之前文章有講過δ鐵素體(delta ferrite)在焊接中引起裂紋的簡析,那么delta鐵素體究竟是如何影響熱裂紋的呢,我們本**進一步的分析。下圖一中有兩個凝固模式:(a)先奧氏體,(b)先鐵素體。簡單說,先奧氏體模式中,奧氏體率先轉變(圖中白色樹枝晶),隨后在樹枝晶的間隙處形成delta鐵素體;而在先鐵素體模式中,delta鐵素體率先轉變(圖中黑色樹枝晶)。高溫裂紋一般發生在凝固過程末期,結晶粒界處(通常為柱狀晶)間隙殘存液態薄層不能支撐由于凝固進行而發生的收縮應力而發生開裂。
在凝固收尾階段,在柱狀晶的縫隙間會有一層液相存在。這就是導致高溫裂紋,或凝固裂紋的源頭。回到delta鐵素體的作用吧。直線狀晶界、元素的晶界偏析等因素有利于延長液相的存在溫度范圍,因此會助長裂紋傾向。Delta鐵素體存在的話,會減弱上述兩個因素的影響,因此會降低裂紋傾向。一方面,delta鐵素體可以固溶更多的S,P等雜質元素;另一方面,其相轉變也破壞了單一的柱狀晶結構,從而改變了晶界結構。
我們可以做個試驗驗證一下:1)調整Ni, Cr元素含量,使得凝固模式為單一轉變模式;2)增加P含量0.1%(通常狀況在0.01%左右),加速晶界偏析;3)采用奧氏體不銹鋼母材進行焊接。可以看到,焊縫中間出現了長條狀裂紋。
Delta鐵素體在高溫轉變時存在,但在隨后的冷卻過程中由于進一步的相轉變,其含量會減少,有沒有數據可以表明其存在和演變過程的呢?這個問題很尖銳,也很好。以前啊,都是通過分析焊接接頭組織來觀察delta鐵素體,沒有相變發生的直接證據。但近,有了直接證據。上圖二是利用X-ray制作的特定裝置來實時記錄焊縫相轉變的,從焊縫的液態一直到室溫的固態轉變過程。
焊縫檢測相關儀器:超聲波探傷儀、鐵素體含量檢測儀。