奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)與低(di)(di)碳或(huo)低(di)(di)合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)焊接(jie)(jie)是(shi)最常見(jian)的(de)(de)(de)異種鋼(gang)(gang)(gang)焊接(jie)(jie)。這種異種鋼(gang)(gang)(gang)接(jie)(jie)頭(tou)使(shi)用環境(jing)也特(te)別復(fu)雜，有的(de)(de)(de)是(shi)在低(di)(di)溫環境(jing)下使(shi)用，有的(de)(de)(de)在高溫下使(shi)用；有的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)耐腐蝕，有時則要(yao)(yao)求(qiu)耐疲(pi)勞，這些都要(yao)(yao)求(qiu)在選擇焊接(jie)(jie)材料和焊接(jie)(jie)工藝(yi)時必須認真考(kao)慮。


1. 稀釋問題


  在(zai)異種(zhong)鋼的(de)(de)(de)焊(han)(han)接過程(cheng)中，由(you)于基(ji)體金(jin)屬的(de)(de)(de)熔(rong)化而使焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)金(jin)屬受到稀釋，焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)成分是由(you)填充(chong)金(jin)屬的(de)(de)(de)成分、母材成分及熔(rong)合比確定的(de)(de)(de)，這樣可以在(zai)不銹鋼織(zhi)圖上（舍夫勒(le)組織(zhi)圖）大(da)致預測出焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)組織(zhi)狀態，也能大(da)致知道焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)性能，保證(zheng)接頭的(de)(de)(de)機械性能和抗裂性能。


2. 熔合區(qu)的塑性(xing)


  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。


1.jpg


3. 碳(tan)的擴散


  前面已經提及的(de)異(yi)種接(jie)頭，在焊(han)后熱處(chu)理(li)或(huo)高溫環(huan)境中(zhong)(zhong)使用時(shi)(shi)，由于(yu)兩側強碳(tan)化物形成元素(su)含量和組(zu)(zu)織的(de)不同而(er)產生碳(tan)的(de)遷(qian)移(yi)。在低碳(tan)或(huo)低合金鋼(gang)一(yi)側形成脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)層(ceng)，由于(yu)碳(tan)的(de)減少，將變成鐵素(su)體組(zu)(zu)織而(er)軟(ruan)化，同時(shi)(shi)促使脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)區(qu)的(de)晶(jing)粒長(chang)大，沿熔合線(xian)形成一(yi)層(ceng)粗晶(jing)粒區(qu)。在焊(han)縫一(yi)側形成增碳(tan)層(ceng)，除一(yi)部分碳(tan)溶(rong)入基體以(yi)外，剩余的(de)碳(tan)元素(su)則以(yi)鉻(ge)的(de)碳(tan)化物形態析出，使組(zu)(zu)織硬化。研(yan)究表明：焊(han)縫金屬(shu)中(zhong)(zhong)含鎳(nie)量的(de)提高，脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)層(ceng)寬(kuan)度(du)減小。當含鎳(nie)量提高到25%時(shi)(shi)，脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)層(ceng)寬(kuan)度(du)的(de)減小將十(shi)分顯(xian)著。


  碳的(de)(de)擴散(san)遷移對接頭(tou)的(de)(de)常(chang)溫(wen)和(he)高溫(wen)瞬時強度不良影(ying)響比較小(xiao)，但對持(chi)久(jiu)強度和(he)疲(pi)勞極限的(de)(de)影(ying)響較大(da)，而且斷裂部位(wei)大(da)部分發(fa)生在(zai)熔合(he)區的(de)(de)脫(tuo)碳層上。隨著碳擴散(san)的(de)(de)發(fa)展、接頭(tou)在(zai)熔合(he)區發(fa)生脆性(xing)斷裂的(de)(de)傾(qing)向增大(da)。


4. 熱(re)應力及其影(ying)響


  奧氏體不銹鋼(gang)(gang)熱(re)膨脹系(xi)數比低碳或(huo)低合(he)金鋼(gang)(gang)大30%~60%,導熱(re)系(xi)數卻只(zhi)有低碳或(huo)低合(he)金鋼(gang)(gang)的30%~40%.這樣兩種(zhong)材料(liao)的接頭，焊后會引(yin)起熱(re)應力(li)。而這種(zhong)熱(re)應力(li)是不可能(neng)通過熱(re)處(chu)理來消(xiao)除的，這種(zhong)永存的熱(re)應力(li)對(dui)接頭性(xing)能(neng)影(ying)響很大。


  奧氏體不(bu)銹鋼(gang)與低(di)(di)碳(tan)(tan)或低(di)(di)合(he)金鋼(gang)異(yi)種材料的(de)接(jie)頭在(zai)周期(qi)性加熱(re)和冷(leng)卻條件下(xia)工作時，接(jie)頭承受(shou)著嚴重的(de)熱(re)應變應力，由(you)于低(di)(di)碳(tan)(tan)或低(di)(di)合(he)金鋼(gang)一側(ce)的(de)熔合(he)區或熱(re)影(ying)響區韌性相(xiang)對較差，所以很容易(yi)沿這一側(ce)熔合(he)線產生熱(re)疲(pi)勞(lao)裂紋。熱(re)疲(pi)勞(lao)裂紋會(hui)在(zai)熱(re)應力的(de)作用下(xia)，沿著弱化的(de)脫碳(tan)(tan)層擴展(zhan)而(er)導致接(jie)頭破壞。由(you)于鎳基合(he)金的(de)熱(re)膨脹(zhang)系數介于奧氏體鋼(gang)與低(di)(di)碳(tan)(tan)或低(di)(di)合(he)金鋼(gang)之間，這樣就減(jian)弱了(le)接(jie)頭因(yin)(yin)熱(re)膨脹(zhang)系數不(bu)同而(er)產生的(de)應力。因(yin)(yin)此，在(zai)接(jie)頭性能(neng)要求高(gao)的(de)情(qing)況下(xia)，采用鎳基合(he)金焊接(jie)材料改善(shan)接(jie)頭性能(neng)是(shi)非常有效的(de)。