奧氏體不銹鋼焊縫中δ鐵素體含量測量方法對比

關(guān)鍵字:奧氏體不銹鋼;δ鐵素體;金相法;化學法;帶磁法

中圖分類號:TG142.25;TG115.2 文獻標志碼:A 文章編號:1001-4012(2022)02-0040-05

奧氏體不銹鋼是原子爐構(gòu)造的常用材料之 一,在其中存在大量的電焊焊接制品[1-4]。不銹鋼焊縫隙中存 的少許δ鐵素體能夠提高焊接強度及抗應力腐蝕 特性,避免焊接熱裂紋造成[5-7];但過多δ鐵素體 會導致σ相老化[3,7]和δ相可選擇性浸蝕。δ鐵素體 含量是奧氏體不銹鋼焊接材料研發(fā)與應用性能評價重 要性能指標之一。

現(xiàn)階段,奧氏體不銹鋼焊接中δ鐵素體含量的常 用方式有金相法、化學法和帶磁法。金相法根據(jù)直 接觀查金相試件里的δ鐵素體進行計算面積是,從而 測算摩爾分數(shù)。其歸屬于毀滅性檢測,必須足夠多 測量點才可以獲得真實度強的數(shù)據(jù)信息,檢驗成本相對高。

化學法通過計算材料中的鎳劑量和鉻當量,以 及比照工作經(jīng)驗圖來間接性得到 δ鐵素體含量(質(zhì) 量 分 數(shù))。Schaeffer圖、Delong圖及 WRC-92圖是現(xiàn)階段 化學法中比較常見的 3 類圖[1,6-7]。Schaeffer圖應 用最開始,但并未考慮到氮元素和含銅高產(chǎn)生的影響;Delong 圖把氮元素當做馬氏體的建立原素而記入鎳劑量,與此同時改善曲線圖精密度;WRC-92圖也引進氮元素和銅 原素。化學法也存在一定難題,如:合金成分含量的 精確性直接關(guān)系δ鐵素體含量測算值的準確性;合 金屬性對δ鐵素體含量產(chǎn)生的影響并不是圖例的線性相關(guān) 等。這種均也會導致測量值與實際值存在一定誤差。

帶磁法有根據(jù)測量與δ鐵素體含量有關(guān)的某一 帶磁參量,來決定δ鐵素體含量。此方法受測量儀器設(shè)備基本原理的影響較大,若材料上δ鐵素體含量或形狀分 布不勻,則過程的重現(xiàn)性和精準度較弱。帶磁法操 作簡易,可以實現(xiàn)當場無損檢測技術(shù),比較常見[1,7]。

具體測試中,一般會選擇一種或兩種方式開展 測量。小編同時采用之上3種方式對核電站用馬氏體 不銹鋼板堆焊層開展δ鐵素體含量的測量,數(shù)據(jù)分析 了不一樣檢測方式測量結(jié)論的差別。

1 實驗具體內(nèi)容

1.1 實驗原材料

科學研究 對 象 為 308 不 銹 鋼 堆 焊 層,試 樣 尺 寸 為 50mm×25mm×10mm,其成分符合規(guī)定 ASTM A276—2006《不銹鋼棒材和型材》規(guī)定(見表1)。

1.2 試驗標準

根據(jù) GB/T1954—2008《鉻鎳奧氏體不銹鋼焊 縫鐵素體含量測量方式》和 GB/T15749—2008《定 量金相測定法》開展金相法檢驗。

在原有檢測方式的基礎(chǔ)上元素檢測,挑選Schaeffler圖和 WRC-1992圖開展δ鐵素體含 量測算。

根據(jù) GB/T1954—2008 及 JB/T7853—1995 《鉻鎳奧氏體不銹鋼焊縫金屬中鐵素體數(shù)字的測量》進 行帶磁法測量。

1.3 實驗設(shè)備

金相法選用 Olympus的 GX71型金相光學顯微鏡 以及配套設(shè)施 TIGER3000型金相圖像檢測系統(tǒng)實現(xiàn)檢 測剖析;化學法選用碳/硫檢測儀檢驗是碳元素和硫元 素,用分光光度儀檢驗硅、磷、硼元素,用電感耦合原 子發(fā)送光譜儀檢測其他化學元素;帶磁法用鐵素體 測量儀對δ鐵素體含量立即載入。

2 實驗過程與結(jié)果

2.1 金相法

金相法測量δ鐵素體含量主要包含標準品圖普對 比法和測量法,各自選用這兩種方法對308不銹鋼板 堆焊層中δ鐵素體含量開展測量。

2.1.1 圖普比較法

參照 GB/T1954—2008規(guī)范,將配制好一點的金相試件在顯微鏡下查看,選擇δ鐵素體遍布較均勻區(qū) 域開展照相(如圖1)。因為規(guī)范 GB/T1954—2008 中要求,放大倍率應不小于500倍,因而各自獲得 500倍和1000倍下制取試樣的顯微組織外貌,并分 別與500倍和1000倍下規(guī)范試樣的顯微組織外貌進 行比照,可認定其δ鐵素體含量為7.5%~10%。

2.1.2 測量法

GB/T15749—2008依據(jù)是“適 用 于 各 類 合 金 顯微組織中物相摩爾分數(shù)測量”的國家標準,包含網(wǎng)格圖數(shù) 點法、網(wǎng)格圖截線法、直線標尺測定法(含四線法、八線 法等)等 多 種 相 含 量 計 算 方 法。較 GB/T1954—2008規(guī)范里的金相割線法,前者測量范圍線大量、覆 蓋總面積更高,精密度也更高。

依據(jù)規(guī)范 GB/T15749—2008,在試件上 采 用 網(wǎng)格圖截線法各自選擇300倍、500倍和1000倍開展 測量,圖2為同一部位處的顯微組織外貌。在各個 倍率 下,測 得 平 均 δ 鐵 素 體 含 量 分 別 為 11.0%,7.6%和9.5%(見表 2)。由表 2 能夠得知,不一樣放 大倍率下測得的δ鐵素體含量差異很大,500倍下 測出δ鐵素體含量最少,300倍和1000倍下測出δ 鐵素體含量較高。