奧氏(shi)體不銹鋼與(yu)低碳或低合金(jin)鋼焊接是最常見的異(yi)種(zhong)鋼焊接。這(zhe)種(zhong)異(yi)種(zhong)鋼接頭使用環(huan)(huan)境也特別復雜(za)，有的是在(zai)低溫(wen)環(huan)(huan)境下使用，有的在(zai)高溫(wen)下使用；有的要求耐腐蝕，有時則要求耐疲勞，這(zhe)些都要求在(zai)選(xuan)擇焊接材料和焊接工(gong)藝時必(bi)須認真考慮。


1. 稀釋問題


  在異種鋼的(de)(de)焊接過程中，由于基體金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)熔化而(er)使焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)受到稀釋，焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)成分是由填充金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)成分、母材成分及熔合比確定的(de)(de)，這樣可以在不(bu)銹鋼織(zhi)圖(tu)上（舍(she)夫(fu)勒(le)組織(zhi)圖(tu)）大致預測(ce)出(chu)焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)組織(zhi)狀態，也能大致知道(dao)焊縫(feng)(feng)的(de)(de)性(xing)能，保證接頭的(de)(de)機械性(xing)能和抗裂(lie)性(xing)能。


2. 熔合區的塑性


  奧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)及的異(yi)種(zhong)接(jie)頭，在焊(han)后熱處理(li)或高(gao)(gao)溫環境中使(shi)用(yong)時，由(you)(you)于兩側(ce)強碳化物形(xing)成元(yuan)素含量和(he)組(zu)織的不同而產生(sheng)碳的遷移(yi)。在低碳或低合金鋼一(yi)側(ce)形(xing)成脫碳層(ceng)(ceng)，由(you)(you)于碳的減(jian)少，將變成鐵素體(ti)組(zu)織而軟化，同時促使(shi)脫碳區(qu)的晶(jing)(jing)粒長大，沿熔合線形(xing)成一(yi)層(ceng)(ceng)粗(cu)晶(jing)(jing)粒區(qu)。在焊(han)縫(feng)一(yi)側(ce)形(xing)成增碳層(ceng)(ceng)，除(chu)一(yi)部分碳溶入(ru)基體(ti)以(yi)(yi)外(wai)，剩余的碳元(yuan)素則(ze)以(yi)(yi)鉻的碳化物形(xing)態析出，使(shi)組(zu)織硬化。研究表明：焊(han)縫(feng)金屬(shu)中含鎳(nie)量的提(ti)高(gao)(gao)，脫碳層(ceng)(ceng)寬(kuan)度減(jian)小。當(dang)含鎳(nie)量提(ti)高(gao)(gao)到(dao)25%時，脫碳層(ceng)(ceng)寬(kuan)度的減(jian)小將十(shi)分顯(xian)著。


  碳(tan)的(de)擴散遷移對接頭的(de)常溫(wen)和高溫(wen)瞬(shun)時強度不(bu)良影響比(bi)較小，但對持久強度和疲勞極限的(de)影響較大(da)，而且斷裂(lie)(lie)部位大(da)部分發生(sheng)在熔(rong)合區的(de)脫(tuo)碳(tan)層上。隨著碳(tan)擴散的(de)發展、接頭在熔(rong)合區發生(sheng)脆性斷裂(lie)(lie)的(de)傾(qing)向增大(da)。


4. 熱應力(li)及其影響


  奧氏體不(bu)銹鋼(gang)熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數比低碳或(huo)低合(he)金鋼(gang)大(da)30%~60%,導熱(re)系(xi)數卻只有(you)低碳或(huo)低合(he)金鋼(gang)的(de)30%~40%.這(zhe)(zhe)樣(yang)兩種(zhong)(zhong)材料的(de)接(jie)頭，焊后會引起(qi)熱(re)應力。而這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)熱(re)應力是不(bu)可能通過熱(re)處理來消除的(de)，這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)永存的(de)熱(re)應力對接(jie)頭性能影響(xiang)很(hen)大(da)。


  奧氏體(ti)不銹鋼與(yu)低(di)碳(tan)或(huo)(huo)低(di)合(he)金(jin)(jin)鋼異種材(cai)(cai)料的(de)接(jie)頭(tou)在周期性(xing)(xing)加熱(re)和(he)冷卻(que)條件下(xia)工(gong)作時，接(jie)頭(tou)承受著嚴重的(de)熱(re)應(ying)變應(ying)力(li)(li)，由于(yu)低(di)碳(tan)或(huo)(huo)低(di)合(he)金(jin)(jin)鋼一側(ce)的(de)熔(rong)合(he)區或(huo)(huo)熱(re)影響區韌(ren)性(xing)(xing)相對較差，所以很容易沿這一側(ce)熔(rong)合(he)線產生(sheng)熱(re)疲勞裂(lie)紋(wen)。熱(re)疲勞裂(lie)紋(wen)會(hui)在熱(re)應(ying)力(li)(li)的(de)作用下(xia)，沿著弱化的(de)脫碳(tan)層(ceng)擴展而導致(zhi)接(jie)頭(tou)破壞。由于(yu)鎳基合(he)金(jin)(jin)的(de)熱(re)膨脹(zhang)系數(shu)介于(yu)奧氏體(ti)鋼與(yu)低(di)碳(tan)或(huo)(huo)低(di)合(he)金(jin)(jin)鋼之間(jian)，這樣(yang)就減弱了(le)接(jie)頭(tou)因熱(re)膨脹(zhang)系數(shu)不同而產生(sheng)的(de)應(ying)力(li)(li)。因此，在接(jie)頭(tou)性(xing)(xing)能要求高的(de)情況(kuang)下(xia)，采用鎳基合(he)金(jin)(jin)焊接(jie)材(cai)(cai)料改善接(jie)頭(tou)性(xing)(xing)能是非常有(you)效(xiao)的(de)。