奧(ao)氏體不銹鋼(gang)(gang)與低(di)碳或低(di)合(he)金鋼(gang)(gang)焊(han)接是最常見的異種(zhong)鋼(gang)(gang)焊(han)接。這種(zhong)異種(zhong)鋼(gang)(gang)接頭使(shi)用(yong)環境也(ye)特別復雜，有(you)(you)的是在(zai)低(di)溫環境下使(shi)用(yong)，有(you)(you)的在(zai)高溫下使(shi)用(yong)；有(you)(you)的要求耐(nai)腐蝕(shi)，有(you)(you)時則(ze)要求耐(nai)疲勞，這些都要求在(zai)選擇焊(han)接材料(liao)和焊(han)接工藝時必須認真(zhen)考慮。


1. 稀釋問(wen)題


  在(zai)異種鋼的(de)(de)焊接過程(cheng)中，由于基體(ti)金屬(shu)的(de)(de)熔(rong)化而(er)使焊縫金屬(shu)受到稀釋，焊縫金屬(shu)的(de)(de)成分是由填充金屬(shu)的(de)(de)成分、母(mu)材成分及(ji)熔(rong)合比確定的(de)(de)，這樣可以在(zai)不銹(xiu)鋼織(zhi)(zhi)圖上（舍(she)夫勒組(zu)織(zhi)(zhi)圖）大致預測出(chu)焊縫金屬(shu)的(de)(de)組(zu)織(zhi)(zhi)狀態，也(ye)能(neng)大致知道焊縫的(de)(de)性能(neng)，保證接頭的(de)(de)機械性能(neng)和抗裂(lie)性能(neng)。


2. 熔合區(qu)的塑(su)性(xing)


  奧(ao)氏(shi)體不(bu)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


  前面已經提(ti)及的(de)異種(zhong)接(jie)頭，在焊(han)后(hou)熱處(chu)理或高(gao)溫環(huan)境(jing)中使用時(shi)，由(you)于兩側(ce)強碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)形成(cheng)(cheng)元(yuan)素含(han)(han)量和組織的(de)不同而(er)產生碳(tan)(tan)的(de)遷移。在低(di)碳(tan)(tan)或低(di)合金鋼(gang)一(yi)(yi)(yi)側(ce)形成(cheng)(cheng)脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)，由(you)于碳(tan)(tan)的(de)減(jian)(jian)少(shao)，將變成(cheng)(cheng)鐵素體組織而(er)軟化(hua)(hua)，同時(shi)促使脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)區的(de)晶粒(li)長(chang)大(da)，沿(yan)熔合線形成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)(yi)層(ceng)粗晶粒(li)區。在焊(han)縫(feng)一(yi)(yi)(yi)側(ce)形成(cheng)(cheng)增碳(tan)(tan)層(ceng)，除一(yi)(yi)(yi)部(bu)分碳(tan)(tan)溶(rong)入基體以外，剩余的(de)碳(tan)(tan)元(yuan)素則以鉻的(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)形態析出(chu)，使組織硬化(hua)(hua)。研(yan)究表明：焊(han)縫(feng)金屬中含(han)(han)鎳量的(de)提(ti)高(gao)，脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)寬度(du)減(jian)(jian)小。當含(han)(han)鎳量提(ti)高(gao)到25%時(shi)，脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)層(ceng)寬度(du)的(de)減(jian)(jian)小將十分顯著。


  碳的(de)擴散(san)遷移對接頭的(de)常溫和高溫瞬時強度(du)(du)不良影響比(bi)較(jiao)小，但對持久(jiu)強度(du)(du)和疲勞極限的(de)影響較(jiao)大，而且斷裂部位(wei)大部分發(fa)(fa)生(sheng)在(zai)熔(rong)合區的(de)脫碳層(ceng)上。隨著碳擴散(san)的(de)發(fa)(fa)展、接頭在(zai)熔(rong)合區發(fa)(fa)生(sheng)脆性斷裂的(de)傾向(xiang)增大。


4. 熱應(ying)力及其影響


  奧氏體不(bu)銹鋼(gang)熱膨(peng)脹(zhang)系數(shu)比低碳(tan)或(huo)低合金鋼(gang)大(da)30%~60%,導(dao)熱系數(shu)卻(que)只有(you)低碳(tan)或(huo)低合金鋼(gang)的(de)30%~40%.這樣兩種材料的(de)接頭(tou)，焊后會引起(qi)熱應(ying)力。而這種熱應(ying)力是(shi)不(bu)可(ke)能通過熱處理(li)來(lai)消除的(de)，這種永存的(de)熱應(ying)力對接頭(tou)性能影響很大(da)。


  奧(ao)氏體(ti)不銹鋼與低(di)(di)碳(tan)或低(di)(di)合金鋼異(yi)種(zhong)材(cai)料(liao)的(de)(de)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)在(zai)周(zhou)期性(xing)加熱(re)(re)(re)和冷卻條(tiao)件下(xia)(xia)工作時，接(jie)頭(tou)(tou)(tou)承受著嚴重的(de)(de)熱(re)(re)(re)應變(bian)應力(li)，由于低(di)(di)碳(tan)或低(di)(di)合金鋼一(yi)側的(de)(de)熔合區(qu)或熱(re)(re)(re)影響區(qu)韌性(xing)相對較(jiao)差(cha)，所以很(hen)容易沿這一(yi)側熔合線產生熱(re)(re)(re)疲(pi)(pi)勞(lao)裂紋。熱(re)(re)(re)疲(pi)(pi)勞(lao)裂紋會(hui)在(zai)熱(re)(re)(re)應力(li)的(de)(de)作用下(xia)(xia)，沿著弱化的(de)(de)脫碳(tan)層擴展(zhan)而導致接(jie)頭(tou)(tou)(tou)破壞(huai)。由于鎳(nie)基合金的(de)(de)熱(re)(re)(re)膨脹系數介于奧(ao)氏體(ti)鋼與低(di)(di)碳(tan)或低(di)(di)合金鋼之間，這樣就減弱了接(jie)頭(tou)(tou)(tou)因熱(re)(re)(re)膨脹系數不同而產生的(de)(de)應力(li)。因此，在(zai)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)性(xing)能要求高的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)(xia)，采用鎳(nie)基合金焊接(jie)材(cai)料(liao)改善接(jie)頭(tou)(tou)(tou)性(xing)能是非常有(you)效的(de)(de)。