隨著現代工業技術的不斷發展,對設備的要求越來越高,在同一設備中,要求各零部件的性能不一樣。任何一種材料都不可能全面滿足使用要求,這樣異種材料的焊接問題就被提了出來。從材料角度來看,異種金屬焊接主要包括三種情況:異種鋼焊接、異種有色金屬焊接、鋼與有色金屬焊接。本書主要討論不銹(xiu)鋼、耐熱鋼、鎳基鐵鎳基合金之間異種金屬焊接及它們與珠光體鋼的焊接。
大多數焊(han)(han)(han)(han)(han)接方法(fa)可(ke)用(yong)于異種金屬(shu),如熔焊(han)(han)(han)(han)(han)、壓焊(han)(han)(han)(han)(han)、釬焊(han)(han)(han)(han)(han)和擴散焊(han)(han)(han)(han)(han)。熔焊(han)(han)(han)(han)(han)是(shi)其(qi)中(zhong)應(ying)(ying)(ying)用(yong)較(jiao)多的(de)(de)也(ye)是(shi)本題要介紹的(de)(de)。手工電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)和氣體(ti)保護焊(han)(han)(han)(han)(han)是(shi)熔焊(han)(han)(han)(han)(han)中(zhong)應(ying)(ying)(ying)用(yong)最廣、使用(yong)最為方便(bian)的(de)(de)兩(liang)種方法(fa),焊(han)(han)(han)(han)(han)接材料多,便(bian)于選(xuan)擇,適應(ying)(ying)(ying)性強。若有異種金屬(shu)的(de)(de)大構件或(huo)批量(liang)生產時(shi),可(ke)采(cai)用(yong)機械化的(de)(de)氣體(ti)保護自動(dong)焊(han)(han)(han)(han)(han)或(huo)埋弧焊(han)(han)(han)(han)(han)。
由于異(yi)種(zhong)(zhong)金屬(shu)的(de)化學(xue)成分、金相(xiang)組織、物理性能及力學(xue)性能都有(you)(you)差別,有(you)(you)的(de)差別還(huan)很(hen)大。所(suo)以,焊(han)(han)(han)接異(yi)種(zhong)(zhong)金屬(shu)通常要(yao)比焊(han)(han)(han)接同(tong)(tong)種(zhong)(zhong)金屬(shu)困難得多,如兩種(zhong)(zhong)被(bei)焊(han)(han)(han)金屬(shu)的(de)熱(re)膨脹(zhang)系數相(xiang)差較(jiao)大時,在焊(han)(han)(han)接過(guo)程(cheng)中會產生(sheng)很(hen)大的(de)熱(re)應(ying)力,且這種(zhong)(zhong)熱(re)應(ying)力是不能通過(guo)焊(han)(han)(han)后(hou)熱(re)處理來(lai)消除的(de)。另外,由于兩種(zhong)(zhong)被(bei)焊(han)(han)(han)材料不同(tong)(tong),其焊(han)(han)(han)接工藝(yi)要(yao)求也不同(tong)(tong),等等。
正(zheng)確選擇焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)是異(yi)(yi)種(zhong)金(jin)屬焊接(jie)(jie)(jie)的(de)關鍵(jian)。接(jie)(jie)(jie)頭(tou)質量和(he)性(xing)能(neng)(neng)(neng)與焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)關系十(shi)分密切,由于有(you)(you)合(he)金(jin)元素的(de)被稀釋溶解和(he)碳遷移等因素的(de)影響,在(zai)(zai)異(yi)(yi)種(zhong)金(jin)屬接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)焊縫(feng)和(he)熔(rong)合(he)區(qu)存(cun)在(zai)(zai)一(yi)個過(guo)渡區(qu),這區(qu)域不(bu)但化學成(cheng)分和(he)金(jin)相組(zu)織不(bu)均勻,而且(qie)物(wu)理性(xing)能(neng)(neng)(neng)也不(bu)同,力學性(xing)能(neng)(neng)(neng)也有(you)(you)很大的(de)差(cha)異(yi)(yi),這可能(neng)(neng)(neng)引起接(jie)(jie)(jie)頭(tou)缺陷或嚴(yan)重(zhong)降低性(xing)能(neng)(neng)(neng)。所以,必須按(an)照母材(cai)(cai)的(de)化學成(cheng)分、性(xing)能(neng)(neng)(neng)、接(jie)(jie)(jie)頭(tou)形式(shi)和(he)使用要求,正(zheng)確地選擇焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)。一(yi)般選擇異(yi)(yi)種(zhong)金(jin)屬(這里是指本(ben)(ben)題涉(she)及(ji)的(de)不(bu)銹鋼、耐熱(re)鋼、鎳(nie)(nie)基及(ji)鐵鎳(nie)(nie)基合(he)金(jin)之(zhi)間的(de)異(yi)(yi)種(zhong)材(cai)(cai)料(liao)焊接(jie)(jie)(jie)和(he)它(ta)們與珠光(guang)體鋼異(yi)(yi)種(zhong)材(cai)(cai)料(liao)焊接(jie)(jie)(jie))有(you)(you)以下基本(ben)(ben)原則。
