奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)與低碳或低合金鋼(gang)(gang)焊接是最(zui)常見(jian)的(de)異(yi)種鋼(gang)(gang)焊接。這種異(yi)種鋼(gang)(gang)接頭使用(yong)環境(jing)也特(te)別(bie)復雜(za)，有的(de)是在低溫環境(jing)下(xia)使用(yong)，有的(de)在高溫下(xia)使用(yong)；有的(de)要求耐腐(fu)蝕，有時則要求耐疲勞，這些都(dou)要求在選擇焊接材料和焊接工藝時必須(xu)認真(zhen)考慮(lv)。


1. 稀(xi)釋問題


  在(zai)異種鋼的(de)焊(han)接過程中，由(you)于基體(ti)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)熔(rong)化而使焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)受到稀釋，焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)成分(fen)是由(you)填(tian)充金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)成分(fen)、母(mu)材成分(fen)及熔(rong)合(he)比確定的(de)，這樣(yang)可(ke)以在(zai)不銹(xiu)鋼織(zhi)圖(tu)上(shang)（舍夫勒組織(zhi)圖(tu)）大(da)致預測出焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)組織(zhi)狀態，也能(neng)大(da)致知道焊(han)縫(feng)(feng)的(de)性(xing)能(neng)，保證接頭(tou)的(de)機械性(xing)能(neng)和抗裂性(xing)能(neng)。


2. 熔(rong)合區(qu)的(de)塑性


  奧(ao)氏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。


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3. 碳的擴散


  前面已經提(ti)(ti)及(ji)的(de)(de)(de)異(yi)種(zhong)接頭，在焊(han)后(hou)熱(re)處理或(huo)高(gao)溫環境中(zhong)使用時(shi)(shi)，由(you)于兩(liang)側(ce)強(qiang)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)元素(su)(su)含量(liang)(liang)和組(zu)織的(de)(de)(de)不同而產(chan)生(sheng)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)遷移。在低碳(tan)(tan)(tan)或(huo)低合(he)金鋼一側(ce)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)脫(tuo)碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)，由(you)于碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)減(jian)少，將(jiang)變成(cheng)鐵素(su)(su)體組(zu)織而軟(ruan)化(hua)，同時(shi)(shi)促使脫(tuo)碳(tan)(tan)(tan)區的(de)(de)(de)晶(jing)粒長大(da)，沿熔合(he)線(xian)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)一層(ceng)粗晶(jing)粒區。在焊(han)縫一側(ce)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)增碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)，除一部分碳(tan)(tan)(tan)溶入基體以(yi)外，剩余的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)元素(su)(su)則以(yi)鉻的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)形(xing)(xing)(xing)態析出，使組(zu)織硬化(hua)。研究表明(ming)：焊(han)縫金屬中(zhong)含鎳量(liang)(liang)的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)，脫(tuo)碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)寬度減(jian)小(xiao)。當含鎳量(liang)(liang)提(ti)(ti)高(gao)到(dao)25%時(shi)(shi)，脫(tuo)碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)寬度的(de)(de)(de)減(jian)小(xiao)將(jiang)十分顯著(zhu)。


  碳(tan)的(de)擴散(san)遷移對(dui)接頭(tou)的(de)常(chang)溫(wen)和(he)高溫(wen)瞬(shun)時(shi)強(qiang)(qiang)度不良(liang)影響比較小，但(dan)對(dui)持(chi)久(jiu)強(qiang)(qiang)度和(he)疲勞極限的(de)影響較大，而且斷(duan)裂部(bu)位大部(bu)分發(fa)(fa)生在(zai)熔(rong)合區的(de)脫碳(tan)層上。隨著碳(tan)擴散(san)的(de)發(fa)(fa)展、接頭(tou)在(zai)熔(rong)合區發(fa)(fa)生脆性斷(duan)裂的(de)傾向增大。


4. 熱應力(li)及其影響


  奧氏體不銹(xiu)鋼熱(re)膨(peng)脹系數比(bi)低(di)碳或低(di)合金(jin)鋼大30%~60%,導熱(re)系數卻只有(you)低(di)碳或低(di)合金(jin)鋼的(de)30%~40%.這樣兩種(zhong)(zhong)(zhong)材料(liao)的(de)接頭(tou)，焊后(hou)會引起熱(re)應(ying)力(li)。而這種(zhong)(zhong)(zhong)熱(re)應(ying)力(li)是不可能(neng)通過熱(re)處理來消除的(de)，這種(zhong)(zhong)(zhong)永(yong)存的(de)熱(re)應(ying)力(li)對接頭(tou)性能(neng)影響很大。


  奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼與低(di)碳或(huo)低(di)合(he)金(jin)鋼異(yi)種材(cai)料(liao)的(de)(de)接(jie)頭在周期性加熱(re)和冷卻(que)條件(jian)下(xia)工作(zuo)時，接(jie)頭承受著嚴重的(de)(de)熱(re)應變應力(li)，由于低(di)碳或(huo)低(di)合(he)金(jin)鋼一側的(de)(de)熔合(he)區或(huo)熱(re)影響區韌性相(xiang)對較差，所以(yi)很(hen)容易(yi)沿(yan)這一側熔合(he)線產生熱(re)疲(pi)勞(lao)裂紋。熱(re)疲(pi)勞(lao)裂紋會(hui)在熱(re)應力(li)的(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia)，沿(yan)著弱化的(de)(de)脫碳層(ceng)擴(kuo)展而導(dao)致接(jie)頭破壞。由于鎳(nie)基合(he)金(jin)的(de)(de)熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數介(jie)于奧氏體鋼與低(di)碳或(huo)低(di)合(he)金(jin)鋼之(zhi)間，這樣就減(jian)弱了接(jie)頭因熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數不(bu)同而產生的(de)(de)應力(li)。因此，在接(jie)頭性能要求高的(de)(de)情況下(xia)，采用(yong)鎳(nie)基合(he)金(jin)焊接(jie)材(cai)料(liao)改善接(jie)頭性能是非(fei)常有效的(de)(de)。