奧氏體(ti)不銹鋼(gang)與低碳或低合金鋼(gang)焊(han)(han)接是最常見的(de)異種鋼(gang)焊(han)(han)接。這(zhe)種異種鋼(gang)接頭使用環境(jing)也特別復雜，有的(de)是在(zai)低溫(wen)環境(jing)下使用，有的(de)在(zai)高溫(wen)下使用；有的(de)要求耐(nai)腐蝕(shi)，有時則要求耐(nai)疲勞，這(zhe)些都(dou)要求在(zai)選擇焊(han)(han)接材料和焊(han)(han)接工藝時必須認真考慮。


1. 稀釋問題(ti)


  在異種鋼的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)過程(cheng)中，由于基體金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)熔化(hua)而使(shi)焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)(shu)受(shou)到稀釋(shi)，焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)是由填充金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)、母材(cai)成(cheng)分(fen)及熔合比確定(ding)的(de)(de)(de)(de)，這樣可以(yi)在不銹鋼織(zhi)圖(tu)上(shang)（舍夫勒組織(zhi)圖(tu)）大致預測出焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)組織(zhi)狀態(tai)，也能(neng)(neng)大致知(zhi)道焊(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)(neng)，保證(zheng)接(jie)頭的(de)(de)(de)(de)機械性能(neng)(neng)和抗裂性能(neng)(neng)。


2. 熔合區(qu)的塑性


  奧(ao)氏體不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(san)


  前(qian)面已經提及(ji)的異(yi)種接(jie)頭(tou)，在(zai)焊(han)后熱處理或高(gao)溫環境中使用時(shi)，由(you)于兩側強碳化(hua)物(wu)形(xing)成元素(su)含量和組(zu)(zu)織(zhi)的不同(tong)(tong)而產生碳的遷(qian)移。在(zai)低碳或低合(he)(he)金鋼(gang)一(yi)(yi)(yi)側形(xing)成脫碳層(ceng)，由(you)于碳的減(jian)少，將變成鐵素(su)體組(zu)(zu)織(zhi)而軟(ruan)化(hua)，同(tong)(tong)時(shi)促使脫碳區(qu)(qu)的晶粒(li)(li)長大，沿熔合(he)(he)線形(xing)成一(yi)(yi)(yi)層(ceng)粗晶粒(li)(li)區(qu)(qu)。在(zai)焊(han)縫一(yi)(yi)(yi)側形(xing)成增碳層(ceng)，除一(yi)(yi)(yi)部分碳溶入基體以外，剩(sheng)余的碳元素(su)則以鉻的碳化(hua)物(wu)形(xing)態析出(chu)，使組(zu)(zu)織(zhi)硬(ying)化(hua)。研究表(biao)明：焊(han)縫金屬中含鎳(nie)量的提高(gao)，脫碳層(ceng)寬度減(jian)小。當(dang)含鎳(nie)量提高(gao)到25%時(shi)，脫碳層(ceng)寬度的減(jian)小將十分顯著。


  碳(tan)的擴散(san)遷移(yi)對接頭的常溫和高溫瞬時強度不良影響(xiang)(xiang)比較(jiao)(jiao)小，但(dan)對持(chi)久強度和疲勞極限(xian)的影響(xiang)(xiang)較(jiao)(jiao)大(da)，而且(qie)斷裂(lie)(lie)部位(wei)大(da)部分(fen)發生在(zai)熔(rong)合區的脫碳(tan)層上。隨著(zhu)碳(tan)擴散(san)的發展、接頭在(zai)熔(rong)合區發生脆性斷裂(lie)(lie)的傾向增大(da)。


4. 熱應力及其影(ying)響


  奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)熱(re)(re)(re)膨脹系(xi)數比低碳(tan)或低合(he)金(jin)鋼(gang)大30%~60%,導熱(re)(re)(re)系(xi)數卻只(zhi)有低碳(tan)或低合(he)金(jin)鋼(gang)的30%~40%.這(zhe)樣兩種(zhong)材料的接頭，焊后會引(yin)起熱(re)(re)(re)應力(li)。而這(zhe)種(zhong)熱(re)(re)(re)應力(li)是不(bu)可能通過熱(re)(re)(re)處理來(lai)消(xiao)除的，這(zhe)種(zhong)永存的熱(re)(re)(re)應力(li)對接頭性能影響很大。


  奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)與(yu)低(di)碳或低(di)合金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)異種材(cai)料的(de)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)在周期(qi)性(xing)(xing)加熱(re)和冷卻條件下(xia)工作(zuo)時，接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)承(cheng)受著嚴重的(de)熱(re)應變應力，由于(yu)低(di)碳或低(di)合金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)一(yi)側的(de)熔合區或熱(re)影響區韌(ren)性(xing)(xing)相對較差，所以很容(rong)易沿(yan)這(zhe)一(yi)側熔合線產(chan)生(sheng)熱(re)疲(pi)勞裂(lie)(lie)紋(wen)。熱(re)疲(pi)勞裂(lie)(lie)紋(wen)會(hui)在熱(re)應力的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)，沿(yan)著弱化的(de)脫碳層擴展而(er)導致接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)破壞。由于(yu)鎳基合金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)熱(re)膨(peng)脹系數(shu)介于(yu)奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)與(yu)低(di)碳或低(di)合金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)之間(jian)，這(zhe)樣就減弱了(le)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)因(yin)熱(re)膨(peng)脹系數(shu)不同而(er)產(chan)生(sheng)的(de)應力。因(yin)此，在接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)性(xing)(xing)能(neng)要(yao)求高(gao)的(de)情(qing)況下(xia)，采用(yong)鎳基合金(jin)(jin)(jin)(jin)焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)料改(gai)善接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)性(xing)(xing)能(neng)是非常(chang)有效(xiao)的(de)。