隨著現代工業技術的不斷發展,對設備的要求越來越高,在同一設備中,要求各零部件的性能不一樣。任何一種材料都不可能全面滿足使用要求,這樣異種材料的焊接問題就被提了出來。從材料角度來看,異種金屬焊接主要包括三種情況:異種鋼焊接、異種有色金屬焊接、鋼與有色金屬焊接。本書主要討論不(bu)銹鋼、耐熱鋼、鎳基鐵鎳基合金之間異種金屬焊接及它們與珠光體鋼的焊接。
大(da)(da)多數焊(han)接方(fang)法可用(yong)于異(yi)種金屬(shu),如熔焊(han)、壓焊(han)、釬焊(han)和(he)擴散焊(han)。熔焊(han)是其中應用(yong)較多的(de)也是本題要介紹(shao)的(de)。手工電弧(hu)焊(han)和(he)氣體(ti)保護焊(han)是熔焊(han)中應用(yong)最(zui)廣、使用(yong)最(zui)為方(fang)便(bian)的(de)兩種方(fang)法,焊(han)接材料(liao)多,便(bian)于選擇,適應性強。若有異(yi)種金屬(shu)的(de)大(da)(da)構件或批量生產(chan)時(shi),可采用(yong)機(ji)械化(hua)的(de)氣體(ti)保護自動焊(han)或埋弧(hu)焊(han)。
由于異種金(jin)屬的化學成分、金(jin)相(xiang)組織(zhi)、物理性能(neng)及力學性能(neng)都有(you)差別,有(you)的差別還很大。所以(yi),焊接異種金(jin)屬通常要比焊接同種金(jin)屬困難得多(duo),如兩種被焊金(jin)屬的熱(re)(re)膨脹系數相(xiang)差較大時(shi),在焊接過(guo)(guo)程中(zhong)會(hui)產生很大的熱(re)(re)應力,且這種熱(re)(re)應力是不能(neng)通過(guo)(guo)焊后熱(re)(re)處(chu)理來消(xiao)除(chu)的。另外,由于兩種被焊材(cai)料(liao)不同,其(qi)焊接工藝要求也不同,等等。
正確選擇焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料是異(yi)(yi)種金(jin)屬(shu)焊接(jie)(jie)(jie)的(de)關鍵(jian)。接(jie)(jie)(jie)頭(tou)質量和(he)(he)(he)性(xing)能與焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料關系十分密切,由(you)于有(you)合(he)金(jin)元(yuan)素的(de)被稀釋溶解(jie)和(he)(he)(he)碳(tan)遷移等因素的(de)影響,在(zai)異(yi)(yi)種金(jin)屬(shu)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)焊縫和(he)(he)(he)熔(rong)合(he)區存在(zai)一個過渡區,這區域不(bu)但化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)分和(he)(he)(he)金(jin)相組織不(bu)均勻(yun),而且物理性(xing)能也(ye)不(bu)同,力學(xue)(xue)性(xing)能也(ye)有(you)很(hen)大的(de)差異(yi)(yi),這可能引起接(jie)(jie)(jie)頭(tou)缺陷或嚴重降低性(xing)能。所以,必須按照母材(cai)(cai)(cai)的(de)化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)分、性(xing)能、接(jie)(jie)(jie)頭(tou)形(xing)式和(he)(he)(he)使用要求(qiu),正確地選擇焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料。一般選擇異(yi)(yi)種金(jin)屬(shu)(這里是指(zhi)本(ben)題涉及的(de)不(bu)銹鋼、耐(nai)熱(re)鋼、鎳基(ji)及鐵(tie)鎳基(ji)合(he)金(jin)之間(jian)的(de)異(yi)(yi)種材(cai)(cai)(cai)料焊接(jie)(jie)(jie)和(he)(he)(he)它們與珠光(guang)體(ti)鋼異(yi)(yi)種材(cai)(cai)(cai)料焊接(jie)(jie)(jie))有(you)以下基(ji)本(ben)原(yuan)則。
1. 保證焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)使用性(xing)(xing)(xing)能(neng)。即保證焊(han)(han)縫金(jin)屬過(guo)渡區、熱(re)(re)影響區等接(jie)(jie)頭(tou)(tou)區域具有良好(hao)(hao)的(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)綜合(he)(he)性(xing)(xing)(xing)能(neng),以(yi)滿(man)足使用要(yao)(yao)求。如(ru)低(di)合(he)(he)金(jin)耐熱(re)(re)鋼(gang)與1Cr18Ni9Ti焊(han)(han)接(jie)(jie),在(zai)許多情(qing)況下,采用309型奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao),可以(yi)滿(man)足要(yao)(yao)求。