試驗材料為2205雙相不銹鋼熱軋板，板厚11mm。采用5種焊接工藝對板材進(jìn)行熔化極氬弧焊(MIG)對接焊接，填充材料均為ER209(準(zhǔn)1.2mm)，焊接工藝參數(shù)如表所示。將焊接試件加工成7.5mm×10mm×55mm的V型缺口沖擊試樣，在JBN-300擺錘式?jīng)_擊試驗機(jī)上進(jìn)行-40℃的低溫沖擊試驗。將試樣用鹽酸苦味酸浸蝕后用ZEISS-AX10金相顯微鏡觀察組織形貌，并進(jìn)行定量金相統(tǒng)計分析。

  圖為各組焊接接頭焊縫和HAZ的沖擊韌性平均值，除一號試樣焊縫沖擊韌性低于HAZ外，其余試件焊縫沖擊韌性均高于HAZ，但焊縫與HAZ的沖擊韌性相差不大。與其他試樣相比，4#的焊縫和HAZ具有相對較高的沖擊韌性。試驗結(jié)果表明，焊接試件焊縫及HAZ的沖擊韌性均符合ASTMA923標(biāo)準(zhǔn)要求(-40℃最小沖擊值不低于53J)。雙相不銹鋼焊接接頭具有良好的沖擊韌性是由于奧氏體相的存在，主要表現(xiàn)在：①它能抑制鐵素體相中己產(chǎn)生的裂紋繼續(xù)擴(kuò)展；②碳、氮等間隙元素在奧氏體相中的溶解度高，與單相鐵素體不銹鋼相比，高溫冷卻時不易析出碳化物和氮化物，從而能抑制晶界脆化；③它能阻止高溫加熱時的鐵素體晶粒粗大。

   圖是各接頭試樣焊縫的顯微組織形貌，5組試樣的焊縫組織均具有不規(guī)則的條狀特征和兩相交織分布的特征，基體為鐵素體，條狀、塊狀、羽毛狀組織為奧氏體。從圖2可看出，1#、2#、3#接頭中鐵素體含量相對較高，且γ相較4#、5#接頭中的粗大，主要是因為其采用的線能量較大，焊縫的冷卻時間延長，雖然會促進(jìn)更多的奧氏體生成，但也會導(dǎo)致組織相對粗大。4#接頭的焊縫組織較細(xì)小，奧氏體組織在鐵素體基體中的分布比較均勻，組織形態(tài)較好，主要是因為其焊接時采用60.8%Ar+37.2%He+2%N2作為保護(hù)氣體，這不僅可以避免表面層焊縫金屬的氮損失，也可以進(jìn)一步促進(jìn)焊縫中奧氏體的生成，這樣就保證了晶粒不會粗化的前提下提高奧氏體含量。

  圖為各接頭熱影響區(qū)的顯微組織形貌，5組試樣基體為鐵素體，粗大的鐵素體晶粒邊界和晶粒內(nèi)部均析出了羽毛狀、樹枝狀、針狀或條塊狀的奧氏體相，兩相邊界明顯。從圖中可以看出，各接頭焊接熱影響區(qū)組織均有兩種形態(tài)，一種是靠近焊縫的熱影響區(qū)組織形態(tài)，一種是靠近母材的熱影響區(qū)組織形態(tài)。1#、4#接頭的熱影響區(qū)較窄，因此這一特征在圖(a)、(d)中顯得尤為明顯，其熱影響區(qū)靠近焊縫的一側(cè)，因受熱循環(huán)影響較大，此種形態(tài)組織明顯粗大，α相的晶粒比γ相粗大，α相相對含量也要高于γ相；靠近母材的熱影響區(qū)一側(cè)組織較細(xì)，受熱循環(huán)影響較小，溫度相對較低，因此，主要組織特征為條狀的γ相。