热影响区的冶金反应及组织特征分析

大多数轧制铁素体不锈钢的微观组织是含有铁素体和碳化物（或者是碳氮化物）的混合组织。当这个组在围绕着熔池周围的热影响区中，被加热到高温时会发生很多冶金反应。加热时所有碳化物和其他析出物将会溶解。如果有马氏体存在（譬如除了多道焊中最后一条焊道外，其他焊道周围中的马氏体），在后续焊道熔敷再加热时也会消失，转化成铁素体（伴随着生成碳化物）或者又转变成奥氏体。随钢成分的不同，高温下HAZ可以是全铁素体组织，也可以是铁素体+奥氏体混合组织。如果不存在析出物和晶界奥氏体，则铁素体晶粒将迅速长大，因而大多数铁素体不锈钢的HAZ呈现比较大的铁素体晶粒。如果高温下奥氏体在微观组织中是稳定的，就可能通过晶界的钉扎作用而阻止铁素体晶粒长大。在冷却时HAZ中会再析出一些碳化物和氮化物。因为低温时碳和氮在铁素体中的溶解度很低，所以析出反应有很强的驱动力。高温形成的奥氏体在冷却时将全部转变为马氏体。生成的马氏体一般将沿铁素体晶界分布，而往往被错认为是奥氏体。

图5-13示出了430型不锈钢的HAZ组织。其中铁素体晶粒很大，在晶粒边界有一层由高温奥氏体转变生成的连续马氏体。在晶内“胡椒粉”状的相组织是冷却时形成的碳化物、碳氮化物或者是氮化物。在HAZ中也出现了类似于图5-10所示的焊缝金属中的无析出物区。图5-14示出了409型不锈钢钨极氩弧焊热影响区的微观组织。在这种钢中实际上不生成高温奥氏体，因而HAZ是全铁素体组织，也没有明显的析出物析出。这是因为其含铬量低并加了钛，钛结合了碳和氮，从而防止形成M₂₃C₆和M₂₃（C，N）₆碳化物和碳氮化物。

图5-13 430型不锈钢的热影响区（HAZ）微观组织，注意晶界存在马氏体和晶内存在大量的析出物(www.xing528.com)

图5-14 409型不锈钢的全铁素体热影响区（HAZ）组织