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