隨著現代工業技術的不斷發展,對設備的要求越來越高,在同一設備中,要求各零部件的性能不一樣。任何一種材料都不可能全面滿足使用要求,這樣異種材料的焊接問題就被提了出來。從材料角度來看,異種金屬焊接主要包括三種情況:異種鋼焊接、異種有色金屬焊接、鋼與有色金屬焊接。本書主要討論不銹鋼、耐熱鋼、鎳基鐵鎳基合金之間異種金屬焊接及它們與珠光體鋼的焊接。
大(da)多數焊(han)(han)(han)接方(fang)法(fa)(fa)可(ke)用(yong)于(yu)異種(zhong)金屬,如(ru)熔焊(han)(han)(han)、壓焊(han)(han)(han)、釬焊(han)(han)(han)和擴散焊(han)(han)(han)。熔焊(han)(han)(han)是(shi)(shi)其中應(ying)(ying)用(yong)較多的(de)也(ye)是(shi)(shi)本題要介紹的(de)。手工(gong)電弧(hu)焊(han)(han)(han)和氣(qi)體(ti)保護焊(han)(han)(han)是(shi)(shi)熔焊(han)(han)(han)中應(ying)(ying)用(yong)最廣(guang)、使(shi)用(yong)最為方(fang)便的(de)兩(liang)種(zhong)方(fang)法(fa)(fa),焊(han)(han)(han)接材料多,便于(yu)選擇,適(shi)應(ying)(ying)性強。若有異種(zhong)金屬的(de)大(da)構件(jian)或(huo)批量生產時(shi),可(ke)采用(yong)機械(xie)化的(de)氣(qi)體(ti)保護自動(dong)焊(han)(han)(han)或(huo)埋(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)。
由(you)于(yu)異(yi)種金(jin)屬的化學(xue)成分、金(jin)相組織(zhi)、物理(li)性(xing)能及力(li)學(xue)性(xing)能都(dou)有差(cha)別,有的差(cha)別還很(hen)大。所以,焊接異(yi)種金(jin)屬通(tong)常要比焊接同種金(jin)屬困難得多,如(ru)兩種被(bei)焊金(jin)屬的熱膨(peng)脹(zhang)系(xi)數相差(cha)較大時(shi),在焊接過程中會產(chan)生很(hen)大的熱應力(li),且這種熱應力(li)是不(bu)能通(tong)過焊后熱處理(li)來消除的。另(ling)外,由(you)于(yu)兩種被(bei)焊材料不(bu)同,其焊接工藝(yi)要求(qiu)也不(bu)同,等(deng)等(deng)。
正確(que)選擇焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)是異種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)關鍵。接(jie)頭質量和性(xing)能(neng)與焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)關系(xi)十分密切,由于有(you)(you)合(he)金(jin)(jin)(jin)元素的(de)(de)(de)(de)被稀釋溶解(jie)和碳遷移等因素的(de)(de)(de)(de)影響,在異種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)接(jie)頭的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫和熔合(he)區(qu)存在一個過渡(du)區(qu),這(zhe)區(qu)域不(bu)但化(hua)學成分和金(jin)(jin)(jin)相組(zu)織不(bu)均勻(yun),而且(qie)物理性(xing)能(neng)也不(bu)同,力(li)學性(xing)能(neng)也有(you)(you)很大的(de)(de)(de)(de)差異,這(zhe)可(ke)能(neng)引(yin)起接(jie)頭缺陷或嚴重降低性(xing)能(neng)。所(suo)以,必須(xu)按照母(mu)材的(de)(de)(de)(de)化(hua)學成分、性(xing)能(neng)、接(jie)頭形式和使(shi)用要求,正確(que)地選擇焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)。一般選擇異種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(這(zhe)里是指本題涉及的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)(gang)、耐(nai)熱鋼(gang)(gang)、鎳基及鐵鎳基合(he)金(jin)(jin)(jin)之間的(de)(de)(de)(de)異種(zhong)(zhong)材料(liao)(liao)焊(han)(han)接(jie)和它們(men)與珠光體(ti)鋼(gang)(gang)異種(zhong)(zhong)材料(liao)(liao)焊(han)(han)接(jie))有(you)(you)以下基本原則。
1. 保(bao)證(zheng)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)使用性(xing)(xing)能。即保(bao)證(zheng)焊縫金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)過(guo)渡區(qu)(qu)、熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)等接(jie)(jie)(jie)(jie)頭區(qu)(qu)域具有(you)良好的(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)能和綜合(he)性(xing)(xing)能,以滿足使用要(yao)(yao)求。