奥氏体不锈钢焊接接头的夏比冲击行为

奥氏体不锈钢因其优异的延展性、高缺口韧性、耐腐蚀性和良好的成形性，被广泛应用于化工、石化、海洋结构、核和农业食品等领域。其焊接接头中的熔合区具有由奥氏体和铁素体相组成的双重结构。铁素体相具有防止热裂纹发生的有利作用。

外延生长

通过外延生长在熔合区凝固已经进行了多年的研究。该区域的组织为树枝状，由于冷却速度快，其化学成分不均匀。在凝固过程中产生的高热梯度会产生柱状晶粒。这种现象是通过将液态金属中的原子组织到衬底的颗粒上而发生的。焊接区的结晶结构可能与母材的不同，因为焊接区的化学成分是填充金属和母材金属的混合物。

在焊接过程中，电流、电压、焊接速度、焊接能量和焊道间温度是影响熔合区组织演变的主要参数。这种铁氧体相的形态和数量在不同的工艺过程中是不同的。在与最后一道焊道相对应的区域，铁素体在奥氏体基体中形成连续的网状结构。其数量、尺寸及在双相组织中的分布是控制奥氏体不锈钢焊接接头冲击性能的重要参数。

夏比冲击试验

比较了ER316LN和ER308LN奥氏体不锈钢钎料制备的丝束焊接头的夏比冲击性能和韧性。结果表明，焊缝的夏比冲击能对填充金属敏感。焊接接头（316L/ER308LN）吸收的能量最高（91J）。

夏比试样的纵向金相检验表明，破坏是通过带形塑性变形发生的。在(316L/ER308LN)焊接接头中，这些带比(316L/ER316LN)焊接接头扩散得更广。这说明(316L/ER308LN)焊接接头的塑性变形所需能量大于(316L/ER316LN)焊接接头。裂纹从切口附近开始，沿不同的二次方向在表面扩展。两种类型的焊缝均以延性方式断裂。这包括孔洞的形核，与基体中的塑性变形有关的生长和结合。此外，夹杂物的存在是微孔洞成核的一个重要因素。一般来说，在塑性变形的早期阶段，较大的夹杂物会引起裂纹萌生点。此外，无论钢在基体中的位置如何，成组的夹杂物都大大降低了钢的凝聚力，因此对微孔洞的形成和生长需要较低的塑性能(Amina Sriba et al. 2018)。

用ER308LN代替ER316LN作为钎料有利于提高焊接接头的夏比冲击韧性。Amina Sriba等人2018年的工作提出了这种行为的许多原因。他们认为，(316L/ER308LN)接头韧性的提高可能是由于其熔合区铬含量较高，铜含量较(316L/ER316LN)接头低。另一方面，他们也解释了(316L/ER308LN)焊接接头在低磷浓度(表1)和高δ-铁素体含量(图1)方面的良好组合对韧性性能的改善。

在焊接的凝固过程中，磷在晶界处有很强的偏析倾向，因此会导致严重的晶间脆化现象，从而降低韧性和延展性。熔合区δ-铁素体的作用对于控制焊接过程中的凝固和抑制低熔点化合物(如促进热裂的磷)的形成仍然很重要。这种δ-铁素体相在环境温度下表现出韧性，有足够的能力适应塑性变形。

承认

我要感谢ENSCL（法国里尔）的Jean-bernard VOGT教授在本研究过程中提供的帮助和支持。