奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)與低(di)碳或低(di)合金鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)是最常見的異(yi)種鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)。這種異(yi)種鋼(gang)接(jie)(jie)頭(tou)使(shi)用(yong)環境(jing)也特(te)別復雜，有(you)(you)的是在(zai)低(di)溫環境(jing)下(xia)使(shi)用(yong)，有(you)(you)的在(zai)高溫下(xia)使(shi)用(yong)；有(you)(you)的要求耐腐蝕，有(you)(you)時(shi)(shi)則(ze)要求耐疲勞，這些都要求在(zai)選擇焊(han)接(jie)(jie)材料(liao)和焊(han)接(jie)(jie)工藝時(shi)(shi)必須認(ren)真考慮(lv)。


1. 稀釋(shi)問題


  在異種鋼的(de)(de)焊(han)接過程中，由于基(ji)體金屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)熔(rong)化而(er)使焊(han)縫(feng)(feng)(feng)金屬(shu)(shu)(shu)受到稀釋(shi)，焊(han)縫(feng)(feng)(feng)金屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)成分是(shi)由填充金屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)成分、母材成分及(ji)熔(rong)合(he)比(bi)確定(ding)的(de)(de)，這樣(yang)可以在不(bu)銹鋼織(zhi)圖上（舍夫勒組(zu)織(zhi)圖）大致預測出(chu)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)金屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)組(zu)織(zhi)狀態，也能(neng)(neng)大致知道焊(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)，保證接頭的(de)(de)機械性(xing)能(neng)(neng)和抗(kang)裂性(xing)能(neng)(neng)。


2. 熔(rong)合區的塑性


  奧氏體(ti)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(qian)面已經提及(ji)的(de)(de)異種接頭，在(zai)焊后熱處理或高溫(wen)環境中(zhong)使用時(shi)(shi)，由于兩側(ce)強碳(tan)(tan)化(hua)物形成(cheng)元(yuan)素含量(liang)(liang)和組織(zhi)的(de)(de)不同而(er)產生碳(tan)(tan)的(de)(de)遷移。在(zai)低(di)(di)碳(tan)(tan)或低(di)(di)合(he)金(jin)鋼一側(ce)形成(cheng)脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)，由于碳(tan)(tan)的(de)(de)減(jian)少，將變(bian)成(cheng)鐵素體組織(zhi)而(er)軟化(hua)，同時(shi)(shi)促使脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)區的(de)(de)晶(jing)粒長(chang)大，沿熔(rong)合(he)線形成(cheng)一層(ceng)粗晶(jing)粒區。在(zai)焊縫(feng)一側(ce)形成(cheng)增碳(tan)(tan)層(ceng)，除(chu)一部分碳(tan)(tan)溶(rong)入基(ji)體以(yi)外(wai)，剩余的(de)(de)碳(tan)(tan)元(yuan)素則以(yi)鉻的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)物形態(tai)析出(chu)，使組織(zhi)硬化(hua)。研究表明：焊縫(feng)金(jin)屬中(zhong)含鎳量(liang)(liang)的(de)(de)提高，脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)寬度減(jian)小。當含鎳量(liang)(liang)提高到25%時(shi)(shi)，脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)寬度的(de)(de)減(jian)小將十(shi)分顯著。


  碳的(de)(de)擴散(san)遷移對(dui)接頭(tou)的(de)(de)常溫和高(gao)溫瞬時強度不良影響比較(jiao)小(xiao)，但對(dui)持(chi)久強度和疲勞(lao)極限的(de)(de)影響較(jiao)大，而(er)且斷裂部位大部分發(fa)生在熔合區(qu)(qu)的(de)(de)脫碳層上(shang)。隨著碳擴散(san)的(de)(de)發(fa)展、接頭(tou)在熔合區(qu)(qu)發(fa)生脆性(xing)斷裂的(de)(de)傾(qing)向增大。


4. 熱應力及其影響


  奧氏(shi)體不銹鋼(gang)熱(re)膨脹系數(shu)比低(di)(di)碳或低(di)(di)合金鋼(gang)大30%~60%,導熱(re)系數(shu)卻只有低(di)(di)碳或低(di)(di)合金鋼(gang)的(de)30%~40%.這(zhe)樣兩種材(cai)料的(de)接(jie)頭(tou)，焊后(hou)會引起熱(re)應(ying)力。而這(zhe)種熱(re)應(ying)力是不可(ke)能通過熱(re)處理來消(xiao)除的(de)，這(zhe)種永存的(de)熱(re)應(ying)力對接(jie)頭(tou)性能影響很大。


  奧氏體不(bu)銹鋼與(yu)(yu)低碳(tan)或低合(he)金鋼異種(zhong)材料的(de)(de)(de)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)在(zai)周期性(xing)加熱(re)和冷卻條件下工作(zuo)時，接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)承受著嚴(yan)重的(de)(de)(de)熱(re)應變(bian)應力(li)，由(you)于低碳(tan)或低合(he)金鋼一(yi)側的(de)(de)(de)熔(rong)合(he)區或熱(re)影響區韌性(xing)相對較差，所以很容(rong)易沿(yan)這(zhe)一(yi)側熔(rong)合(he)線產生熱(re)疲勞裂(lie)紋。熱(re)疲勞裂(lie)紋會在(zai)熱(re)應力(li)的(de)(de)(de)作(zuo)用下，沿(yan)著弱化(hua)的(de)(de)(de)脫碳(tan)層(ceng)擴展而導(dao)致接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)破壞。由(you)于鎳基(ji)合(he)金的(de)(de)(de)熱(re)膨脹系數介于奧氏體鋼與(yu)(yu)低碳(tan)或低合(he)金鋼之間，這(zhe)樣就(jiu)減(jian)弱了(le)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)因熱(re)膨脹系數不(bu)同而產生的(de)(de)(de)應力(li)。因此，在(zai)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)性(xing)能要求(qiu)高的(de)(de)(de)情況下，采用鎳基(ji)合(he)金焊接(jie)(jie)(jie)材料改善(shan)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)性(xing)能是(shi)非(fei)常有效的(de)(de)(de)。