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(gang)、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)接(jie)方(fang)法可用于(yu)異種金屬,如(ru)熔焊(han)、壓焊(han)、釬焊(han)和(he)擴散焊(han)。熔焊(han)是其中(zhong)應(ying)用較多的(de)(de)(de)(de)也是本題(ti)要介(jie)紹的(de)(de)(de)(de)。手工電弧(hu)焊(han)和(he)氣體(ti)保護焊(han)是熔焊(han)中(zhong)應(ying)用最(zui)(zui)廣(guang)、使用最(zui)(zui)為方(fang)便(bian)的(de)(de)(de)(de)兩種方(fang)法,焊(han)接(jie)材料(liao)多,便(bian)于(yu)選(xuan)擇,適應(ying)性(xing)強。若有(you)異種金屬的(de)(de)(de)(de)大構件或(huo)批量生(sheng)產時(shi),可采用機械(xie)化(hua)的(de)(de)(de)(de)氣體(ti)保護自動焊(han)或(huo)埋(mai)弧(hu)焊(han)。
由(you)于(yu)異(yi)種金(jin)屬的(de)(de)化學成分、金(jin)相組(zu)織、物理性(xing)能(neng)及力學性(xing)能(neng)都有差(cha)別(bie),有的(de)(de)差(cha)別(bie)還很大(da)。所(suo)以(yi),焊(han)接(jie)異(yi)種金(jin)屬通常(chang)要比焊(han)接(jie)同(tong)種金(jin)屬困難得多,如(ru)兩(liang)種被焊(han)金(jin)屬的(de)(de)熱(re)(re)膨(peng)脹系數相差(cha)較(jiao)大(da)時,在焊(han)接(jie)過程(cheng)中會產生很大(da)的(de)(de)熱(re)(re)應(ying)力,且這(zhe)種熱(re)(re)應(ying)力是(shi)不能(neng)通過焊(han)后熱(re)(re)處理來消除的(de)(de)。另外,由(you)于(yu)兩(liang)種被焊(han)材(cai)料不同(tong),其焊(han)接(jie)工藝要求也不同(tong),等等。
正確選(xuan)擇焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料是異(yi)(yi)種金(jin)(jin)屬(shu)(shu)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)關鍵。接(jie)(jie)(jie)頭質量(liang)和性(xing)(xing)能與(yu)(yu)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料關系十分(fen)密(mi)切,由于有合金(jin)(jin)元素的(de)(de)(de)(de)被稀釋溶解和碳遷(qian)移等因素的(de)(de)(de)(de)影響,在異(yi)(yi)種金(jin)(jin)屬(shu)(shu)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫和熔合區存在一(yi)個過渡區,這區域(yu)不但化學(xue)成分(fen)和金(jin)(jin)相組(zu)織(zhi)不均(jun)勻(yun),而且物理性(xing)(xing)能也(ye)(ye)不同,力學(xue)性(xing)(xing)能也(ye)(ye)有很大(da)的(de)(de)(de)(de)差(cha)異(yi)(yi),這可(ke)能引起接(jie)(jie)(jie)頭缺陷或(huo)嚴重降低性(xing)(xing)能。所以,必須按(an)照(zhao)母材(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)化學(xue)成分(fen)、性(xing)(xing)能、接(jie)(jie)(jie)頭形式和使用(yong)要求,正確地(di)選(xuan)擇焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料。一(yi)般選(xuan)擇異(yi)(yi)種金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(這里(li)是指本(ben)題涉及的(de)(de)(de)(de)不銹鋼(gang)、耐熱(re)鋼(gang)、鎳(nie)(nie)基(ji)及鐵鎳(nie)(nie)基(ji)合金(jin)(jin)之間的(de)(de)(de)(de)異(yi)(yi)種材(cai)(cai)料焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)和它(ta)們與(yu)(yu)珠光(guang)體鋼(gang)異(yi)(yi)種材(cai)(cai)料焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie))有以下(xia)基(ji)本(ben)原則。
1. 保證焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)使用性(xing)能(neng)(neng)。即保證焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)(jin)屬過渡區(qu)(qu)、熱(re)影響區(qu)(qu)等接(jie)(jie)頭區(qu)(qu)域具有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)(neng)和綜(zong)合(he)(he)(he)性(xing)能(neng)(neng),以滿(man)足(zu)使用要求。如(ru)低(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)耐(nai)熱(re)鋼(gang)(gang)(gang)與1Cr18Ni9Ti焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie),在許(xu)多情況下,采用309型奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)(liao),可以滿(man)足(zu)要求。