奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)與(yu)低碳或低合金鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)是(shi)最(zui)常見(jian)的(de)(de)(de)異種鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)。這種異種鋼(gang)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)使用環(huan)(huan)境(jing)也特別(bie)復雜，有的(de)(de)(de)是(shi)在低溫環(huan)(huan)境(jing)下使用，有的(de)(de)(de)在高(gao)溫下使用；有的(de)(de)(de)要求(qiu)耐(nai)(nai)腐蝕，有時則(ze)要求(qiu)耐(nai)(nai)疲勞，這些都要求(qiu)在選擇焊(han)接(jie)(jie)(jie)材料和焊(han)接(jie)(jie)(jie)工藝時必須認(ren)真考慮。


1. 稀釋(shi)問題


  在異種鋼(gang)的(de)(de)焊接(jie)過程中，由(you)于(yu)基體金屬的(de)(de)熔(rong)化(hua)而使焊縫(feng)金屬受到(dao)稀釋，焊縫(feng)金屬的(de)(de)成分是由(you)填(tian)充金屬的(de)(de)成分、母材成分及熔(rong)合比(bi)確定的(de)(de)，這樣可以在不銹鋼(gang)織(zhi)圖上（舍(she)夫勒組(zu)織(zhi)圖）大致預(yu)測(ce)出焊縫(feng)金屬的(de)(de)組(zu)織(zhi)狀態，也能大致知(zhi)道焊縫(feng)的(de)(de)性能，保證接(jie)頭(tou)的(de)(de)機械(xie)性能和抗裂性能。


2. 熔(rong)合區的塑性


  奧氏體不(bu)銹(xiu)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(kuo)散


  前面已經提及的(de)異種接頭(tou)，在(zai)焊(han)后熱(re)處理(li)或高(gao)溫(wen)環境中使用時(shi)，由于兩側強碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)形(xing)成(cheng)(cheng)元素含量(liang)和組(zu)織(zhi)的(de)不(bu)同(tong)而產生碳(tan)(tan)的(de)遷移。在(zai)低碳(tan)(tan)或低合金鋼(gang)一側形(xing)成(cheng)(cheng)脫碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)，由于碳(tan)(tan)的(de)減(jian)少，將變成(cheng)(cheng)鐵素體(ti)組(zu)織(zhi)而軟化(hua)(hua)，同(tong)時(shi)促使脫碳(tan)(tan)區(qu)的(de)晶粒(li)長大，沿(yan)熔(rong)合線(xian)形(xing)成(cheng)(cheng)一層(ceng)(ceng)粗晶粒(li)區(qu)。在(zai)焊(han)縫一側形(xing)成(cheng)(cheng)增碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)，除一部分(fen)碳(tan)(tan)溶入基體(ti)以(yi)外，剩余的(de)碳(tan)(tan)元素則以(yi)鉻的(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)形(xing)態析出，使組(zu)織(zhi)硬化(hua)(hua)。研究表明：焊(han)縫金屬中含鎳(nie)量(liang)的(de)提高(gao)，脫碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)寬(kuan)度(du)(du)減(jian)小(xiao)。當含鎳(nie)量(liang)提高(gao)到25%時(shi)，脫碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)寬(kuan)度(du)(du)的(de)減(jian)小(xiao)將十分(fen)顯著。


  碳的擴散遷移對(dui)(dui)接頭的常(chang)溫(wen)和(he)高溫(wen)瞬時強(qiang)(qiang)度(du)不良影響比較小，但對(dui)(dui)持久強(qiang)(qiang)度(du)和(he)疲勞極限的影響較大(da)，而且斷(duan)裂部(bu)(bu)位大(da)部(bu)(bu)分發(fa)生在熔合區的脫(tuo)碳層上。隨著碳擴散的發(fa)展、接頭在熔合區發(fa)生脆性斷(duan)裂的傾向增(zeng)大(da)。


4. 熱應力及(ji)其影響


  奧氏體不(bu)銹鋼(gang)熱(re)(re)膨脹系(xi)數比低(di)碳或低(di)合(he)金鋼(gang)大30%~60%,導(dao)熱(re)(re)系(xi)數卻只有低(di)碳或低(di)合(he)金鋼(gang)的30%~40%.這樣(yang)兩種材料(liao)的接頭(tou)(tou)，焊后會(hui)引起(qi)熱(re)(re)應(ying)(ying)力(li)(li)。而這種熱(re)(re)應(ying)(ying)力(li)(li)是不(bu)可能通(tong)過熱(re)(re)處理來消除的，這種永存的熱(re)(re)應(ying)(ying)力(li)(li)對接頭(tou)(tou)性能影響很大。


  奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)與(yu)低(di)碳或(huo)低(di)合(he)金鋼(gang)異種材料的(de)接頭(tou)在周期性加熱(re)和冷卻條件下(xia)工作(zuo)時，接頭(tou)承受著嚴(yan)重的(de)熱(re)應變(bian)應力，由于低(di)碳或(huo)低(di)合(he)金鋼(gang)一側的(de)熔合(he)區或(huo)熱(re)影(ying)響區韌性相對較差，所以(yi)很(hen)容易沿(yan)這(zhe)一側熔合(he)線產生(sheng)熱(re)疲勞裂紋。熱(re)疲勞裂紋會在熱(re)應力的(de)作(zuo)用下(xia)，沿(yan)著弱(ruo)化(hua)的(de)脫碳層擴展(zhan)而導致接頭(tou)破壞。由于鎳(nie)基合(he)金的(de)熱(re)膨脹系數介于奧氏體(ti)鋼(gang)與(yu)低(di)碳或(huo)低(di)合(he)金鋼(gang)之間，這(zhe)樣(yang)就(jiu)減弱(ruo)了接頭(tou)因熱(re)膨脹系數不(bu)同而產生(sheng)的(de)應力。因此，在接頭(tou)性能(neng)要(yao)求高的(de)情況下(xia)，采用鎳(nie)基合(he)金焊接材料改善接頭(tou)性能(neng)是非(fei)常(chang)有效的(de)。