 区组 织 和增 碳层 宽度 变化进 行分析 ￾ 收稿 日期 ￾￾￾一￾一￾ 刘 征 女 ， ￾ 岁 ， 硕 士 生 ￾ 实 验结 果 与 分 析 ￾￾ 焊接 接 头熔 合 区 组 织 ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质接 头 经 ￾￾￾ 和 ￾￾￾℃ 时 效 不 同 时 间 的熔 合 区 组 织 如 图 ￾所 ＤＯＩ：１０．１３３７４／ｊ．ｉｓｓｎ１００１－０５３ｘ．２００３．０１．０１５

Vol.25 No.1 刘征等：0Cr6Mn13Ni1 OMoTi//1Cr5Mo异质接头时效时熔合区增碳层的变化规律 ·51· 示.可以看出，未时效时熔合区无明显的增碳层 时效10,50h的增碳层变化规律与500℃时效的 出现，时效初期(50h)在靠近熔合界面的奥氏体钢 相同，图片略.图2为A302/1Cr5Mo异质接头时效 一侧出现明显的增碳层（在光学显微镜下表现为 过程中熔合区组织变化.可见未时效时在熔合区 一条黑带)，随时效时间延长(200h),增碳层宽度 奥氏体焊缝一侧没有明显增碳层出现，见图2(a): 逐渐增加并达到峰值，长时间时效以后(700)， 随时效时间延长(200,400,800h),增碳层越来越 增碳层宽度又逐渐减小，并趋于消失.700℃加速 宽，见图2(b-d). (a) (b) Cr6Mn13Nil0MoTi 1Cr5Mo 增碳层 1Cr5Mo Cr6Mn13NilOMoTi 25μm 25 um (⊙ (d) Cr6Mn13Nil0MoTi Cr6Mn13Ni10MoTi 增碳层 Cr5Mo 增碳层 ICr5Mo (不明显) 25μm 25μm 图10Cr6Mn13Ni10MoTV1Cr5Mo异质接头熔合区组织的时效.(a)未时效；b)50h;(c)200h;(d)700h Fig.1 Micrographs of the 0Cr6Mn13Ni10MoTi/1CrSMo dissimilar welded joint (a) (b) A302 A302 ICrsMo 增碳层 25um 25山m A302 增碳层 A302 增碳层 4302 25m 25m 图2A302/1Cr5Mo异质接头熔合区组织的时效.(a)未时效：(b)200h:(C)400b;(d)800h Fig.2 Micrographs of A302/1Cr5Mo dissimilar welded joint 22焊接接头熔合区增碳层宽度变化 扫描电镜下，增碳层呈白色带状.利用扫描电子 图3分别为用扫描电子显微镜(SEM)观察的 显微镜直接测量0Cr6Mnl3Nil0MoTi/1Cr5Mo异 0Cr6Mnl3i1 DMoTi/1Cr5Mo异质接头未时效和 质接头500℃时效不同时间的增碳层宽度，得到 500℃时效50,200和700h的试样增碳层组织，在 0Cr6Mnl3Ni1 OMoTi/1Cr5Mo异质接头熔合区增碳

￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ 一 ￾ 刘 征等 ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾巧￾￾ 异质接头 时效 时熔合 区 增 碳 层 的变化 规律 示 ￾ 可 以看 出 ， 未 时效 时熔合 区无 明显 的增 碳层 出现 ，时效初期￾ ￾在靠近熔合界面 的奥 氏体钢 一侧 出现 明显 的增碳层 ￾在光学显微镜 下 表现 为 一 条黑带￾ ， 随时效时 间延 长 ￾￾￾ ￾ ， 增碳层 宽度 逐 渐增 加并达 到 峰值 ， 长 时 间时效 以后 ￾￾￾ ￾ ， 增碳层 宽度 又逐渐 减小 ， 并趋 于 消失 ￾ ￾￾ ℃ 加 速 时效 ￾ ， ￾ ￾ 的增 碳层 变 化规 律 与 ￾￾ ℃ 时效的 相 同 ， 图片略 ￾ 图 ￾为 ￾￾￾￾￾￾￾￾。 异质 接头 时效 过程 中熔合 区组织 变化 ￾ 可 见未 时效 时在熔合区 奥 氏体焊缝一侧没有 明显增碳层 出现 ， 见 图 ￾￾ ￾ 随时效时 间延 长 ￾￾￾ ， ￾￾ ， ￾￾ ￾ ， 增碳层 越来越 宽 ，见 图 ￾卜￾ ￾ 图 ￾ ￾￾佰￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾盯￾￾￾￾￾￾ 异质接 头 熔合 区 组 织 的 时效 ￾ ￾￾￾未 时效 ￾伪￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 血 ￾￾ · ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾竹￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾油伽 ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 圈 ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质接头熔合 区 组织 的时效 ￾ ￾￾￾未时效 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾卜￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ·￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾如 ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ 焊接接 头熔 合 区 增 碳层 宽 度 变化 扫描 电镜 下 ， 增碳层 呈 白色带状 ￾ 利 用 扫描 电子 图 ￾分别为用 扫描 电子显 微镜 ￾￾￾￾观察 的 显 微镜 直 接测 量 ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾八￾￾￾￾ 异 质 接 头 未 时 效 和 质 接 头 ￾￾ ℃ 时效不 同时 间 的增 碳层 宽度 ， 得 到 ￾￾￾℃ 时效 ￾￾ ， ￾￾￾和 ￾￾￾￾的试样增 碳层 组织 ， 在 ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质接 头熔合 区增碳

