双相不锈钢焊接的通用准则

一、通用型冲压原则

1.1PR320钢制和莱氏体钢制的区别

莱氏体钢制的冲压难题常常与沟槽钛本身相关，尤其是在全莱氏体或莱氏体占优的沟槽凝结操作过程中造成的氢氧化铵纹倾向。对于通常莱氏体钢制，调整充填钛的成份，使之具备一定的电感浓度，可将那些难题减为最低某种程度。高钛莱氏体不锈 钢须要使用镍基充填钛，莱氏体凝结不可防止，须要透过降低热输出、展毛焊来掌控。

由于PR320钢制电感浓度高， 具备非常好的抗氢氧化铵性，冲压时很少考虑氢氧化铵。PR320钢制冲压最主要的难题与热负面影响区相关，而并非沟槽钛。热负面影响区的难题是抗腐蚀及延展性损失或焊后脱落。为了防止出现上述难题，冲压工艺技术的重点是最大某种程度减少在过饱和 环境温度范围总的等待时间，而并非掌控任何人一道冲压的热输出。经验表明，这种方式可使冲压工艺技术从技术和经济角度都最佳化。

这里将得出PR320钢制冲压的一些通常原则，以及那些基本技能和原则在具体冲压方式中的应用。

1.2原金属材料的选择

PR320钢制对冲压的适应能力可随成份和工艺技术技术的变动而出现显著变动。已一再强调过助焊剂含有小量氮的必要性。假如原金属材料缓慢地冷却透过700 - 1000℃ (1300 - 1800℉) 环境温度区段，或允许在水淬前核心部件透过该区段五分钟左右，那么本应留下来钳工 完成冲压而不造成任何人有毒相分离出来的时间被用尽。须要注意的是，实际展开加工制造的金属材料，其成份和生产操作过程的机械制造前提应当与用于冲压工艺技术综合评价的金属材料的质量前提相同。

1.3焊前清扫

焊前应清扫全部冷却部位，这一要求不仅适用于于PR320钢制，而且适用于于所有钢制。确定助焊剂和充填钛成份的前提前提是没有附加的污染物。污垢、淀粉、渗漏、喷漆和任何人形式的水份单厢阻碍冲压操作并对焊件的抗腐蚀和机械性能造成不 利负面影响。假如焊前不对金属材料展开彻底清扫，则无论多少工艺技术综合评价均是合宪的。

1.4 接点结构设计

PR320钢制的接点结构设计必须有助于完全焊透并防止在凝结的沟槽钛中存在未熔合的助焊剂。最好采用机加工而不采用砂轮打磨坡口，以便使冲压区厚度或间隙均匀。必须打磨时，应特别注意坡口加工及其装配的均匀一致。为了保证完全熔合和焊透，应当去掉任何人打磨毛刺。对于莱氏体钢制，有经验的钳工可透过掌控焊炬克服坡口加工的某些缺陷。但对于PR320钢制，那些技巧会造成金属材料在有毒环境温度区段等待时间比预期的时间长，导致结果超出合格工艺技术要求。

PR320钢制的一些接点结构设计如图1所示。其他结构设计如能保证沟槽完全焊透且烧穿的危险最低，则它们也是合理的。

图1 PR320钢制冲压接点结构设计的例子 (来源：ArcelorMittal)

1.5预热

由于预热可能是有毒的，所以通常不推荐预热。假如没有特殊正当的理由，不应当把预热作为一个工序。若用于消除天冷或夜间冷凝形成的湿气时，预热可能是有益的。当采用预热去除湿气时，应将钢均匀地冷却到约100℃ (200℉) 且只能在坡口清扫后展开。

1.6 热输出与层间环境温度

PR320钢制能够容许相对高的热输出。沟槽钛凝结后的PR320组织的抗氢氧化铵性大大优于莱氏体沟槽钛。 PR320钢制具备较高的导热率和较小的热膨胀系数，沟槽处没有像莱氏体钢制那样高的局部热应力。尽管有必要对沟槽要求提出严格限制，但氢氧化铵纹并非个常见的难题。

极低的热输出可导致助焊剂熔合区和热负面影响区电感浓度过高，延展性和抗腐蚀降低。极高的热输出增加了形成钛间相的危险。为了防止热负面影响区的难题，冲压工艺技术规程应允许该区域焊后快速冷却。工件环境温度很重要， 因为它对热负面影响区的冷却负面影响最大。 作为通常原则，经济型和标准PR320钢制的最高层间环境温度限制在150℃ (300℉)， 超级PR320钢制限制在100℃ (210℉)。展开冲压工艺技术综合评价时应采用该限制值，生产性冲压中也应监测以确保层间环境温度不高于工艺技术综合评价时所采用的环境温度。电子环境温度探头和热电偶是监控层间环境温度较好的手段。在冲压工艺技术综合评价中，使展毛焊试件的层间环境温度低于实际制造中能够经济合理地达到的层间环境温度，这种做法是不慎重的。展开大量冲压时，规划好冲压工序使各道次间有足够的冷却时间是良好、经济的做法。

