
图3-13 画出了不同凝固模式界线的WRC-1988相组分图
(引自Siewert等[45],美国焊接学会授权)
在20世纪的80年代中期,美国焊接研究会不锈钢委员会为了改进不锈钢焊缝中铁素体含量的预测精度发起了修改和扩展Schaeffler和DeLong相图的活动。1988年在WRC资助的研究中Siewert等[45]提出了一个新的预测相组分图。这个图扩大了相组分图的组分范围。铁素体数FN由DeLong相组分图的0~18扩展到0~100。这张相组分图(图3-13)也画出了确定不同凝固模式的界线,这个界线是基于其他研究者[38,40,46,47]的工作而提出的。这张图也被称为WRC-1988相组分图,它是在一个数据库的基础上开发的,这个数据库从焊条制造商、研究所和文献上收集了大约950个焊缝的数据。用于开发这个相图的多重线性回归和其他统计技术可以从该研究的详细版本[48]中查到。在过去的图中化学分析的数据大部分或者完全来自单一的数据来源,而这张图的数据来自大量不同的数据来源,所以WRC-1988相组分图的一个重要特点是:相对于过去的图避免了由于单一化学分析来源可能的固有偏差造成的影响。在新的镍当量关系式中去掉了锰的系数,这样就消除了在高合金焊缝金属中系统性地过高预测FN值的问题。由其测定的FN值也用来评估和比较WRC-1988相组分图相对于DeLong相组分图的精确性,结果确认新的相组分图显然更为精准。WRC-1988相组分图中的当量关系式为

在引入WRC-1988相组分图后对该图进行了评价和审阅。Kotecki[49]由独自得到的200个焊缝数据也确认了该图相对于DeLong相组分图预测的精度有了改进。随后由于双相不锈钢普遍应用,而其铜的质量分数可高达2%,使得铜元素对铁素体含量的影响成为被关注的课题。Lake[50]发现当铜是一个重要合金元素时在WRC-1988相组分图的镍当量关系中增加铜的系数项可以改进对FN值预测的精确性,他建议铜的系数是0.25~0.30。很多研究者也认为在确定铁素体含量方面铜是有作用的,建议在Schaeffler和DeLong相组分图的镍当量关系式中增加铜的系数项。很多研究者提出了铜的系数值,其中包括0.3(Ferree[51],0.44(Hull[33]、0.5(Potak和Sagalevich[31])和0.6(Castro和deCadenet[52])。Ko-tecki[53]以Lake的数据为基础提出在镍当量式中铜的系数为0.25。
1992年Kotecki和Siewert[54]提出了一个新的相组分图,这个图和WRC-1988相组分图完全一样,只是其镍当量关系式中加入了系数为0.25的铜元素项,即:(https://www.xing528.com)
Nieq=Ni+35C+20N+0.25Cu (3-25)
WRC-1992相组分图示于图3-14,和Schaeffler图相比,它只限于预测铁素体。这张图也可以提供一个扩展的版本,以预测异种金属焊缝中的铁素体含量(见第9章)。虽然图中的坐标扩展到一个很宽的母材和填充金属的成分范围,但是对于FN值的预测仅对落在原始等FN线(FN=0~100)内的焊缝金属成分才有效。把等FN线扩展到原始成分以外的周围区域得到的预测值会产生误差,因为等FN线的范围是由原始数据库范围决定的。
直到目前WRC-1992相组分图仍然是可用来预测奥氏体和双相不锈钢焊缝中铁素体数FN最可靠和最精确的相组分图。它已经在世界范围内被广泛接受,收录于很多国际规范和标准中,并在ASME规范中代替了DeLong相组分图。WRC-1992相组分图和其之前的相组分图可能有一个共同的缺点,那就是没有钛元素的系数项。和铌相似,钛是一个强碳化物生成元素,有可能把碳结合移出母相而影响相的平衡。在没有碳时,钛又是铁素体形成元素。Hull[33]在铬当量关系式中设定钛的因子项,其系数为2.2。Suutala[46]设定钛的系数值为3.0。虽然含有钛的奥氏体不锈钢不多,但当钛的质量分数超过0.2%时,在WRC-1992相组分图的铬当量式中为钛元素设定一个系数2~3,可以改进对FN值预测的精度。

图3-14 WRC-1992相组分图
(引自Kotecki和Siewert[54],美国焊接学会授权)
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