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(bu)銹鋼（或碳鋼）與鈮焊(han)接(jie)特點(dian)

  1. 不銹(xiu)鋼(gang)（或碳鋼(gang)）與鈮焊(han)接時，由于(yu)鈮的(de)化學性(xing)(xing)質很(hen)活(huo)潑(po)，對進(jin)入焊(han)接區的(de)雜質敏感性(xing)(xing)很(hen)強。因為這些雜質能(neng)降低金屬的(de)塑性(xing)(xing)，增加冷脆性(xing)(xing)，使焊(han)縫容易產生裂紋。

  2. 不銹鋼(gang)(gang)（或(huo)碳(tan)鋼(gang)(gang)）與鈮(ni)(ni)焊接(jie)時，由于(yu)鈮(ni)(ni)的(de)熔(rong)點高（熔(rong)點為2497℃），不銹鋼(gang)(gang)（或(huo)碳(tan)鋼(gang)(gang)）母材已熔(rong)化，而鈮(ni)(ni)還(huan)處于(yu)固態，這會造成鋼(gang)(gang)的(de)液態金屬流失(shi)，對(dui)鈮(ni)(ni)與不銹鋼(gang)(gang)（或(huo)碳(tan)鋼(gang)(gang)）的(de)焊接(jie)有不利(li)的(de)影響。

  3. 不(bu)銹鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）與鈮(ni)焊(han)接時，鈮(ni)容易(yi)氧化，所以(yi)對焊(han)接區的保護和焊(han)接材料的純度要求(qiu)很高。

  4. 不銹(xiu)鋼（或(huo)碳鋼）與鈮焊(han)接時，鈮具有較小(xiao)的密度和較大的熱導(dao)率，所以(yi)(yi)要求采用加(jia)熱集中(zhong)的焊(han)接方法，如(ru)氬弧焊(han)、等離(li)子弧焊(han)以(yi)(yi)及電子束焊(han)。

二、不銹(xiu)鋼（或碳鋼）與鈮的(de)焊接工藝

  不(bu)銹(xiu)鋼與(yu)鈮(ni)主要通過熔焊(han)-釬(han)焊(han)的方法(fa)進(jin)行焊(han)接。利用(yong)熔焊(han)（例如電子束焊(han)、氬弧焊(han)等），使不(bu)銹(xiu)鋼（或(huo)碳(tan)鋼）一側金屬熔化，熔化的液態金屬對另一側不(bu)熔化的固(gu)態鈮(ni)金屬產(chan)生良好的潤(run)濕(shi)作用(yong)，實現了(le)異種金屬的連接。

 1. 不銹(xiu)鋼(gang)與鈮的氬(ya)弧焊

  實際生產中鈮常與不(bu)銹(xiu)鋼進(jin)行連接(jie)，為了獲(huo)得良好(hao)(hao)的異種材(cai)料(liao)焊接(jie)接(jie)頭，使焊縫金(jin)屬中不(bu)產生金(jin)屬間化合(he)物(wu)相，讓界面(mian)間產生良好(hao)(hao)的冶金(jin)結合(he)，可采用氬弧焊。

  鈮與不銹鋼氬弧焊(han)時的接頭形式如圖5-42所(suo)示(shi)。當(dang)焊(han)件厚度為0.3～0.5mm時，可采用彎邊搭接的形式，如圖5-43a所(suo)示(shi)；當(dang)焊(han)件厚度為0.5～1.0mm時，可采用熔化的嵌入，如圖5-43b所(suo)示(shi)。

  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(bu)銹鋼與鈮的電(dian)子束(shu)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(ni)合金(jin)（BH2）與不銹鋼(gang)（06Cr18Ni11Ti）熔焊-釬焊的(de)焊接參數及(ji)力學性能