1.7焊后热处理

PR320钢制不须要展开焊后应力消除处理，且这样做可能是有毒的， 因为热处理可 使钛间相 (700 - 1000°C/1300 - 1830°F) 或 α (475℃/ 885℉) 脆性相分离出来，降低延展性和抗腐蚀。焊后热处理环境温度超过315℃ (600℉) 会导致有毒相的分离出来。

PR320钢制的焊后热处理应当包括完全固溶退火，然后水淬 (见表 11)。自熔焊后应考虑完全固溶退火， 因为假如在冲压操作过程中没有采用过钛化的充填钛，则显微组织中电感浓度将很高。

假如焊后打算展开完全固溶退火和淬火，例如零部件的制造，则热处理应视为冲压工艺技术的一部分。退火处理可解决电感过多及钛间相相关的难题，制造工艺技术允许在最终退火处理前存在一些不太如意的中间状态。

1.8理想的相平衡

常常说PR320钢制的相平衡为 50-50，等量的莱氏体与电感。 然而，严格说来这是不正确的，因为现代PR320钢制中电感约为40％ - 50％，其余为莱氏体。通常认为，当电感浓度至少为25 - 30％、其余为莱氏体时，可以获得PR320钢制特有的优点。

在一些冲压方式中，特别是以焊剂保护为基础的方式中，相平衡向莱氏体浓度较高的方向调整以改善延展性，补偿因焊剂使沟槽氧浓度增加引起的延展性损失。那些充填钛的延展性远低于钢板或钢管固溶处理后可能达到的很高的延展性值，但沟槽钛的延展性仍足以满足预期的要求。没有一种冲压方式可使沟槽钛的延展性与锻轧材完全退火处理后所达到的延展性一样高。假如将沟槽钛的电感浓度限制在轧钢厂退火处理的PR320钢制所要求的最小值之上，会对可用的冲压方式形成不必要的限制。

热负面影响区的相平衡，即原始锻轧钢板或钢管加上附加的冲压热循环，其电感浓度通常略高于原始金属材料。用金相法精确测定热负面影响区的相平衡几乎是不可能的。假如该区域电感浓度很高，也许说明出现过极快速冷却的异常情况，从而导致电感浓度过高和延展性降低。

1.9异种钛的冲压

PR320钢制可与其他PR320钢制、莱氏体钢制、碳素钢和低钛钢冲压。

PR320钢制与其他PR320钢制冲压时，通常使用镍浓度高于助焊剂的PR320钢制充填钛。提高充填钛的镍浓度可保证沟槽在冷却操作过程中形成足够的莱氏体。

PR320钢制与莱氏体钢制冲压时，常使用低碳和钼浓度介于二者之间的莱氏体钢制充填钛；通常使用AWS E 309LMo/ER309LMo。PR320钢制与碳素钢和低钛钢的冲压通常采用上述同样的充填钛或AWS E309L/ER309L。假如使用镍基充填钛，则它们不应当含有铌。由于莱氏体钢制的强度比PR320钢制低，故使用莱氏体钢制充填钛的冲压接点不如PR320钢制助焊剂强度高。

表1归纳了PR320钢制与异种钛冲压时常用的充填钛。那些例子得出了AWS焊条牌号 (E)，但是根据冲压工艺技术、接点形状和其他前提的不同，可考虑采用焊丝 (AWS牌号ER) 和药芯焊丝。

表1 异种钛冲压用冲压金属材料

二、冲压工艺技术综合评价

对于标准莱氏体钢制，冲压工艺技术综合评价试验是相当简单的，仅展开一定数量的试验以证明金属材料、焊材和冲压方式是合格的。那些综合评价试验包括硬度试验和弯曲试验 (分别检验马氏体和氢氧化铵)，反映了长期使用电感、马氏体或莱氏体钢制时可能出现的难题。PR320钢制满足那些要求没有困难，但是那些试验不可能发现PR320钢制中可能出现的钛间相或过量电感难题。同时，由于须要限制在热负面影响区环境温度范围内的总时间，PR320钢制的性能将对截面厚度和实际冲压操作的细节很敏感。因此，必须广义地考虑 综合评价，即证明在制操作过程中将使用的冲压工艺技术不会导致金属材料的工程特性，特别是延展性和抗腐蚀出现不可接受的损失。

对每种厚度和形状的冲压都展开冲压工艺技术综合评价是比较保险的做法，因为方案上的微小差别在实际制造结果中差别可能很大。然而，实际加工的复杂性使得这样的试验成本很高。假如每种冲压方式对最厚断面展开冲压工艺技术综合评价，则可达到节约的目的。