當設計要(yao)(yao)求接(jie)(jie)頭(tou)(tou)有良好(hao)(hao)的(de)(de)冷(leng)熱(re)(re)疲(pi)勞(lao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)時,若還采用309型奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao),雖然能(neng)形成(cheng)完(wan)整的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou),但(dan)由(you)于奧氏(shi)(shi)體(ti)焊(han)(han)縫與低(di)合(he)(he)金(jin)耐熱(re)(re)鋼(gang)熱(re)(re)膨脹(zhang)系數差別較(jiao)大,在(zai)熔合(he)(he)區兩側(ce)產生很大的(de)(de)熱(re)(re)應力(li),隨著(zhu)冷(leng)熱(re)(re)的(de)(de)變(bian)化(hua),熱(re)(re)應力(li)也不(bu)(bu)斷交替變(bian)化(hua),加之低(di)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)一側(ce)的(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)低(di),這(zhe)就降(jiang)低(di)了接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)冷(leng)熱(re)(re)疲(pi)勞(lao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。若選用鎳基(ji)合(he)(he)金(jin)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao),可以(yi)大大提高其(qi)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)冷(leng)熱(re)(re)疲(pi)勞(lao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。這(zhe)主要(yao)(yao)是由(you)于鎳基(ji)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)熱(re)(re)膨脹(zhang)系數介于兩種(zhong)被(bei)焊(han)(han)材(cai)料(liao)(liao)之間(jian),且更接(jie)(jie)近低(di)合(he)(he)金(jin)鋼(gang),這(zhe)樣(yang)把熱(re)(re)應力(li)進(jin)行分散,而且塑(su)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)差的(de)(de)低(di)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)一側(ce)的(de)(de)應力(li)相對較(jiao)小。另外(wai),鎳基(ji)合(he)(he)金(jin)能(neng)有效地阻(zu)止碳的(de)(de)遷移,降(jiang)低(di)了過(guo)渡層的(de)(de)危害。
2. 保證焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)具有良好的工藝性(xing)能,即在接(jie)(jie)頭(tou)區域不能出現熱裂(lie)(lie)紋(wen)和冷裂(lie)(lie)紋(wen)。
3. 保(bao)證焊縫金屬具有(you)一定的(de)致密性,不(bu)得有(you)超標的(de)焊接缺陷。
4. 保證焊縫金(jin)屬(shu)具(ju)有所要求的(de)綜合性(xing)能,如耐蝕性(xing)、耐熱(re)性(xing)、熱(re)強性(xing)、抗氧化性(xing)等。
5. 在焊(han)(han)接工(gong)藝(如焊(han)(han)前預熱或(huo)焊(han)(han)后熱處理(li))受到限制時,要(yao)注意選擇(ze)鎳基合金或(huo)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼焊(han)(han)接材料,以(yi)提高焊(han)(han)縫(feng)金屬的塑(su)性(xing)及韌性(xing)。
6. 異種材料(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi),焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)的選(xuan)擇通常是就高(gao)不(bu)(bu)就低。如低合(he)金(jin)(jin)鋼與不(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi),選(xuan)用(yong)不(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao);低合(he)金(jin)(jin)鋼與鎳(nie)基合(he)金(jin)(jin)焊(han)(han)接(jie)(jie)、或(huo)不(bu)(bu)銹鋼與鎳(nie)基合(he)金(jin)(jin)焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi),選(xuan)用(yong)鎳(nie)基合(he)金(jin)(jin)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)。
異(yi)種(zhong)材料(liao)焊接和焊接材料(liao)的(de)(de)選擇(ze)都要(yao)基(ji)于實驗(yan),必(bi)須滿足使(shi)用要(yao)求,不要(yao)隨便輕(qing)信某(mou)些資料(liao)或(huo)者結(jie)論。要(yao)以試(shi)(shi)驗(yan)數據為(wei)準,進行必(bi)要(yao)的(de)(de)工藝試(shi)(shi)驗(yan)和性能測試(shi)(shi)。