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(shu)焊(han)(han)(han)接(jie)方法可用于(yu)異(yi)種金屬(shu),如熔(rong)焊(han)(han)(han)、壓焊(han)(han)(han)、釬焊(han)(han)(han)和擴(kuo)散焊(han)(han)(han)。熔(rong)焊(han)(han)(han)是其中應(ying)用較多的也是本題要介紹的。手工(gong)電弧焊(han)(han)(han)和氣體(ti)保護(hu)焊(han)(han)(han)是熔(rong)焊(han)(han)(han)中應(ying)用最廣(guang)、使用最為方便(bian)的兩種方法,焊(han)(han)(han)接(jie)材料多,便(bian)于(yu)選擇,適應(ying)性強(qiang)。若有異(yi)種金屬(shu)的大(da)(da)構件或(huo)批量生產時(shi),可采用機械化的氣體(ti)保護(hu)自動焊(han)(han)(han)或(huo)埋(mai)弧焊(han)(han)(han)。
由于異種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬的(de)化學成分、金(jin)(jin)相(xiang)組織、物理性(xing)能(neng)及力(li)學性(xing)能(neng)都有差(cha)別(bie),有的(de)差(cha)別(bie)還很(hen)(hen)大(da)。所以,焊(han)接異種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬通(tong)常要比焊(han)接同(tong)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬困(kun)難得多,如(ru)兩種(zhong)(zhong)被焊(han)金(jin)(jin)屬的(de)熱(re)膨(peng)脹系數相(xiang)差(cha)較(jiao)大(da)時(shi),在(zai)焊(han)接過程中會產生(sheng)很(hen)(hen)大(da)的(de)熱(re)應(ying)力(li),且(qie)這種(zhong)(zhong)熱(re)應(ying)力(li)是(shi)不(bu)能(neng)通(tong)過焊(han)后(hou)熱(re)處理來消(xiao)除的(de)。另外,由于兩種(zhong)(zhong)被焊(han)材料不(bu)同(tong),其焊(han)接工藝(yi)要求也不(bu)同(tong),等等。
正確選(xuan)擇焊(han)(han)接材(cai)(cai)料是(shi)異種金(jin)屬焊(han)(han)接的(de)(de)關(guan)鍵(jian)。接頭(tou)質量和(he)性能(neng)(neng)(neng)與焊(han)(han)接材(cai)(cai)料關(guan)系十(shi)分(fen)(fen)密(mi)切,由于有合(he)金(jin)元素(su)(su)的(de)(de)被稀(xi)釋(shi)溶解(jie)和(he)碳遷移等因素(su)(su)的(de)(de)影(ying)響,在(zai)(zai)異種金(jin)屬接頭(tou)的(de)(de)焊(han)(han)縫和(he)熔合(he)區(qu)存在(zai)(zai)一個(ge)過渡區(qu),這(zhe)區(qu)域不但化學成(cheng)分(fen)(fen)和(he)金(jin)相組織(zhi)不均(jun)勻(yun),而且物理性能(neng)(neng)(neng)也(ye)不同,力學性能(neng)(neng)(neng)也(ye)有很(hen)大的(de)(de)差(cha)異,這(zhe)可能(neng)(neng)(neng)引(yin)起接頭(tou)缺陷或嚴重降(jiang)低性能(neng)(neng)(neng)。所以(yi),必須按照母材(cai)(cai)的(de)(de)化學成(cheng)分(fen)(fen)、性能(neng)(neng)(neng)、接頭(tou)形式和(he)使(shi)用要求,正確地選(xuan)擇焊(han)(han)接材(cai)(cai)料。一般選(xuan)擇異種金(jin)屬(這(zhe)里是(shi)指本題(ti)涉(she)及的(de)(de)不銹鋼、耐熱鋼、鎳基(ji)及鐵(tie)鎳基(ji)合(he)金(jin)之間的(de)(de)異種材(cai)(cai)料焊(han)(han)接和(he)它們(men)與珠光體鋼異種材(cai)(cai)料焊(han)(han)接)有以(yi)下(xia)基(ji)本原則。
1. 保證焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)使(shi)用(yong)性(xing)能(neng)。即保證焊(han)(han)縫金(jin)(jin)(jin)屬過渡(du)區、熱(re)影響(xiang)區等接(jie)頭區域具有(you)(you)良好的(de)(de)力學性(xing)能(neng)和綜(zong)合(he)性(xing)能(neng),以滿(man)足使(shi)用(yong)要求。如低(di)(di)(di)合(he)金(jin)(jin)(jin)耐(nai)熱(re)鋼(gang)與(yu)1Cr18Ni9Ti焊(han)(han)接(jie),在許多情況下,采(cai)用(yong)309型奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao),可以滿(man)足要求。