不銹鋼（或碳鋼）與鈮組成的焊接結構在生產中之所以能不斷得到應用，是因為鈮是一種化學性質活潑的金屬，具有熱強性、高溫耐蝕性，在1300℃時仍有良好的穩定性。所以不(bu)銹鋼（或碳鋼）與鈮的焊接結構可用于核電站和原子反應堆等耐高溫耐腐蝕的裝置中，引起了世界各國焊接工作者的重視。

一、不銹鋼（或碳鋼）與鈮(ni)焊接特點

  1. 不(bu)銹鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）與鈮焊接時，由于(yu)鈮的(de)化學性(xing)質(zhi)很活潑，對進入焊接區的(de)雜質(zhi)敏感性(xing)很強。因為這些雜質(zhi)能降(jiang)低(di)金屬的(de)塑性(xing)，增加(jia)冷(leng)脆性(xing)，使(shi)焊縫容易產(chan)生(sheng)裂紋。

  2. 不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）與(yu)(yu)鈮(ni)(ni)焊(han)接時，由于(yu)(yu)鈮(ni)(ni)的(de)(de)(de)熔(rong)點高（熔(rong)點為(wei)2497℃），不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）母材(cai)已熔(rong)化(hua)，而鈮(ni)(ni)還處于(yu)(yu)固態(tai)，這會造成鋼(gang)的(de)(de)(de)液態(tai)金屬流失，對鈮(ni)(ni)與(yu)(yu)不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）的(de)(de)(de)焊(han)接有不利的(de)(de)(de)影響。

  3. 不銹鋼（或碳鋼）與鈮(ni)焊接(jie)時(shi)，鈮(ni)容(rong)易氧化，所以對焊接(jie)區的保護和焊接(jie)材料的純度要求很高。

  4. 不銹鋼(gang)（或碳(tan)鋼(gang)）與鈮焊(han)接時，鈮具(ju)有較小的(de)(de)密度和(he)較大的(de)(de)熱(re)導率，所以要求采用加熱(re)集中的(de)(de)焊(han)接方法，如氬弧(hu)焊(han)、等離子弧(hu)焊(han)以及電子束焊(han)。

二、不(bu)銹鋼（或(huo)碳鋼）與鈮的焊接工藝

  不銹(xiu)鋼(gang)與鈮主要通過(guo)熔(rong)焊(han)-釬(han)焊(han)的(de)方法進(jin)行焊(han)接。利(li)用(yong)熔(rong)焊(han)（例如電子束焊(han)、氬(ya)弧(hu)焊(han)等(deng)），使不銹(xiu)鋼(gang)（或碳(tan)鋼(gang)）一側(ce)金(jin)(jin)屬(shu)熔(rong)化(hua)，熔(rong)化(hua)的(de)液(ye)態金(jin)(jin)屬(shu)對另一側(ce)不熔(rong)化(hua)的(de)固(gu)態鈮金(jin)(jin)屬(shu)產生良好的(de)潤濕作用(yong)，實(shi)現了異種金(jin)(jin)屬(shu)的(de)連接。

 1. 不銹鋼與(yu)鈮的氬弧焊(han)

  實(shi)際生產中鈮常(chang)與不銹鋼進行連接(jie)，為了獲得良好(hao)的異種材料焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)，使焊(han)縫金(jin)屬中不產生金(jin)屬間化合物相，讓(rang)界面間產生良好(hao)的冶金(jin)結合，可(ke)采用氬弧焊(han)。

  鈮與(yu)不銹鋼氬(ya)弧焊時的(de)接(jie)頭(tou)形(xing)式如圖5-42所(suo)示。當焊件厚度為0.3～0.5mm時，可采用(yong)彎邊搭接(jie)的(de)形(xing)式，如圖5-43a所(suo)示；當焊件厚度為0.5～1.0mm時，可采用(yong)熔化的(de)嵌入，如圖5-43b所(suo)示。

  焊前對鈮表面要采用60％HNO＋40％HF（質量分數）溶液清洗，除去油污和氧化60% HNO₃+40%HI膜。施焊時，電弧要偏向不銹鋼一側，偏離鈮母材一定空隙，當電弧指向不銹鋼一側時，不銹鋼熔化，而鈮一側被加熱，只有表面少許熔化。此時不銹鋼液體對鈮表面產生潤濕過程而形成釬焊的冶金連接。焊后分析表明，焊接時，鈮被加熱到1700℃，并保溫1～1.5s，不銹鋼液體對鈮產生了潤濕，形成了良好的釬焊接頭。在界面沒有金屬間化合物相，熱影響區也沒有產生過熱組織和晶粒長大的現象。

 2. 不銹(xiu)鋼與鈮的電子束焊

  厚度0.3mm的鈮合金板與厚度0.4mm的不銹鋼，利用電子束焊或用鎢極氬弧焊，采用熔焊-釬焊的工藝方法，形成熔焊-釬焊連接，焊縫成形均勻美觀，具有較高的強度和良好的塑性。鈮合金（BH2）與不銹鋼（06Cr18Ni11Ti）熔焊-釬焊的焊接參數及力學性能見表5-94。

  表5-94 鈮合(he)金（BH2）與不銹鋼（06Cr18Ni11Ti）熔(rong)焊-釬焊的焊接參數及力學性能