·52· 北京科技大学学报 2003年第1期 0Cr6Mn13Ni10MoTi 0Cr6Mn13Ni10MoTi 1Cr5Mo 0Cr6Mn13Nil0MoTi 0Cr6Mn13Nil0MoTi 2ekuX1,8ee18从示8881色1/APR/82 20u 图30Cr6Mnl13Ni10MoT/1Cr5Mo异质接头增碳层扫描电镜形貌.(a)未时效；b)50h:(g)200h;(d700h Fig.3 SEM appearances of the carbon-enriched zone in the 0Cr6Mn13Nil0MoTi/1Cr5Mo dissimilar welded joint 层宽度随时效时间的变化关系曲线如图4中实 2.3讨论 线所示.图4中虚线为A302/1C5Mo异质接头熔 实验结果表明，0Cr6Mnl3Ni10MoTi/1Cr5Mo 合区增碳层宽度随时效时间的变化曲线 异质接头在时效过程中熔合区组织、增碳层宽度 变化规律不同于以往A302/1C5Mo异质接头，主 A302/1Cr5Mo 要原因讨论如下， 700℃时效 A302/1C5Mo异质接头时效过程中增、贫碳 9 层产生是因为在时效过程中母材中的C会越过 … 熔合界面向奥氏体焊缝一侧迁移，并与奥氏体焊 且 6 A302/1Cr5M0 500℃时效 缝中的强碳化物形成元素Cr生成碳化物.C迁移 的驱动力是由于C含量差造成的焊接熔合界面 两侧C的化学势梯度.在时效过程中，增碳层 0Cr6Mn13Ni10MoTi 随时效时间的延长不断增加是因为时效过程中 0 1Cr5Mo500℃时效 0 200 400600 800 1000 母材中的C不断越过熔合界面与奥氏体焊缝中 t/h 的强碳化物形成元素Cr不断生成M,C6型碳化 图4增碳层宽度h与时效时间的关系 物，而这种碳化物比较稳定，在500-700℃时效很 Fig.4 Relations between carbon-enriched belt width and 难发生分解，因此增碳层随时效时间延长不断增 aging time 宽，并与时效时间呈抛物线关系s.0Cr6Mnl3Ni- 从图4可看出，0Cr6Mnl3Ni10MoTi/1Cr5Mo 10MoTi/1Cr5Mo异质接头时效过程中熔合区组织 异质接头熔合区增碳层随时效时间延长（⑤0h, 及增碳层宽度随时效时间变化与以往 200)宽度不断增加，并达到峰值；长期时效以后 A302/1Cr5Mo异质接头不同，其根本原因是由于 (700h),增碳层宽度逐渐减小并趋于消失.增碳 这两种异质接头填充金属的化学成分特别是强 层宽度与时效时间呈图4中实线所示的曲线关 碳化物形成元素Cr的含量不同.与Cr23Ni13 系.而A302/1Cr5Mo异质接头熔合区增碳层随时 (A302)相比，0Cr6Mnl3Ni0MoTi焊丝在成分设计 效时间延长不断增宽，增碳层宽度与时效时间呈 时降低N含量同时显著降低了Cr含量，并提高 抛物线关系. 了Mn含量.提高了Mn含量的目的是为了在降

北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾￾年 第 ￾期 图 ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异质 接头 增碳层 扫描 电镜形貌 ￾ ￾￾￾未 时效 ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾一￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾卜￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾盯￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾如￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 层 宽 度 随 时效 时 间 的变 化 关 系 曲线 如 图 ￾ 中实 线所示 ￾ 图 ￾ 中虚 线 为 ￾￾￾￾￾￾巧￾。 