當設計(ji)要求接(jie)(jie)頭有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)冷(leng)熱(re)疲(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)(neng)時,若還采用309型奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)(liao),雖然能(neng)(neng)形成完整的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭,但由于奧(ao)氏(shi)體焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)與低(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)耐(nai)熱(re)鋼(gang)(gang)(gang)熱(re)膨(peng)脹系數(shu)差別較大,在熔合(he)(he)(he)區(qu)(qu)兩側(ce)(ce)產(chan)生很大的(de)(de)(de)(de)熱(re)應力,隨著冷(leng)熱(re)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化,熱(re)應力也不斷交替變(bian)化,加之低(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)一(yi)側(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)塑性(xing)較低(di),這就(jiu)降(jiang)低(di)了(le)接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)冷(leng)熱(re)疲(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)(neng)。若選用鎳基合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)(liao),可以大大提高(gao)其接(jie)(jie)頭冷(leng)熱(re)疲(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)(neng)。這主要是由于鎳基合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)熱(re)膨(peng)脹系數(shu)介于兩種被焊(han)(han)(han)(han)材料(liao)(liao)之間(jian),且更接(jie)(jie)近低(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang),這樣(yang)把(ba)熱(re)應力進(jin)行(xing)分(fen)散,而且塑性(xing)較差的(de)(de)(de)(de)低(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)一(yi)側(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)應力相對(dui)較小。另外,鎳基合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)能(neng)(neng)有(you)效(xiao)地阻止碳的(de)(de)(de)(de)遷移(yi),降(jiang)低(di)了(le)過渡層的(de)(de)(de)(de)危害。
2. 保證(zheng)焊接(jie)接(jie)頭(tou)具(ju)有良(liang)好的工藝性能(neng),即在接(jie)頭(tou)區域(yu)不能(neng)出現(xian)熱裂(lie)紋(wen)和冷裂(lie)紋(wen)。
3. 保證焊縫金屬具(ju)有一定的致密性,不得有超(chao)標的焊接(jie)缺陷。
4. 保證(zheng)焊(han)縫金屬具有所要求(qiu)的綜合性能(neng),如耐(nai)蝕性、耐(nai)熱性、熱強性、抗氧化性等。
5. 在焊接工藝(如焊前預熱(re)或焊后熱(re)處(chu)理(li))受到限制時,要(yao)注意選擇鎳基合金或奧氏體不銹鋼焊接材料(liao),以提高焊縫金屬(shu)的塑(su)性及韌性。
6. 異種材(cai)料(liao)(liao)(liao)焊(han)接(jie)(jie)時(shi)(shi),焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的選擇通常是就(jiu)(jiu)高不就(jiu)(jiu)低。如低合金鋼與不銹鋼焊(han)接(jie)(jie)時(shi)(shi),選用不銹鋼焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)(liao);低合金鋼與鎳(nie)基(ji)合金焊(han)接(jie)(jie)、或不銹鋼與鎳(nie)基(ji)合金焊(han)接(jie)(jie)時(shi)(shi),選用鎳(nie)基(ji)合金焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)(liao)。
異種(zhong)材(cai)料(liao)焊(han)接(jie)和焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)的選擇都要(yao)(yao)(yao)基于(yu)實驗,必(bi)(bi)須滿足(zu)使用要(yao)(yao)(yao)求,不要(yao)(yao)(yao)隨便輕信(xin)某些資(zi)料(liao)或者結論(lun)。要(yao)(yao)(yao)以試(shi)驗數據為(wei)準,進行必(bi)(bi)要(yao)(yao)(yao)的工藝試(shi)驗和性(xing)能(neng)測試(shi)。