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)接方法可(ke)用(yong)于異種(zhong)金(jin)屬,如(ru)熔(rong)焊(han)(han)、壓焊(han)(han)、釬焊(han)(han)和擴散焊(han)(han)。熔(rong)焊(han)(han)是其中應用(yong)較(jiao)多的也是本(ben)題要介紹(shao)的。手工電弧(hu)(hu)焊(han)(han)和氣體保護焊(han)(han)是熔(rong)焊(han)(han)中應用(yong)最(zui)廣(guang)、使用(yong)最(zui)為方便(bian)的兩種(zhong)方法,焊(han)(han)接材料多,便(bian)于選擇,適應性強。若有異種(zhong)金(jin)屬的大構件或批量(liang)生產時,可(ke)采用(yong)機械化的氣體保護自(zi)動焊(han)(han)或埋弧(hu)(hu)焊(han)(han)。
由于異種金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)分、金(jin)(jin)相組織、物理性能及力學(xue)(xue)性能都有差(cha)(cha)別,有的(de)(de)差(cha)(cha)別還很大(da)(da)。所以,焊(han)(han)(han)(han)接異種金(jin)(jin)屬(shu)通常要(yao)比焊(han)(han)(han)(han)接同(tong)種金(jin)(jin)屬(shu)困難得多(duo),如兩種被(bei)(bei)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)熱膨脹系數相差(cha)(cha)較(jiao)大(da)(da)時,在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接過(guo)程中會(hui)產生很大(da)(da)的(de)(de)熱應力,且(qie)這(zhe)種熱應力是不(bu)能通過(guo)焊(han)(han)(han)(han)后熱處理來(lai)消除的(de)(de)。另(ling)外,由于兩種被(bei)(bei)焊(han)(han)(han)(han)材料(liao)不(bu)同(tong),其焊(han)(han)(han)(han)接工藝(yi)要(yao)求也不(bu)同(tong),等等。
正確選擇焊(han)接(jie)(jie)材料(liao)是異(yi)(yi)種金(jin)(jin)屬焊(han)接(jie)(jie)的(de)關鍵。接(jie)(jie)頭(tou)質量(liang)和(he)性(xing)能(neng)(neng)與(yu)焊(han)接(jie)(jie)材料(liao)關系十分(fen)(fen)密切,由于有(you)(you)合(he)金(jin)(jin)元素的(de)被稀釋(shi)溶(rong)解和(he)碳遷移等因素的(de)影響,在(zai)異(yi)(yi)種金(jin)(jin)屬接(jie)(jie)頭(tou)的(de)焊(han)縫和(he)熔(rong)合(he)區存(cun)在(zai)一個過渡(du)區,這區域(yu)不但(dan)化學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)和(he)金(jin)(jin)相組(zu)織(zhi)不均勻,而且物理(li)性(xing)能(neng)(neng)也不同,力學(xue)性(xing)能(neng)(neng)也有(you)(you)很大(da)的(de)差異(yi)(yi),這可能(neng)(neng)引起接(jie)(jie)頭(tou)缺陷或嚴重降低性(xing)能(neng)(neng)。所以,必(bi)須按(an)照(zhao)母材的(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)、性(xing)能(neng)(neng)、接(jie)(jie)頭(tou)形式和(he)使用要求,正確地選擇焊(han)接(jie)(jie)材料(liao)。一般選擇異(yi)(yi)種金(jin)(jin)屬(這里是指(zhi)本題(ti)涉(she)及的(de)不銹鋼(gang)、耐熱鋼(gang)、鎳基(ji)及鐵鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)之間(jian)的(de)異(yi)(yi)種材料(liao)焊(han)接(jie)(jie)和(he)它們與(yu)珠光體鋼(gang)異(yi)(yi)種材料(liao)焊(han)接(jie)(jie))有(you)(you)以下基(ji)本原則。
1. 保證焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)性(xing)(xing)(xing)能。即保證焊(han)(han)縫金(jin)(jin)屬過渡區、熱(re)(re)(re)影響(xiang)區等接(jie)(jie)頭(tou)區域具有良好的(de)(de)(de)(de)力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能和綜合(he)性(xing)(xing)(xing)能,以滿足使用(yong)要求(qiu)。如低(di)(di)合(he)金(jin)(jin)耐熱(re)(re)(re)鋼(gang)(gang)與1Cr18Ni9Ti焊(han)(han)接(jie)(jie),在許多情況下,采用(yong)309型奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料,可(ke)以滿足要求(qiu)。