當設計要求接(jie)頭有(you)(you)良好的(de)(de)冷熱(re)疲勞性(xing)能(neng)時,若還采(cai)用(yong)309型奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao),雖(sui)然(ran)能(neng)形成(cheng)完整(zheng)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭,但(dan)由(you)于(yu)奧(ao)氏(shi)體焊(han)(han)縫與(yu)低(di)(di)(di)合(he)金(jin)(jin)(jin)耐(nai)熱(re)鋼(gang)熱(re)膨脹(zhang)系數(shu)差別較(jiao)大(da)(da),在熔合(he)區兩側產生很大(da)(da)的(de)(de)熱(re)應(ying)(ying)力,隨著冷熱(re)的(de)(de)變(bian)化,熱(re)應(ying)(ying)力也(ye)不斷(duan)交替變(bian)化,加之低(di)(di)(di)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)一側的(de)(de)塑(su)性(xing)較(jiao)低(di)(di)(di),這就降低(di)(di)(di)了接(jie)頭的(de)(de)冷熱(re)疲勞性(xing)能(neng)。若選(xuan)用(yong)鎳基合(he)金(jin)(jin)(jin)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao),可以大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)其(qi)接(jie)頭冷熱(re)疲勞性(xing)能(neng)。這主要是由(you)于(yu)鎳基合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)膨脹(zhang)系數(shu)介(jie)于(yu)兩種被焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)料(liao)之間,且更接(jie)近低(di)(di)(di)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang),這樣把熱(re)應(ying)(ying)力進行分散(san),而(er)且塑(su)性(xing)較(jiao)差的(de)(de)低(di)(di)(di)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)一側的(de)(de)應(ying)(ying)力相對較(jiao)小。另外,鎳基合(he)金(jin)(jin)(jin)能(neng)有(you)(you)效地阻止碳的(de)(de)遷(qian)移,降低(di)(di)(di)了過渡(du)層的(de)(de)危害(hai)。
2. 保證焊接(jie)接(jie)頭具有(you)良(liang)好的工藝性能,即在(zai)接(jie)頭區域(yu)不能出(chu)現熱裂紋(wen)和(he)冷(leng)裂紋(wen)。
3. 保證焊縫金屬具(ju)有一定(ding)的致(zhi)密性,不得有超標的焊接缺(que)陷(xian)。
4. 保證焊(han)縫金屬具有所(suo)要(yao)求(qiu)的綜合(he)性能,如耐蝕性、耐熱性、熱強性、抗(kang)氧化性等。
5. 在(zai)焊(han)接工藝(如焊(han)前預熱(re)或(huo)焊(han)后(hou)熱(re)處理)受到限制時,要(yao)注(zhu)意(yi)選擇鎳(nie)基合金或(huo)奧氏體不銹鋼(gang)焊(han)接材料,以提高焊(han)縫金屬的塑性及(ji)韌性。
6. 異(yi)種材(cai)料(liao)焊(han)接(jie)(jie)時(shi),焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)的選(xuan)(xuan)擇通常是就(jiu)高(gao)不就(jiu)低。如低合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)與(yu)不銹鋼(gang)(gang)焊(han)接(jie)(jie)時(shi),選(xuan)(xuan)用(yong)不銹鋼(gang)(gang)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao);低合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)與(yu)鎳基(ji)合(he)金(jin)焊(han)接(jie)(jie)、或不銹鋼(gang)(gang)與(yu)鎳基(ji)合(he)金(jin)焊(han)接(jie)(jie)時(shi),選(xuan)(xuan)用(yong)鎳基(ji)合(he)金(jin)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)。
異(yi)種材料焊接(jie)和焊接(jie)材料的(de)選擇都要(yao)基于實驗,必須滿足使用要(yao)求,不要(yao)隨便輕信某些(xie)資料或(huo)者結論。要(yao)以試(shi)驗數據(ju)為準,進(jin)行必要(yao)的(de)工藝試(shi)驗和性能測試(shi)。

