不銹鋼（或碳鋼）與鈮組成的焊接結構在生產中之所以能不斷得到應用，是因為鈮是一種化學性質活潑的金屬，具有熱強性、高溫耐蝕性，在1300℃時仍有良好的穩定性。所以不銹鋼(gang)（或碳鋼）與鈮的焊接結構可用于核電站和原子反應堆等耐高溫耐腐蝕的裝置中，引起了世界各國焊接工作者的重視。

一、不銹(xiu)鋼（或碳鋼）與鈮焊接(jie)特點

  1. 不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）與(yu)鈮(ni)焊(han)接時，由于鈮(ni)的(de)化學性質(zhi)很(hen)活(huo)潑，對進入焊(han)接區的(de)雜(za)質(zhi)敏感(gan)性很(hen)強(qiang)。因(yin)為(wei)這些雜(za)質(zhi)能降低金屬的(de)塑性，增加冷(leng)脆(cui)性，使焊(han)縫容(rong)易產(chan)生裂(lie)紋。

  2. 不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)）與鈮焊接(jie)時，由于(yu)鈮的(de)(de)熔點高（熔點為2497℃），不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)）母材(cai)已熔化，而鈮還(huan)處于(yu)固(gu)態(tai)，這會造成鋼(gang)(gang)的(de)(de)液態(tai)金屬流失，對鈮與不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)）的(de)(de)焊接(jie)有不利的(de)(de)影響。

  3. 不(bu)銹鋼（或碳鋼）與鈮焊(han)(han)接(jie)時，鈮容(rong)易氧化，所(suo)以對(dui)焊(han)(han)接(jie)區(qu)的保護和焊(han)(han)接(jie)材料的純度要求很(hen)高。

  4. 不銹鋼（或碳鋼）與鈮焊(han)接(jie)時，鈮具(ju)有(you)較(jiao)(jiao)小的(de)密度(du)和較(jiao)(jiao)大的(de)熱導(dao)率，所以要求采用加熱集中的(de)焊(han)接(jie)方法，如(ru)氬弧焊(han)、等離子弧焊(han)以及電子束焊(han)。

二(er)、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）與鈮的(de)焊接工藝

  不銹鋼(gang)與鈮主(zhu)要(yao)通過熔(rong)焊(han)-釬焊(han)的(de)(de)方法進(jin)行(xing)焊(han)接。利(li)用熔(rong)焊(han)（例(li)如電子(zi)束焊(han)、氬弧焊(han)等），使不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）一(yi)側金(jin)屬(shu)熔(rong)化，熔(rong)化的(de)(de)液(ye)態金(jin)屬(shu)對另(ling)一(yi)側不熔(rong)化的(de)(de)固態鈮金(jin)屬(shu)產生良好(hao)的(de)(de)潤濕作用，實現了異種(zhong)金(jin)屬(shu)的(de)(de)連接。

 1. 不銹鋼(gang)與鈮的氬弧(hu)焊(han)

  實際(ji)生(sheng)產(chan)(chan)中鈮常(chang)與(yu)不(bu)銹(xiu)鋼進行(xing)連接(jie)，為了獲得良(liang)好的異種材料焊(han)接(jie)接(jie)頭，使焊(han)縫金屬(shu)中不(bu)產(chan)(chan)生(sheng)金屬(shu)間化合物相，讓(rang)界(jie)面間產(chan)(chan)生(sheng)良(liang)好的冶金結合，可采(cai)用氬弧焊(han)。

  鈮與不銹鋼(gang)氬弧焊時(shi)(shi)的接頭形式(shi)如(ru)圖(tu)5-42所(suo)(suo)示。當焊件厚度為0.3～0.5mm時(shi)(shi)，可(ke)采用(yong)(yong)彎邊搭接的形式(shi)，如(ru)圖(tu)5-43a所(suo)(suo)示；當焊件厚度為0.5～1.0mm時(shi)(shi)，可(ke)采用(yong)(yong)熔化(hua)的嵌入，如(ru)圖(tu)5-43b所(suo)(suo)示。

  焊前對鈮表面要采用60％HNO＋40％HF（質量分數）溶液清洗，除去油污和氧化60% HNO₃+40%HI膜。施焊時，電弧要偏向不銹鋼一側，偏離鈮母材一定空隙，當電弧指向不銹鋼一側時，不銹鋼熔化，而鈮一側被加熱，只有表面少許熔化。此時不銹鋼液體對鈮表面產生潤濕過程而形成釬焊的冶金連接。焊后分析表明，焊接時，鈮被加熱到1700℃，并保溫1～1.5s，不銹鋼液體對鈮產生了潤濕，形成了良好的釬焊接頭。在界面沒有金屬間化合物相，熱影響區也沒有產生過熱組織和晶粒長大的現象。

 2. 不銹(xiu)鋼與鈮的電子束焊

  厚度0.3mm的鈮合金板與厚度0.4mm的不銹鋼，利用電子束焊或用鎢極氬弧焊，采用熔焊-釬焊的工藝方法，形成熔焊-釬焊連接，焊縫成形均勻美觀，具有較高的強度和良好的塑性。鈮合金（BH2）與不銹鋼（06Cr18Ni11Ti）熔焊-釬焊的焊接參數及力學性能見表5-94。

  表5-94 鈮(ni)合金（BH2）與(yu)不銹鋼(gang)（06Cr18Ni11Ti）熔焊(han)(han)-釬焊(han)(han)的焊(han)(han)接(jie)參數及力學性能