當設計要求(qiu)接(jie)(jie)頭(tou)有良好的(de)(de)(de)(de)冷熱(re)(re)(re)疲勞性(xing)(xing)(xing)能時,若還采用(yong)309型奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料,雖然(ran)能形(xing)成完整的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou),但由于(yu)奧氏(shi)(shi)體(ti)焊(han)(han)縫與低(di)(di)合(he)金(jin)(jin)耐熱(re)(re)(re)鋼(gang)(gang)熱(re)(re)(re)膨(peng)脹系(xi)數差(cha)別(bie)較(jiao)(jiao)大,在熔合(he)區兩側(ce)產生很大的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)應力(li),隨(sui)著冷熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)(de)變化,熱(re)(re)(re)應力(li)也(ye)不斷交替變化,加之低(di)(di)合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)一側(ce)的(de)(de)(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)低(di)(di),這(zhe)就(jiu)降(jiang)低(di)(di)了(le)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)冷熱(re)(re)(re)疲勞性(xing)(xing)(xing)能。若選用(yong)鎳(nie)基合(he)金(jin)(jin)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料,可(ke)以大大提(ti)高其接(jie)(jie)頭(tou)冷熱(re)(re)(re)疲勞性(xing)(xing)(xing)能。這(zhe)主(zhu)要是由于(yu)鎳(nie)基合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)膨(peng)脹系(xi)數介于(yu)兩種(zhong)被(bei)焊(han)(han)材料之間,且(qie)更(geng)接(jie)(jie)近低(di)(di)合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang),這(zhe)樣把熱(re)(re)(re)應力(li)進(jin)行分散,而(er)且(qie)塑(su)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)差(cha)的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)一側(ce)的(de)(de)(de)(de)應力(li)相對較(jiao)(jiao)小(xiao)。另外,鎳(nie)基合(he)金(jin)(jin)能有效地阻(zu)止碳(tan)的(de)(de)(de)(de)遷移,降(jiang)低(di)(di)了(le)過渡層的(de)(de)(de)(de)危害。
2. 保證焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)具(ju)有良好的工藝(yi)性能,即在接(jie)(jie)頭(tou)區域不能出現熱裂(lie)紋和冷裂(lie)紋。
3. 保證(zheng)焊(han)縫(feng)金(jin)屬具有一定(ding)的致密性(xing),不得有超標的焊(han)接缺陷(xian)。
4. 保證焊縫金屬具有所要求的綜合性(xing)能,如耐(nai)蝕性(xing)、耐(nai)熱性(xing)、熱強(qiang)性(xing)、抗氧化(hua)性(xing)等。
5. 在焊接(jie)工藝(如焊前(qian)預熱或焊后(hou)熱處理)受到限制時,要(yao)注意(yi)選擇鎳基合金或奧氏(shi)體不銹鋼焊接(jie)材料,以提高(gao)焊縫金屬的塑性(xing)及韌性(xing)。
6. 異種材料(liao)焊(han)(han)接(jie)時,焊(han)(han)接(jie)材料(liao)的選擇通常是就高不(bu)就低。如低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)與(yu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)時,選用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)材料(liao);低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)與(yu)鎳基合(he)金(jin)(jin)焊(han)(han)接(jie)、或不(bu)銹(xiu)鋼(gang)與(yu)鎳基合(he)金(jin)(jin)焊(han)(han)接(jie)時,選用(yong)鎳基合(he)金(jin)(jin)焊(han)(han)接(jie)材料(liao)。
異種材料(liao)焊接和(he)焊接材料(liao)的選擇都(dou)要(yao)基于實驗,必須滿足使(shi)用要(yao)求,不要(yao)隨便(bian)輕信某些(xie)資(zi)料(liao)或者(zhe)結論。要(yao)以(yi)試(shi)驗數據為(wei)準,進(jin)行必要(yao)的工藝試(shi)驗和(he)性能測試(shi)。