如低(di)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)耐熱(re)(re)鋼與1Cr18Ni9Ti焊接(jie)(jie)(jie)(jie),在(zai)許多情況下,采用309型(xing)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼焊接(jie)(jie)(jie)(jie)材料(liao),可以滿足要(yao)(yao)求。當設計要(yao)(yao)求接(jie)(jie)(jie)(jie)頭有(you)良好的(de)(de)冷(leng)熱(re)(re)疲勞性(xing)(xing)能時,若(ruo)(ruo)還(huan)采用309型(xing)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼焊接(jie)(jie)(jie)(jie)材料(liao),雖然能形成完整(zheng)的(de)(de)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭,但由于奧(ao)氏(shi)體(ti)焊縫與低(di)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)耐熱(re)(re)鋼熱(re)(re)膨脹系(xi)數(shu)(shu)差(cha)別較(jiao)大(da),在(zai)熔合(he)區(qu)(qu)兩(liang)(liang)側產生(sheng)很(hen)大(da)的(de)(de)熱(re)(re)應(ying)(ying)力(li),隨(sui)著冷(leng)熱(re)(re)的(de)(de)變化,熱(re)(re)應(ying)(ying)力(li)也不(bu)斷(duan)交(jiao)替變化,加之(zhi)低(di)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼一側的(de)(de)塑性(xing)(xing)較(jiao)低(di),這就降低(di)了(le)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)冷(leng)熱(re)(re)疲勞性(xing)(xing)能。若(ruo)(ruo)選用鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)材料(liao),可以大(da)大(da)提(ti)高其接(jie)(jie)(jie)(jie)頭冷(leng)熱(re)(re)疲勞性(xing)(xing)能。這主要(yao)(yao)是由于鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)(re)膨脹系(xi)數(shu)(shu)介于兩(liang)(liang)種被焊材料(liao)之(zhi)間,且更接(jie)(jie)(jie)(jie)近低(di)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼,這樣把熱(re)(re)應(ying)(ying)力(li)進行分散,而且塑性(xing)(xing)較(jiao)差(cha)的(de)(de)低(di)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼一側的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)相對較(jiao)小。另外(wai),鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)能有(you)效地阻(zu)止碳的(de)(de)遷移,降低(di)了(le)過(guo)渡層的(de)(de)危害。
2. 保(bao)證焊(han)接接頭具(ju)有良好的(de)工藝性能(neng),即在接頭區域(yu)不能(neng)出(chu)現熱裂紋(wen)和冷裂紋(wen)。
3. 保證(zheng)焊縫金屬具(ju)有一(yi)定(ding)的(de)致密性,不(bu)得有超標的(de)焊接缺陷。
4. 保證焊縫金屬具有所要(yao)求(qiu)的綜合性能,如耐(nai)蝕性、耐(nai)熱性、熱強性、抗氧化性等。
5. 在焊(han)(han)接工藝(如焊(han)(han)前預熱(re)或焊(han)(han)后熱(re)處理(li))受到(dao)限制(zhi)時,要注意選擇鎳基(ji)合金或奧氏體不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接材(cai)料,以(yi)提高(gao)焊(han)(han)縫金屬的(de)塑性(xing)及韌性(xing)。
6. 異(yi)種(zhong)材料(liao)(liao)(liao)焊接(jie)(jie)時(shi)(shi),焊接(jie)(jie)材料(liao)(liao)(liao)的選(xuan)擇通常是就高(gao)不(bu)就低。如低合金鋼(gang)與(yu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊接(jie)(jie)時(shi)(shi),選(xuan)用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊接(jie)(jie)材料(liao)(liao)(liao);低合金鋼(gang)與(yu)鎳(nie)(nie)基(ji)合金焊接(jie)(jie)、或不(bu)銹(xiu)鋼(gang)與(yu)鎳(nie)(nie)基(ji)合金焊接(jie)(jie)時(shi)(shi),選(xuan)用鎳(nie)(nie)基(ji)合金焊接(jie)(jie)材料(liao)(liao)(liao)。
異種(zhong)材料焊接和焊接材料的選擇都要(yao)(yao)基于實驗,必須滿(man)足使用要(yao)(yao)求,不要(yao)(yao)隨便輕信某些(xie)資料或者(zhe)結論(lun)。要(yao)(yao)以試(shi)驗數據為(wei)準,進行必要(yao)(yao)的工藝試(shi)驗和性能測試(shi)。

