.132 北京科技大学学报 第30卷 能和耐腐蚀性能，虽然双相不锈钢已在各领域推广 影响 应用，但其与低合金钢焊接的相关研究开展得仍然 1实验部分 有限，国内尚未见这方面的报道。因此本文将双相 不锈钢SAF2205与微合金管线钢X65进行熔化极 微合金钢侧母材选用高强管线钢APIX65,双 气体保护(MIG)焊接，通过对焊接接头的组织、力学 相不锈钢侧选用SAF2205,二者均为厚度5mm的 性能、耐蚀性能进行分析，了解焊接接头成分、组织 钢板；焊材为直径1.2mm的ER2209不锈钢焊丝 过渡特征及其对接头强度和韧性以及耐蚀性能的 实验材料成分见表1， 表1实验用母材和焊材的化学成分（质量分数） Table I Chemical composition of base material and weld metal 响 材料 C Si Mn P Cr Ni Mo N X65 0.040 0.20 1.32 0.003 0.010 0.03 0.14 0.21 SAF2205 0.008 0.49 1.62 0.006 0.024 22.44 5.84 2.90 0.19 ER2209 0.040 0.51 1.55 0.015 0.018 22.92 8.61 3.12 0.17 采用熔化极惰性气体保护焊，短路过渡，单面焊 中心、微合金钢热影响区及母材处 接.采用V形坡口，填充材料中高奥氏体形成元素 0 R25 251 的含量对优化焊缝金属中的a/Y比起着很大的作 用，应保证焊缝金属中的填充材料比例尽可能高，减 170 少熔合比.因此采用坡口和间隙相对较大的坡口形 式，坡口角度a=60~70°，钝边b=0,间隙c= 图2焊接接头整体拉伸试样（单位：mm) 2.5~3mm,如图1所示.为了获得良好的电弧稳定 Fig.2 Configuration of a tensile specimen (unit:mm) 性和焊缝熔深，实心焊丝的保护气体选用Ar十30% He+1%02(体积分数).由于SAF2205双相不锈 采用夏比(Charpy)V形缺口试样，试样尺寸为 钢中铁素体形成元素适中，适宜使用热输入(0.5 55mm×10mmX3mm,缺口分别位于双相不锈钢母 2.5k/mm)的中上水平-]，本文选用焊接热输入 材、焊缝中心、微合金钢热影响区及母材，进行 值为1.8kJ/mm·最高层间温度为150℃，测量处距 一40℃的低温冲击实验，并在扫描电子显微镜下观 坡口30~50mm. 察断口形貌 6070 用FRA PARSTAT2273电化学综合测试仪在 25℃、1molL1NaCl溶液中测试焊接接头不同区 域极化曲线，实验采用标准三电极体系，扫描速度为 1mV 's-1. 2.5-3.0mm 2结果与讨论 图1焊接坡口形式 Fig.I Configuration of welding groove 2.1显微组织 双相不锈钢与微合金钢焊接接头由不锈钢母 焊接接头金相试样微合金钢一侧和剩余部分分 别以硝酸酒精浸蚀和碱性赤血盐溶液浸蚀，在光学 材、不锈钢焊缝热影响区、焊缝、异种钢熔合区、微合 金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)下观察组织 金钢热影响区、微合金钢母材等部分组成，显微组织 形貌，利用能谱仪对焊接接头区域进行微区成分 由双相不锈钢特有的铁素体十奥氏体组织过渡为微 分析， 合金钢的铁素体十珠光体组织，图3所示为两种母 测量焊接接头各区域显微硬度，加载力为1,98 材显微组织的SEM照片，双相不锈钢(DSS)中奥 N,根据《GB2651一81焊接接头拉伸试验法》在300 氏体和铁素体的体积分数约各占一半，拉长的晶粒 kN电子万能试验机上进行焊接接头整体拉伸实验， 是材料经过轧制的结果，X65微合金钢的显微组织 试样形状尺寸如图2所示，焊缝位于试样中心，为 则为铁素体加极少量珠光体 进一步研究焊接接头不同区域的强度及塑性，对不 图4(a)和(b)分别为双相不锈钢热影响区(DSS 同区域进行缺口拉伸实验，缺口位置分别取在焊缝 HAZ)/焊缝(weld metal,WM)界面附近、微合金钢能和耐腐蚀性能．