奧氏體不銹鋼(gang)與低碳或低合(he)金鋼(gang)焊接(jie)(jie)是最(zui)常見的(de)異(yi)種鋼(gang)焊接(jie)(jie)。這種異(yi)種鋼(gang)接(jie)(jie)頭使(shi)用環(huan)境也特別復雜，有(you)的(de)是在(zai)低溫環(huan)境下使(shi)用，有(you)的(de)在(zai)高溫下使(shi)用；有(you)的(de)要(yao)求(qiu)耐(nai)腐蝕，有(you)時則(ze)要(yao)求(qiu)耐(nai)疲勞，這些都要(yao)求(qiu)在(zai)選(xuan)擇焊接(jie)(jie)材(cai)料和焊接(jie)(jie)工藝時必須認真(zhen)考慮。


1. 稀釋問題


  在(zai)異種鋼(gang)的(de)(de)焊接(jie)過程中，由于基體金(jin)屬的(de)(de)熔化而(er)使焊縫(feng)金(jin)屬受到稀釋(shi)，焊縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)成分(fen)(fen)是由填(tian)充金(jin)屬的(de)(de)成分(fen)(fen)、母(mu)材成分(fen)(fen)及熔合比確定的(de)(de)，這樣可以在(zai)不銹鋼(gang)織(zhi)圖(tu)上（舍夫(fu)勒組織(zhi)圖(tu)）大致預測出焊縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)組織(zhi)狀(zhuang)態，也能大致知道焊縫(feng)的(de)(de)性能，保(bao)證接(jie)頭的(de)(de)機(ji)械性能和抗裂性能。


2. 熔合區的塑性


  奧氏(shi)體不銹鋼與低碳或低合金鋼焊接時，一般選擇奧氏體焊縫金屬。由于稀釋作用，往往會在過渡區產生脆性的馬氏體組織，即在焊縫金屬中靠近母材一側熔合區附近存在一個窄的低塑性帶。低塑性帶的化學成分和組織均不同于焊縫的其他部位，寬度一般為0.2~0.6mm,位置在熔合區中靠熔合線的邊緣。熔合區的寬度隨填充金屬的種類不同而不同（見表4-1)。熔合區中低塑性的馬氏體組織存在，明顯地降低接頭的沖擊韌性，對于在低溫下工作和承受沖擊載荷的異種鋼接頭，應選用鎳基合金材料作為填充金屬，以減少熔合區的脆性馬氏體層的寬度和熔合線附近沖擊韌性的降低幅度。


1.jpg


3. 碳的擴散(san)


  前(qian)面已經提(ti)及的(de)(de)(de)(de)異(yi)種接頭，在(zai)焊后熱處理或(huo)(huo)高溫環境中使用時(shi)，由(you)于兩(liang)側(ce)強碳(tan)(tan)化(hua)物形(xing)(xing)成元素含量(liang)和(he)組織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)不同而產生(sheng)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)遷移。在(zai)低碳(tan)(tan)或(huo)(huo)低合金鋼一側(ce)形(xing)(xing)成脫(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)，由(you)于碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)減(jian)少，將變(bian)成鐵素體組織(zhi)(zhi)而軟化(hua)，同時(shi)促使脫(tuo)碳(tan)(tan)區的(de)(de)(de)(de)晶粒(li)長大，沿熔合線形(xing)(xing)成一層(ceng)(ceng)粗晶粒(li)區。在(zai)焊縫(feng)一側(ce)形(xing)(xing)成增碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)，除一部(bu)分碳(tan)(tan)溶入基體以外，剩余的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)元素則以鉻的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)物形(xing)(xing)態(tai)析出，使組織(zhi)(zhi)硬(ying)化(hua)。研究(jiu)表明：焊縫(feng)金屬中含鎳量(liang)的(de)(de)(de)(de)提(ti)高，脫(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)寬度減(jian)小。當含鎳量(liang)提(ti)高到25%時(shi)，脫(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)寬度的(de)(de)(de)(de)減(jian)小將十分顯著。


  碳(tan)的(de)擴(kuo)散遷移對接(jie)頭的(de)常(chang)溫和(he)高溫瞬時強度不良影(ying)響(xiang)比較(jiao)小(xiao)，但對持久強度和(he)疲(pi)勞極限的(de)影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da)(da)(da)，而且斷(duan)裂(lie)部(bu)(bu)位大(da)(da)(da)部(bu)(bu)分發生(sheng)在熔合(he)(he)區(qu)的(de)脫碳(tan)層(ceng)上。隨著碳(tan)擴(kuo)散的(de)發展、接(jie)頭在熔合(he)(he)區(qu)發生(sheng)脆性斷(duan)裂(lie)的(de)傾向(xiang)增大(da)(da)(da)。


4. 熱應力及其(qi)影響


  奧氏體(ti)不銹鋼(gang)熱(re)膨脹系數比低(di)碳或低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)大30%~60%,導熱(re)系數卻只有低(di)碳或低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)的30%~40%.這(zhe)樣兩種(zhong)材(cai)料的接頭，焊后會引(yin)起(qi)熱(re)應(ying)力。而(er)這(zhe)種(zhong)熱(re)應(ying)力是不可能通過熱(re)處理來消除的，這(zhe)種(zhong)永存的熱(re)應(ying)力對接頭性能影(ying)響很大。


  奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)與低(di)(di)碳(tan)或(huo)低(di)(di)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)異種材料(liao)的接(jie)頭(tou)(tou)在周期性(xing)(xing)加熱(re)和冷(leng)卻條件下工作時，接(jie)頭(tou)(tou)承受著(zhu)嚴重(zhong)的熱(re)應變應力(li)，由于(yu)低(di)(di)碳(tan)或(huo)低(di)(di)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)一側的熔(rong)合(he)(he)區或(huo)熱(re)影響區韌(ren)性(xing)(xing)相對較差，所以(yi)很容易沿(yan)這一側熔(rong)合(he)(he)線產(chan)生熱(re)疲(pi)勞(lao)裂紋。熱(re)疲(pi)勞(lao)裂紋會在熱(re)應力(li)的作用下，沿(yan)著(zhu)弱化的脫碳(tan)層擴展(zhan)而導致接(jie)頭(tou)(tou)破(po)壞(huai)。由于(yu)鎳(nie)基(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)的熱(re)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)數(shu)(shu)介于(yu)奧氏(shi)體鋼(gang)(gang)與低(di)(di)碳(tan)或(huo)低(di)(di)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)之間(jian)，這樣就(jiu)減弱了接(jie)頭(tou)(tou)因熱(re)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)數(shu)(shu)不同而產(chan)生的應力(li)。因此，在接(jie)頭(tou)(tou)性(xing)(xing)能要(yao)求(qiu)高的情況下，采用鎳(nie)基(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)焊接(jie)材料(liao)改(gai)善接(jie)頭(tou)(tou)性(xing)(xing)能是非(fei)常有效的。