异 质 接 头熔 合 区 增碳层 宽 度 随 时效 时 间 的变化 曲线 ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾℃ 时效 ￾ 一夕一一尸 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ 讨 论 实 验 结果 表 明 ， ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾刊￾￾￾￾￾￾ 异质接头在 时效过程 中熔合 区组 织 、 增 碳层 宽度 变 化 规 律不 同于 以往 ￾￾￾￾￾￾￾￾ 异质 接头 ， 主 要 原 因讨论 如下 ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质 接 头 时效 过程 中增 、 贫碳 层 产生 是 因为在 时效过程 中母材 中的 ￾ 会越过 熔合界 面 向奥氏体焊缝一侧迁 移 ， 并与奥 氏体焊 缝 中的强 碳化 物形 成元 素￾生 成碳化物 ￾ ￾迁 移 的驱 动力 是 由于 ￾￾ 含量 差造 成 的焊 接熔合界 面 两 侧 ￾ 的化学 势梯 度 ‘，，￾ ￾ 在 时 效 过 程 中 ， 增 碳 层 随 时效 时 间 的延 长不 断增 加 是 因 为 时 效过 程 中 母 材 中的 ￾ 不 断越 过熔合 界 面 与奥 氏体焊 缝 中 的强 碳化物形 成元素 ￾ 不 断生 成 ￾￾￾ 。 型碳 化 物 ， 而这 种碳化物 比较稳 定 ， 在 ￾￾一￾￾ ℃ 时效很 难发 生分解 ， 因此增 碳层 随时效 时 间延 长 不 断增 宽 ， 并 与时效时 间呈 抛 物线关系“￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质接 头 时效过程 中熔合 区 组织 及 增 碳 层 宽 度 随 时 效 时 间 变 化 与 以 往 ￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质 接头 不 同 ， 其根 本 原 因是 由于 这 两 种 异 质 接头 填 充 金 属 的化 学 成 分特 别 是 强 碳化 物 形 成 元 素 ￾￾ 的 含量 不 同 ￾ 与 ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾相 比 ， ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ 焊 丝 在 成 分设计 时 降低 ￾ 含 量 同时显 著降低 了 ￾￾ 含 量 ， 并提 高 了 ￾￾ 含 量 ￾ 提 高 了 ￾￾ 含量 的 目的是 为 了在 降 ￾￾￾℃ 时效 之、已沈 ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾℃ 时效 ￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ 图 ￾ 增碳层 宽 度 ￾与 时效时 间￾的关 系 ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾此￾ ￾￾￾￾一￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾们￾￾ ￾￾￾ ￾梦￾￾￾￾￾ 从 图 ￾可 看 出 ， ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质 接 头 熔 合 区 增 碳 层 随 时 效 时 间 延 长 ￾￾ ￾， ￾￾￾￾宽度不 断增加 ， 并达 到峰值 ￾长期时效 以后 ￾￾￾￾￾ ， 增碳层 宽度逐 渐减 小 并趋 于 消 失 ￾ 增 碳 层 宽度 与时效 时 间呈 图 ￾ 中实 线 所 示 的 曲线 关 系 ￾ 而 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质接 头熔合 区增 碳 层 随 时 效 时 间延 长不 断增 宽 ， 增碳层 宽度 与时效 时 间呈 抛 物线关 系 ￾

Vol25 No.1 刘征等：0Cr6Mnl3Ni10MoTi/lCr5Mo异质接头时效时熔合区增碳层的变化规律 ·53· 低Cr,Ni的情况下保证焊缝为稳定的奥氏体组 焊缝一侧迁移 织，添加的Mo,Ti是为了细化晶粒，而Mn是弱碳 (2)0Cr6MnI3Ni10MoTi/1Cr5Mo异质接头熔 化物形成元素，对碳迁移的影响不大，而强碳化 合区增碳层在时效初期(500℃时效50h)有一定 物形成元素C会对碳迁移产生很大影响.由于 宽度的增碳层出现，随时效时间延长逐渐变宽， C含量的显著降低减小了焊接熔合界面两侧碳 但随时效时间进一步延长增碳层达到最大值之 的化学势梯度，降低了C的活度系数，从而减轻 后又逐渐变窄并趋于消失(500℃时效200,700h), 和抑制了时效过程中C从母材一侧通过反应扩 这一增碳层随时效时间的变化规律与传统的 散越过熔合界面向奥氏体焊缝金属中的扩散、迁 A302/1Cr5Mo异质接头在时效过程中的变化规 移.另外，由于Cr含量发生变化，0Cr6Mnl3Ni- 律完全不同 1 OMoTi/1Cr5Mo异质接头时效过程中增碳层中部 参考文献 分碳化物的类型会不同于A302/1Cr5Mo异质接 1 Lundin C D.Dissimilar Metal weld-transition joints leter- 头增碳层中M,C。型碳化物 ature review [J1.Welding Research,1982(Suppl):58 前期研究结果表明，在时效初期，偏聚在熔 2雷月葆.炼油厂C5Mo工艺管线同质焊接接头与异 合界面处的C原子与靠近熔合界面Cr原子结合 质焊接接头的比较与选择).压力容器，1992,95)： 生成碳化物，由于0Cr6Mnl3Ni10MoTi焊丝Cr含 379 量低，因而在时效过程中形成M,C型碳化物.