虽然双相不锈钢已在各领域推广 应用‚但其与低合金钢焊接的相关研究开展得仍然 有限‚国内尚未见这方面的报道．因此本文将双相 不锈钢 SAF2205与微合金管线钢 X65进行熔化极 气体保护（MIG）焊接‚通过对焊接接头的组织、力学 性能、耐蚀性能进行分析‚了解焊接接头成分、组织 过渡特征及其对接头强度和韧性以及耐蚀性能的 影响． 1 实验部分 微合金钢侧母材选用高强管线钢 API X65‚双 相不锈钢侧选用 SAF2205‚二者均为厚度5mm 的 钢板；焊材为直径1∙2mm 的 ER2209不锈钢焊丝． 实验材料成分见表1． 表1 实验用母材和焊材的化学成分（质量分数） Table1 Chemical composition of base material and weld metal ％ 材料 C Si Mn S P Cr Ni Mo N X65 0∙040 0∙20 1∙32 0∙003 0∙010 0∙03 0∙14 0∙21 － SAF2205 0∙008 0∙49 1∙62 0∙006 0∙024 22∙44 5∙84 2∙90 0∙19 ER2209 0∙040 0∙51 1∙55 0∙015 0∙018 22∙92 8∙61 3∙12 0∙17 采用熔化极惰性气体保护焊‚短路过渡‚单面焊 接．采用 V 形坡口‚填充材料中高奥氏体形成元素 的含量对优化焊缝金属中的α／γ比起着很大的作 用‚应保证焊缝金属中的填充材料比例尽可能高‚减 少熔合比．因此采用坡口和间隙相对较大的坡口形 式‚坡口角度 α＝60～70°‚钝边 b ＝0‚间隙 c ＝ 2∙5～3mm‚如图1所示．为了获得良好的电弧稳定 性和焊缝熔深‚实心焊丝的保护气体选用 Ar＋30％ He＋1％ O2（体积分数）．由于 SAF2205双相不锈 钢中铁素体形成元素适中‚适宜使用热输入（0∙5～ 2∙5kJ／mm）的中上水平［1－2］‚本文选用焊接热输入 值为1∙8kJ／mm．最高层间温度为150℃‚测量处距 坡口30～50mm． 图1 焊接坡口形式 Fig．1 Configuration of welding groove 焊接接头金相试样微合金钢一侧和剩余部分分 别以硝酸酒精浸蚀和碱性赤血盐溶液浸蚀‚在光学 金相显微镜和扫描电子显微镜（SEM）下观察组织 形貌‚利用能谱仪对焊接接头区域进行微区成分 分析． 测量焊接接头各区域显微硬度‚加载力为1∙98 N．根据《GB2651－81焊接接头拉伸试验法》在300 kN 电子万能试验机上进行焊接接头整体拉伸实验‚ 试样形状尺寸如图2所示‚焊缝位于试样中心．为 进一步研究焊接接头不同区域的强度及塑性‚对不 同区域进行缺口拉伸实验‚缺口位置分别取在焊缝 中心、微合金钢热影响区及母材处． 图2 焊接接头整体拉伸试样（单位：mm） Fig．2 Configuration of a tensile specimen （unit：mm） 采用夏比（Charpy）V 形缺口试样‚试样尺寸为 55mm×10mm×3mm‚缺口分别位于双相不锈钢母 材、焊缝中心、微合金钢热影响区及母材‚进行 －40℃的低温冲击实验‚并在扫描电子显微镜下观 察断口形貌． 用 FRA PARSTAT 2273电化学综合测试仪在 25℃、1mol·L －1 NaCl 溶液中测试焊接接头不同区 域极化曲线‚实验采用标准三电极体系‚扫描速度为 1mV·s －1． 2 结果与讨论 2∙1 显微组织 双相不锈钢与微合金钢焊接接头由不锈钢母 材、不锈钢焊缝热影响区、焊缝、异种钢熔合区、微合 金钢热影响区、微合金钢母材等部分组成‚显微组织 由双相不锈钢特有的铁素体＋奥氏体组织过渡为微 合金钢的铁素体＋珠光体组织．图3所示为两种母 材显微组织的 SEM 照片．双相不锈钢（DSS）中奥 氏体和铁素体的体积分数约各占一半‚拉长的晶粒 是材料经过轧制的结果‚X65微合金钢的显微组织 则为铁素体加极少量珠光体． 图4（a）和（b）分别为双相不锈钢热影响区（DSS HAZ）／焊缝（weld metal‚WM）界面附近、微合金钢 ·132· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