奧(ao)氏體不銹鋼與低(di)碳(tan)或低(di)合金鋼焊(han)接(jie)是最常見的異(yi)(yi)種(zhong)鋼焊(han)接(jie)。這種(zhong)異(yi)(yi)種(zhong)鋼接(jie)頭使用環(huan)境(jing)也特別復雜，有的是在(zai)低(di)溫(wen)環(huan)境(jing)下(xia)使用，有的在(zai)高溫(wen)下(xia)使用；有的要(yao)求(qiu)耐腐蝕，有時(shi)(shi)則(ze)要(yao)求(qiu)耐疲(pi)勞，這些都要(yao)求(qiu)在(zai)選擇焊(han)接(jie)材(cai)料和焊(han)接(jie)工藝時(shi)(shi)必須認真(zhen)考(kao)慮。


1. 稀(xi)釋問題


  在異種鋼的(de)焊(han)接(jie)過程中，由于基體金(jin)(jin)屬的(de)熔(rong)化而使(shi)焊(han)縫金(jin)(jin)屬受到稀釋(shi)，焊(han)縫金(jin)(jin)屬的(de)成分是由填充金(jin)(jin)屬的(de)成分、母材成分及熔(rong)合比確定的(de)，這樣可以(yi)在不銹鋼織(zhi)圖上（舍夫勒組織(zhi)圖）大致預測出(chu)焊(han)縫金(jin)(jin)屬的(de)組織(zhi)狀態，也能(neng)大致知道(dao)焊(han)縫的(de)性能(neng)，保證接(jie)頭的(de)機械性能(neng)和(he)抗(kang)裂性能(neng)。


2. 熔合區(qu)的塑性


  奧氏(shi)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(qian)面(mian)已(yi)經(jing)提(ti)(ti)及的(de)(de)異(yi)種接頭，在焊(han)后熱處理或(huo)高溫環境中使(shi)用時(shi)，由(you)于(yu)兩側強(qiang)碳(tan)化(hua)物(wu)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)元素含量(liang)和組(zu)織的(de)(de)不同而產生碳(tan)的(de)(de)遷移。在低(di)碳(tan)或(huo)低(di)合金鋼一(yi)側形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)脫(tuo)碳(tan)層(ceng)，由(you)于(yu)碳(tan)的(de)(de)減(jian)少，將變成(cheng)(cheng)(cheng)鐵素體組(zu)織而軟化(hua)，同時(shi)促使(shi)脫(tuo)碳(tan)區的(de)(de)晶粒長(chang)大，沿熔合線形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)一(yi)層(ceng)粗晶粒區。在焊(han)縫一(yi)側形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)增碳(tan)層(ceng)，除(chu)一(yi)部(bu)分碳(tan)溶入基(ji)體以(yi)外，剩余(yu)的(de)(de)碳(tan)元素則(ze)以(yi)鉻(ge)的(de)(de)碳(tan)化(hua)物(wu)形(xing)態析(xi)出，使(shi)組(zu)織硬化(hua)。研究表明：焊(han)縫金屬(shu)中含鎳(nie)量(liang)的(de)(de)提(ti)(ti)高，脫(tuo)碳(tan)層(ceng)寬度(du)減(jian)小(xiao)。當含鎳(nie)量(liang)提(ti)(ti)高到25%時(shi)，脫(tuo)碳(tan)層(ceng)寬度(du)的(de)(de)減(jian)小(xiao)將十分顯(xian)著。


  碳(tan)的(de)(de)擴(kuo)散遷移對接頭的(de)(de)常溫和(he)高溫瞬時強(qiang)度(du)(du)不良影響比(bi)較小，但對持久強(qiang)度(du)(du)和(he)疲勞極限(xian)的(de)(de)影響較大，而且(qie)斷裂部(bu)位大部(bu)分發(fa)生在熔(rong)合區(qu)的(de)(de)脫碳(tan)層(ceng)上。隨著碳(tan)擴(kuo)散的(de)(de)發(fa)展、接頭在熔(rong)合區(qu)發(fa)生脆性斷裂的(de)(de)傾(qing)向增大。


4. 熱應力及其影響


  奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼熱(re)膨脹(zhang)系數比(bi)低碳或(huo)(huo)低合金鋼大(da)30%~60%,導熱(re)系數卻只有低碳或(huo)(huo)低合金鋼的(de)30%~40%.這(zhe)樣兩(liang)種(zhong)材料的(de)接頭(tou)，焊后會引起熱(re)應力(li)。而這(zhe)種(zhong)熱(re)應力(li)是不(bu)可能通過熱(re)處理來消除的(de)，這(zhe)種(zhong)永存的(de)熱(re)應力(li)對接頭(tou)性(xing)能影響很大(da)。


  奧氏體(ti)不(bu)銹鋼與低(di)碳(tan)或低(di)合(he)(he)金鋼異種材料(liao)的(de)接(jie)(jie)頭(tou)在(zai)周期性加(jia)熱(re)和冷卻條(tiao)件(jian)下(xia)(xia)工作時，接(jie)(jie)頭(tou)承受著(zhu)嚴重的(de)熱(re)應(ying)(ying)(ying)變(bian)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)，由于低(di)碳(tan)或低(di)合(he)(he)金鋼一側的(de)熔(rong)合(he)(he)區或熱(re)影響區韌性相(xiang)對較差，所以很容易沿(yan)這(zhe)一側熔(rong)合(he)(he)線產生熱(re)疲(pi)(pi)勞(lao)裂紋(wen)。熱(re)疲(pi)(pi)勞(lao)裂紋(wen)會在(zai)熱(re)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)的(de)作用下(xia)(xia)，沿(yan)著(zhu)弱(ruo)(ruo)化(hua)的(de)脫碳(tan)層擴展而(er)導致接(jie)(jie)頭(tou)破(po)壞。由于鎳(nie)基(ji)(ji)合(he)(he)金的(de)熱(re)膨脹(zhang)系數介于奧氏體(ti)鋼與低(di)碳(tan)或低(di)合(he)(he)金鋼之間，這(zhe)樣(yang)就減弱(ruo)(ruo)了接(jie)(jie)頭(tou)因(yin)熱(re)膨脹(zhang)系數不(bu)同而(er)產生的(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)。因(yin)此，在(zai)接(jie)(jie)頭(tou)性能要求(qiu)高的(de)情(qing)況下(xia)(xia)，采用鎳(nie)基(ji)(ji)合(he)(he)金焊接(jie)(jie)材料(liao)改(gai)善接(jie)(jie)頭(tou)性能是非常有(you)效的(de)。