而 3 Pavlovsky J,Million B.Ciha K,et al.Carbon redistribution MC型碳化物在高温下不稳定，长期时效以后会 between an austenitic cladding and a ferritic steel for pres- 发生分解，分解出的C原子又向远离熔合界面的 sure vessels of a nuclear reactor [J].Materials Science and 奥氏体焊缝中扩散，使得熔合区增碳层在长期时 Engineering,1991,A149:105 4 Huang M L.Wang L.Carbon migration in 5Cr-0.5Mo 效后逐渐变窄并趋于消失，结果出现了OCr6Mn~ 21Cr-12Ni dissimilar metal welds [J].Metallurgical and l3Ni10MoTi/1Cr5Mo异质接头在时效过程中熔合 Materials Transaction,1998,A29:3037 区增碳层与时效时间呈现图4中实线的曲线 5王来，黄明亮.Cr5Mo/A302异质接头时效过程中的 关系 组织结构变化[).大连理T大学学报，1999,39(1)： 77 3结论 6何康生，曹雄夫.异种金属焊接M北京：机械工业 (1)0Cr6Mn13Ni10MoTi焊丝由于显著降低了 出版社，1986.85 强碳化物形成元素Cr的含量，因此使得0Cr6- 7陈伯蠡.焊接治金原理M.北京：清华大学出版社， Mnl3Ni1 OMoTi/1Cr5Mo异质接头熔合界面两侧 1991:261 8周振丰.金属熔焊原理及工.艺（下册）[M北京：机械 碳的化学势梯度随之减小，从而减轻和抑制了时 工业出版社，1981.228 效过程中C从母材一侧越过熔合界面向奥氏体 Changing Rule of Carbon-enriched Zones in Aging 0Cr6Mn13Ni10MoTi/1Cr5Mo Dissimilar Welded Joints LIU Zheng.WANG Ligang.WANG Lai Department of Materials Engineering.Dalian University of Technology,Dalian 116024.China ABSTRACT The microstructure of the fusion zone and the changing rule of the carbon-enriched zones in aging 0Cr6Mn13Nil0MoTi/1Cr5Mo dissimilar welded joints were studied by optical microscope and scanning electron microscope (SEM).It is found that the carbon-enriched zone,to a certain extent,initially forms in austenitic steel adjacent to the weld interface in the fusion zone.With increasing the aging time,the carbon-enriched zone gradually increases.After it reaches the maximum it begins to decrease and goes to disappear finally.The changing rule of carbon-enriched zone width is different from the past A302/1Cr5Mo dissimilar welded joints. KEY WORDS dissimilar welded joint;aging;carbon-enriched zone

￾心】 ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ 刘 征等 ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质接 头 时 效 时熔 合 区 增碳 层 的变 化 规 律 低 ￾￾， ￾ 的情 况 下 保 证 焊缝 为稳 定 的奥 氏体组 织 ， 添加 的 ￾￾，￾ 是 为 了细 化 晶粒 ， 而 ￾￾ 是 弱 碳 化 物 形 成元 素 ， 对 碳 迁 移 的影 响不 大 ， 而 强 碳 化 物 形 成 元 素 ￾ 会 对碳 迁 移 产 生 很 大影 响 ￾ 由于 ￾￾ 含 量 的显 著 降低 减 小 了焊 接熔 合界 面 两侧 碳 的化 学 势梯 度 ， 降低 了 ￾ 的 活度 系数 ， 从 而 减 轻 和抑 制 了时 效过 程 中 ￾ 从 母 材 一 侧通 过 反 应 扩 散越 过熔合 界 面 向奥 氏体焊缝 金 属 中的扩 散 、 迁 移 ￾ 另外 ， 由于 ￾￾ 含 量 发 生 变 化 ， ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质接 头 时效过程 中增 碳层 中部 分碳 化 物 的类 型 会 不 同于 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质 接 头 增 碳 层 中 ￾￾ ￾ 。 