1. 保證(zheng)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)使用性(xing)能(neng)。即保證(zheng)焊(han)(han)縫金(jin)屬過渡區(qu)、熱(re)(re)(re)影響區(qu)等接(jie)(jie)頭區(qu)域具有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)力(li)(li)學性(xing)能(neng)和綜合(he)(he)性(xing)能(neng),以滿(man)足使用要(yao)求。如低合(he)(he)金(jin)耐(nai)(nai)熱(re)(re)(re)鋼(gang)(gang)與1Cr18Ni9Ti焊(han)(han)接(jie)(jie),在許(xu)多情況下,采用309型(xing)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao),可以滿(man)足要(yao)求。當(dang)設(she)計(ji)要(yao)求接(jie)(jie)頭有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)冷熱(re)(re)(re)疲(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)時,若還(huan)采用309型(xing)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao),雖(sui)然(ran)能(neng)形成(cheng)完(wan)整的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭,但由(you)于奧(ao)氏(shi)體(ti)焊(han)(han)縫與低合(he)(he)金(jin)耐(nai)(nai)熱(re)(re)(re)鋼(gang)(gang)熱(re)(re)(re)膨(peng)脹系(xi)數差(cha)別較(jiao)大(da)(da),在熔(rong)合(he)(he)區(qu)兩(liang)側(ce)產生很大(da)(da)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)應力(li)(li),隨著冷熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)變(bian)化,熱(re)(re)(re)應力(li)(li)也不(bu)斷交(jiao)替變(bian)化,加之(zhi)低合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)一側(ce)的(de)(de)(de)塑(su)(su)性(xing)較(jiao)低,這(zhe)就降低了接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)冷熱(re)(re)(re)疲(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)。若選用鎳基(ji)合(he)(he)金(jin)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao),可以大(da)(da)大(da)(da)提(ti)高其(qi)接(jie)(jie)頭冷熱(re)(re)(re)疲(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)。這(zhe)主要(yao)是由(you)于鎳基(ji)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)膨(peng)脹系(xi)數介于兩(liang)種被焊(han)(han)材料(liao)之(zhi)間,且(qie)更接(jie)(jie)近低合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang),這(zhe)樣(yang)把熱(re)(re)(re)應力(li)(li)進(jin)行(xing)分散,而(er)且(qie)塑(su)(su)性(xing)較(jiao)差(cha)的(de)(de)(de)低合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)一側(ce)的(de)(de)(de)應力(li)(li)相(xiang)對較(jiao)小。另(ling)外,鎳基(ji)合(he)(he)金(jin)能(neng)有(you)效地阻止(zhi)碳(tan)的(de)(de)(de)遷移,降低了過渡層的(de)(de)(de)危害。
2. 保證焊(han)接接頭具有良好(hao)的工藝性能,即在接頭區域不能出現熱裂紋(wen)和冷裂紋(wen)。
3. 保證焊縫金(jin)屬具有一定的致密性(xing),不(bu)得(de)有超標(biao)的焊接缺陷。
4. 保證焊縫金屬具有(you)所(suo)要求(qiu)的綜合性能(neng),如耐(nai)蝕性、耐(nai)熱(re)(re)性、熱(re)(re)強性、抗氧化性等。
5. 在焊(han)(han)接(jie)工藝(如焊(han)(han)前(qian)預熱(re)或焊(han)(han)后(hou)熱(re)處理(li))受到限(xian)制(zhi)時,要注意選擇鎳基合金(jin)或奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)材料,以(yi)提高(gao)焊(han)(han)縫金(jin)屬的塑(su)性及韌性。
6. 異種材(cai)料(liao)焊接(jie)時(shi),焊接(jie)材(cai)料(liao)的選擇通常是就高不(bu)就低。如(ru)低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)與(yu)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊接(jie)時(shi),選用(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊接(jie)材(cai)料(liao);低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)與(yu)鎳(nie)基合(he)金(jin)(jin)焊接(jie)、或不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與(yu)鎳(nie)基合(he)金(jin)(jin)焊接(jie)時(shi),選用(yong)鎳(nie)基合(he)金(jin)(jin)焊接(jie)材(cai)料(liao)。
異種材料(liao)焊(han)接和焊(han)接材料(liao)的選擇都要(yao)(yao)基于實驗,必須滿足(zu)使用要(yao)(yao)求(qiu),不要(yao)(yao)隨便輕信(xin)某些資料(liao)或者(zhe)結論。要(yao)(yao)以(yi)試驗數據為(wei)準,進行必要(yao)(yao)的工藝試驗和性(xing)能測試。