焊后短暂热处理对激光焊接UNS S31803双相不锈钢显微组织演变和点蚀的影响

激光焊接具有输入热量低，时间短和焊接口美观等优点。然而，双相不锈钢在激光焊接后会表现出较差的耐蚀性和韧性。本课题组研究了激光焊接后的UNS S31803双相不锈钢（DSS2205）及其在1020℃-1100℃分别退火1min和3min后，其显微组织和耐点蚀性能的变化及原因。本研究采用恒电位临界点蚀温度(CPT)评价合金的耐点蚀性，采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)研究合金的微观组织以及氮化铬析出相的析出过程。通过TEM、AFM、SEM的表征，可以证实激光焊接的合金组织处于非平衡态，铁素体含量大于90%，并且在融合区能够观察到氮化铬析出相。进一步对比母相合金与DSS2205焊接头的电流密度曲线，发现合金的CPT值从56℃下降至42℃，耐点蚀性受到严重破坏。对上述焊接头进行焊后热处理，再观察焊接头的显微组织，发现奥氏体相变得更多更粗。不仅如此，经过1080℃热处理3min的合金，铁素体含量达到最低值，大约为46%。通过SEM和TEM表征，焊后热处理的合金内均未发现氮化铬析出相，表明焊接过程中形成的析出相在热处理后溶解到基体中。进一步对比焊接头热处理前后的CPT值，可以看到所有热处理试样的CPT值都有所提高，并且在1080℃下退火3分钟的合金的CPT值达到55℃，基本与母相合金相当，说明合金恢复了在焊接过程中失去的耐点蚀性。此现象可以用耐点蚀当量（PREN）解释。经过1080℃热处理3min的合金，铁素体和奥氏体相的PREN非常接近，二者耐点蚀性几乎相当，这与该温度下的合金具有最高CPT值一致。究其原因是短时间的热处理改变了两相的体积分数，影响了合金元素（Cr,Mo,N）的含量，进而改变了组织的耐点蚀当量及耐点蚀性。总之，焊后短暂热处理对激光焊接的DSS2205的耐点蚀性是有益的。

上述成果以“Effect of a brief post-weld heat treatment on the microstructure evolution and pitting corrosion of laser beam welded UNS S31803 duplex stainless steel”为题发表于《Corrosion Science》期刊上。上述研究得到了国家自然科学基金和上海市高新技术产业化项目的资助。

文章链接：http://doi.org/10.1016/j.corsci.2012.08.054

Updated on Oct. 24, 2022.

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