型碳化 物 ￾ 前期 研究 结 果 表 明 ， 在 时 效 初 期 ， 偏 聚在 熔 合界 面处 的 ￾ 原 子 与 靠 近熔 合 界 面 ￾ 原 子 结合 生 成碳 化物 ， 由于 ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 焊 丝 ￾￾ 含 量 低 ， 因而在 时效过程 中形 成 ￾ ￾￾ 型碳 化物 ￾ 而 ￾ ￾￾型 碳化 物在 高温 下 不 稳定 ， 长期 时效 以 后 会 发 生 分解 ， 分解 出的 ￾原 子 又 向远 离熔合界 面 的 奥 氏体焊缝 中扩散 ， 使得熔合 区增 碳层 在 长期 时 效后 逐 渐 变 窄并趋 于 消失 ， 结 果 出现 了 ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾八￾￾￾￾ 异质 接头 在 时效 过程 中熔 合 区 增 碳 层 与 时 效 时 间 呈 现 图 ￾ 中 实 线 的 曲线 关 系 ￾ 焊 缝 一 侧迁 移 ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质 接 头熔 合 区增 碳层 在 时 效初 期 ￾￾￾ ℃ 时 效 ￾ ￾ 有 一 定 宽度 的增 碳层 出现 ， 随 时效 时 间延 长 逐 渐 变 宽 ， 但 随 时 效 时 间进 一 步 延 长 增 碳 层 达 到 最 大值 之 后 又 逐 渐 变 窄并趋 于 消失 ￾￾￾℃ 时效 ￾￾ ， ￾￾￾￾ ， 这 一 增 碳 层 随 时 效 时 间 的 变 化 规 律 与 传 统 的 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质 接 头 在 时 效 过 程 中 的 变 化 规 律 完全 不 同 ￾ 参 考 文 献 ￾ 结 论 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾焊丝 由于 显 著 降低 了 强碳 化 物形 成 元 素 ￾ 的 含 量 ， 因此 使得 ￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 异 质 接 头 熔 合 界 面 两 侧 碳 的化学 势梯 度 随之减小 ， 从 而减轻 和 抑 制 了时 效 过 程 中 ￾ 从母 材一 侧越 过 熔 合界 面 向奥 氏体 ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 一￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾侣 ￾￾￾￾￾￾￾￾ 雷月 葆 ￾ 炼 油 厂 ￾￾￾￾ 工 艺 管线 同质 焊接 接头 与异 质焊 接接 头 的 比较 与选 择 ￾ ￾ 压力 容器 ， ￾￾￾ ， ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ， ￾￾ ￾￾ ￾ ， ￾￾￾ ￾ ， ￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾一￾ · ￾￾￾ ￾￾￾￾￾一 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 【￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾￾ 王 来 ， 黄 明亮 ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ 异质接 头 时 效过程 中的 组 织结构 变 化 ￾ ￾ 大 连 理丁 大学 学 报 ， ￾￾￾ ， ￾￾￾ ￾ ￾￾ 何康生 ， 曹雄 夫 ￾ 异 种金 属 焊接 ￾￾」 ￾ 北 京 ￾机械工业 出版 社 ， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾ 陈伯鑫 ￾ 焊接冶金 原理 ￾￾￾ ￾ 北 京 ￾清华大 学 出版社 ， ￾￾￾￾￾￾￾￾ 周振 丰 ￾ 金 属 熔 焊原 理 及 工 艺 ￾下 册￾￾￾￾ ￾ 北 京 ￾机械 工 业 出版社 ， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾一 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾七￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾， 环乙理刀￾ ￾￾￾￾￾， 洲刃￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 、 ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾巧￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾一￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾一 ￾丽 ￾￾￾￾￾￾￾￾， ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾， ￾￾￾ ￾￾ ￾￾一￾而 ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾一￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾一 ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