高温焊后热处理对Inconel 617B焊接接头在750°C时效后的微观结构和力学性能的影响

Inconel 617B焊接接头无热处理与后热处理（980℃）的显微组织演变及力学性能（硬度、抗拉强度、冲击韧性）研究表明：无热处理接头在短期时效前后的硬度及抗拉强度较低，长期时效后较高；冲击韧性始终高于有热处理接头。热处理促进大量晶界与晶内M23C6碳化物析出，而γ'相仅在时效后析出。基体中碳化物沿位错线和γ'相颗粒边析出，焊金属则优先在晶界间析出。细小晶内M23C6碳化物增加硬度和抗拉强度，但降低塑性及冲击韧性。粗大晶界碳化物和针状/杆状晶内碳化物均损害冲击韧性。因此，热处理虽短期提升性能，但长期会抑制细小晶内碳化物析出，同时通过促进碳化物形成降低冲击韧性。

　　

摘要

本研究采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）系统地研究了在750°C时效处理后，未经焊接热处理（PWHT）和经过980°C焊接热处理（PWHT）的Inconel 617B（简称IN 617B）焊接接头的微观结构演变，并测试了其包括硬度、抗拉强度（UTS）和冲击韧性在内的力学性能。结果表明，与经过PWHT处理的IN 617B焊接接头相比，未经PWHT处理的接头在短期时效前后硬度及抗拉强度较低，而长期时效后则较高。未经PWHT处理的IN 617B焊接接头的冲击韧性在时效前后始终高于经过PWHT处理的接头。焊接热处理会导致大量晶间和晶内M₂₃C₆碳化物的析出，而细小的γ'相仅在时效后析出。在基体金属（BM）中，晶内M₂₃C₆碳化物不仅在位错线上析出，还会在γ'相颗粒附近析出；而在焊缝金属（WM）中，晶内M₂₃C₆碳化物更倾向于在枝晶间区域析出。非常细小的晶内M₂₃C₆碳化物会在已形成的M₂₃C₆碳化物粗化过程中持续析出。M₂₃C₆碳化物对IN 617B焊接接头的硬度、抗拉强度和冲击韧性具有重要影响：细小晶内M₂₃C₆碳化物数量的增加能有效提高硬度和抗拉强度，但同时会降低塑性，从而显著恶化冲击韧性；而大尺寸晶间M₂₃C₆碳化物以及针状/棒状晶内M₂₃C₆碳化物的形成也会对冲击韧性产生不利影响。因此，尽管980°C下的焊接热处理能在短期时效前后提高IN 617B焊接接头的硬度和抗拉强度，但由于减少了时效过程中细小晶内M₂₃C₆碳化物的析出数量，反而限制了硬度和抗拉强度的进一步提高；同时，焊接热处理还会通过促进时效前晶间和晶内M₂₃C₆碳化物的析出以及增加时效后粗化针状/棒状M₂₃C₆碳化物的数量，从而降低冲击韧性。