奧氏體不銹鋼(gang)與低(di)碳或低(di)合金(jin)鋼(gang)焊接(jie)(jie)(jie)是(shi)最常見的(de)異種(zhong)鋼(gang)焊接(jie)(jie)(jie)。這種(zhong)異種(zhong)鋼(gang)接(jie)(jie)(jie)頭使用(yong)環境也特別復雜，有(you)的(de)是(shi)在低(di)溫(wen)環境下使用(yong)，有(you)的(de)在高溫(wen)下使用(yong)；有(you)的(de)要求耐(nai)腐(fu)蝕，有(you)時則(ze)要求耐(nai)疲(pi)勞，這些都(dou)要求在選擇焊接(jie)(jie)(jie)材料和焊接(jie)(jie)(jie)工(gong)藝(yi)時必(bi)須認(ren)真考慮。


1. 稀釋問題


  在異種鋼的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)過程中，由于基體金(jin)屬(shu)的(de)(de)熔(rong)化而使焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)受到稀釋(shi)，焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)成分是由填充金(jin)屬(shu)的(de)(de)成分、母材成分及(ji)熔(rong)合比確定的(de)(de)，這(zhe)樣可(ke)以在不銹鋼織(zhi)(zhi)圖上（舍夫勒組(zu)織(zhi)(zhi)圖）大(da)致預測出(chu)焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)組(zu)織(zhi)(zhi)狀態，也(ye)能(neng)大(da)致知道(dao)焊(han)(han)縫的(de)(de)性(xing)能(neng)，保(bao)證接(jie)頭(tou)的(de)(de)機械(xie)性(xing)能(neng)和(he)抗(kang)裂性(xing)能(neng)。


2. 熔合區(qu)的塑(su)性


  奧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


  前面(mian)已經提(ti)及的異種接頭，在(zai)焊后熱處理或高溫環(huan)境(jing)中(zhong)使用時(shi)，由(you)(you)于兩側強碳化物(wu)形(xing)成(cheng)元素(su)含(han)量(liang)和組織的不(bu)同(tong)而產(chan)生碳的遷移。在(zai)低(di)碳或低(di)合(he)金(jin)鋼一(yi)側形(xing)成(cheng)脫(tuo)(tuo)碳層(ceng)，由(you)(you)于碳的減少，將變成(cheng)鐵素(su)體(ti)組織而軟(ruan)化，同(tong)時(shi)促使脫(tuo)(tuo)碳區的晶粒(li)長(chang)大，沿(yan)熔合(he)線形(xing)成(cheng)一(yi)層(ceng)粗晶粒(li)區。在(zai)焊縫一(yi)側形(xing)成(cheng)增碳層(ceng)，除(chu)一(yi)部分(fen)碳溶入基體(ti)以外，剩余(yu)的碳元素(su)則以鉻的碳化物(wu)形(xing)態析出，使組織硬化。研(yan)究表明：焊縫金(jin)屬中(zhong)含(han)鎳(nie)量(liang)的提(ti)高，脫(tuo)(tuo)碳層(ceng)寬度(du)減小(xiao)。當含(han)鎳(nie)量(liang)提(ti)高到(dao)25%時(shi)，脫(tuo)(tuo)碳層(ceng)寬度(du)的減小(xiao)將十分(fen)顯著。


  碳(tan)(tan)的(de)(de)擴散遷移對接頭的(de)(de)常(chang)溫和(he)(he)高(gao)溫瞬時(shi)強度不良影響比較小，但(dan)對持久(jiu)強度和(he)(he)疲(pi)勞極限(xian)的(de)(de)影響較大，而且(qie)斷(duan)裂(lie)部位(wei)大部分發生(sheng)在(zai)熔(rong)合區(qu)(qu)的(de)(de)脫碳(tan)(tan)層上。隨著碳(tan)(tan)擴散的(de)(de)發展、接頭在(zai)熔(rong)合區(qu)(qu)發生(sheng)脆性斷(duan)裂(lie)的(de)(de)傾向增(zeng)大。


4. 熱(re)應力及其影響


  奧氏體不(bu)銹鋼熱膨脹系數比低(di)(di)碳(tan)或(huo)低(di)(di)合金(jin)鋼大30%~60%,導(dao)熱系數卻(que)只有低(di)(di)碳(tan)或(huo)低(di)(di)合金(jin)鋼的(de)(de)30%~40%.這(zhe)樣兩種(zhong)(zhong)材(cai)料的(de)(de)接(jie)頭，焊后會引起(qi)熱應(ying)力(li)(li)。而這(zhe)種(zhong)(zhong)熱應(ying)力(li)(li)是(shi)不(bu)可能通過熱處理來(lai)消除的(de)(de)，這(zhe)種(zhong)(zhong)永存的(de)(de)熱應(ying)力(li)(li)對接(jie)頭性(xing)能影響很大。


  奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼與(yu)低(di)(di)碳(tan)或(huo)低(di)(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼異種材(cai)料的接(jie)(jie)頭(tou)在(zai)(zai)周期性(xing)加熱(re)和(he)冷卻條件下(xia)工作時，接(jie)(jie)頭(tou)承受著(zhu)嚴重的熱(re)應(ying)變(bian)應(ying)力，由于低(di)(di)碳(tan)或(huo)低(di)(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼一側(ce)的熔(rong)合(he)(he)(he)區或(huo)熱(re)影響區韌性(xing)相對(dui)較差，所以(yi)很(hen)容(rong)易(yi)沿這一側(ce)熔(rong)合(he)(he)(he)線(xian)產生熱(re)疲勞裂(lie)紋。熱(re)疲勞裂(lie)紋會在(zai)(zai)熱(re)應(ying)力的作用下(xia)，沿著(zhu)弱(ruo)化的脫碳(tan)層(ceng)擴展而導致接(jie)(jie)頭(tou)破壞。由于鎳基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的熱(re)膨脹系(xi)數介于奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼與(yu)低(di)(di)碳(tan)或(huo)低(di)(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼之間，這樣(yang)就減弱(ruo)了接(jie)(jie)頭(tou)因熱(re)膨脹系(xi)數不(bu)同而產生的應(ying)力。因此，在(zai)(zai)接(jie)(jie)頭(tou)性(xing)能要求高的情況下(xia)，采用鎳基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)焊接(jie)(jie)材(cai)料改善(shan)接(jie)(jie)頭(tou)性(xing)能是非常有(you)效的。