奧(ao)氏體不銹鋼(gang)與低碳或低合金鋼(gang)焊接是最常(chang)見的(de)(de)異種(zhong)鋼(gang)焊接。這種(zhong)異種(zhong)鋼(gang)接頭使用(yong)環境也特別復(fu)雜，有(you)的(de)(de)是在(zai)(zai)低溫(wen)環境下(xia)使用(yong)，有(you)的(de)(de)在(zai)(zai)高溫(wen)下(xia)使用(yong)；有(you)的(de)(de)要求耐腐蝕，有(you)時(shi)則要求耐疲勞，這些(xie)都(dou)要求在(zai)(zai)選擇焊接材料和焊接工藝時(shi)必(bi)須(xu)認真考慮。


1. 稀釋問題


  在異種鋼的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)過程中(zhong)，由于(yu)基體金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)(de)熔化(hua)而使焊縫金(jin)(jin)(jin)屬受(shou)到稀釋，焊縫金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分是由填(tian)充金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分、母材成(cheng)分及熔合比確定(ding)的(de)(de)(de)(de)，這樣可以在不銹鋼織圖(tu)上（舍夫勒組(zu)織圖(tu)）大致預測出焊縫金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)(de)組(zu)織狀態，也(ye)能(neng)大致知(zhi)道焊縫的(de)(de)(de)(de)性能(neng)，保證(zheng)接(jie)頭的(de)(de)(de)(de)機械性能(neng)和抗(kang)裂(lie)性能(neng)。


2. 熔合區的塑性


  奧氏體不銹(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。


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3. 碳的(de)擴散


  前(qian)面已(yi)經提及(ji)的(de)異種接頭，在(zai)(zai)焊后(hou)熱(re)處(chu)理(li)或(huo)高(gao)溫環境中(zhong)使用時(shi)，由于兩側(ce)強碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元素含量(liang)和(he)組(zu)織的(de)不同而產生碳(tan)(tan)的(de)遷(qian)移。在(zai)(zai)低碳(tan)(tan)或(huo)低合金(jin)鋼一(yi)側(ce)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)，由于碳(tan)(tan)的(de)減少，將變成(cheng)(cheng)鐵素體組(zu)織而軟化(hua)，同時(shi)促使脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)區(qu)的(de)晶粒長大，沿熔合線形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)一(yi)層(ceng)(ceng)粗晶粒區(qu)。在(zai)(zai)焊縫(feng)(feng)一(yi)側(ce)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)增碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)，除一(yi)部分(fen)(fen)碳(tan)(tan)溶入基體以外，剩余的(de)碳(tan)(tan)元素則以鉻的(de)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)形(xing)(xing)態析出，使組(zu)織硬化(hua)。研究表明(ming)：焊縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)中(zhong)含鎳(nie)量(liang)的(de)提高(gao)，脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)寬度減小。當含鎳(nie)量(liang)提高(gao)到25%時(shi)，脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)寬度的(de)減小將十分(fen)(fen)顯(xian)著。


  碳(tan)(tan)的(de)擴散遷移對接(jie)頭(tou)的(de)常溫和(he)高(gao)溫瞬時強度不良影響比(bi)較(jiao)小，但對持(chi)久強度和(he)疲勞極限的(de)影響較(jiao)大，而且斷(duan)裂部位大部分(fen)發生在熔(rong)合區的(de)脫碳(tan)(tan)層上(shang)。隨(sui)著碳(tan)(tan)擴散的(de)發展、接(jie)頭(tou)在熔(rong)合區發生脆(cui)性斷(duan)裂的(de)傾向增大。


4. 熱應力及其影響


  奧氏體(ti)不(bu)銹鋼熱(re)(re)(re)膨脹系(xi)數比低碳或(huo)(huo)低合金鋼大30%~60%,導(dao)熱(re)(re)(re)系(xi)數卻只有(you)低碳或(huo)(huo)低合金鋼的30%~40%.這(zhe)樣兩種材(cai)料的接(jie)頭(tou)(tou)，焊(han)后會引起熱(re)(re)(re)應力。而(er)這(zhe)種熱(re)(re)(re)應力是不(bu)可能(neng)通過熱(re)(re)(re)處理來消除(chu)的，這(zhe)種永(yong)存的熱(re)(re)(re)應力對(dui)接(jie)頭(tou)(tou)性能(neng)影響很大。


  奧(ao)氏體不銹鋼(gang)與(yu)低(di)(di)碳或低(di)(di)合(he)金(jin)鋼(gang)異(yi)種材料的(de)(de)(de)接頭(tou)在周期性(xing)(xing)加熱和冷卻條(tiao)件下工作(zuo)時，接頭(tou)承受著嚴重(zhong)的(de)(de)(de)熱應(ying)變應(ying)力(li)(li)(li)，由于(yu)低(di)(di)碳或低(di)(di)合(he)金(jin)鋼(gang)一側(ce)的(de)(de)(de)熔合(he)區或熱影響區韌(ren)性(xing)(xing)相對較差(cha)，所(suo)以很容易(yi)沿這一側(ce)熔合(he)線產(chan)生熱疲(pi)勞裂紋。熱疲(pi)勞裂紋會在熱應(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)作(zuo)用下，沿著弱化(hua)的(de)(de)(de)脫碳層擴(kuo)展而(er)導致(zhi)接頭(tou)破壞(huai)。由于(yu)鎳基(ji)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)熱膨脹系數介于(yu)奧(ao)氏體鋼(gang)與(yu)低(di)(di)碳或低(di)(di)合(he)金(jin)鋼(gang)之間，這樣就減(jian)弱了接頭(tou)因(yin)熱膨脹系數不同(tong)而(er)產(chan)生的(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)。因(yin)此(ci)，在接頭(tou)性(xing)(xing)能要(yao)求(qiu)高的(de)(de)(de)情況(kuang)下，采用鎳基(ji)合(he)金(jin)焊接材料改善(shan)接頭(tou)性(xing)(xing)能是非常有效的(de)(de)(de)。