奧(ao)氏體不銹鋼(gang)與低(di)碳(tan)或(huo)低(di)合金鋼(gang)焊接(jie)是(shi)最(zui)常見的(de)(de)(de)異(yi)種鋼(gang)焊接(jie)。這種異(yi)種鋼(gang)接(jie)頭使(shi)用環境也特別復(fu)雜，有的(de)(de)(de)是(shi)在(zai)低(di)溫(wen)環境下使(shi)用，有的(de)(de)(de)在(zai)高溫(wen)下使(shi)用；有的(de)(de)(de)要求(qiu)耐(nai)腐蝕，有時(shi)則要求(qiu)耐(nai)疲勞，這些都要求(qiu)在(zai)選(xuan)擇焊接(jie)材料和焊接(jie)工藝時(shi)必須認真考(kao)慮。


1. 稀釋問題


  在(zai)異種(zhong)鋼的(de)焊(han)接(jie)(jie)過程中，由于(yu)基體金屬的(de)熔化而使(shi)焊(han)縫(feng)金屬受(shou)到稀釋，焊(han)縫(feng)金屬的(de)成分(fen)是由填充(chong)金屬的(de)成分(fen)、母材成分(fen)及(ji)熔合比確定(ding)的(de)，這(zhe)樣可以(yi)在(zai)不(bu)銹鋼織圖(tu)(tu)上（舍夫勒組(zu)織圖(tu)(tu)）大(da)致預測出焊(han)縫(feng)金屬的(de)組(zu)織狀態，也(ye)能大(da)致知道焊(han)縫(feng)的(de)性(xing)能，保證接(jie)(jie)頭的(de)機(ji)械(xie)性(xing)能和抗裂性(xing)能。


2. 熔合區的塑性


  奧氏體(ti)不銹鋼(gang)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(tan)的擴(kuo)散


  前面已經提(ti)及的(de)(de)異種接頭，在焊(han)(han)后(hou)熱處(chu)理(li)或高溫環境中使用時(shi)，由于兩(liang)側(ce)(ce)強碳(tan)(tan)化物形(xing)成(cheng)(cheng)元素含量和組織(zhi)的(de)(de)不(bu)同(tong)而產生碳(tan)(tan)的(de)(de)遷移。在低碳(tan)(tan)或低合金(jin)鋼一(yi)(yi)側(ce)(ce)形(xing)成(cheng)(cheng)脫碳(tan)(tan)層(ceng)，由于碳(tan)(tan)的(de)(de)減(jian)少，將(jiang)變成(cheng)(cheng)鐵素體組織(zhi)而軟化，同(tong)時(shi)促使脫碳(tan)(tan)區的(de)(de)晶(jing)粒(li)長大，沿熔合線(xian)形(xing)成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)層(ceng)粗晶(jing)粒(li)區。在焊(han)(han)縫(feng)一(yi)(yi)側(ce)(ce)形(xing)成(cheng)(cheng)增碳(tan)(tan)層(ceng)，除一(yi)(yi)部分碳(tan)(tan)溶入(ru)基體以(yi)外，剩余的(de)(de)碳(tan)(tan)元素則以(yi)鉻的(de)(de)碳(tan)(tan)化物形(xing)態析(xi)出，使組織(zhi)硬(ying)化。研究表明：焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬中含鎳量的(de)(de)提(ti)高，脫碳(tan)(tan)層(ceng)寬度減(jian)小。當含鎳量提(ti)高到25%時(shi)，脫碳(tan)(tan)層(ceng)寬度的(de)(de)減(jian)小將(jiang)十分顯著(zhu)。


  碳的(de)擴(kuo)散(san)遷移對接(jie)頭的(de)常(chang)溫(wen)和(he)高溫(wen)瞬時強度(du)不(bu)良(liang)影響比較小，但對持久強度(du)和(he)疲勞極(ji)限(xian)的(de)影響較大(da)(da)，而且斷裂(lie)(lie)部(bu)位大(da)(da)部(bu)分發(fa)生在(zai)熔(rong)合區(qu)的(de)脫碳層(ceng)上。隨著碳擴(kuo)散(san)的(de)發(fa)展(zhan)、接(jie)頭在(zai)熔(rong)合區(qu)發(fa)生脆(cui)性斷裂(lie)(lie)的(de)傾向增大(da)(da)。


4. 熱應力及其影響


  奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)熱(re)膨脹系數比低碳或(huo)低合金(jin)鋼(gang)大(da)30%~60%,導熱(re)系數卻只(zhi)有(you)低碳或(huo)低合金(jin)鋼(gang)的(de)30%~40%.這(zhe)樣兩(liang)種(zhong)(zhong)材料的(de)接頭，焊后會(hui)引起(qi)熱(re)應(ying)力。而(er)這(zhe)種(zhong)(zhong)熱(re)應(ying)力是(shi)不(bu)可(ke)能通過(guo)熱(re)處理來消除的(de)，這(zhe)種(zhong)(zhong)永存的(de)熱(re)應(ying)力對(dui)接頭性(xing)能影響(xiang)很(hen)大(da)。


  奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)與(yu)低(di)(di)碳(tan)或(huo)低(di)(di)合金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)異種材料(liao)(liao)的(de)接(jie)頭(tou)(tou)在周期性(xing)加(jia)熱(re)(re)(re)和(he)冷卻條件下(xia)工作時(shi)，接(jie)頭(tou)(tou)承受著(zhu)嚴(yan)重(zhong)的(de)熱(re)(re)(re)應變應力(li)(li)，由(you)于(yu)(yu)低(di)(di)碳(tan)或(huo)低(di)(di)合金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)一(yi)(yi)側的(de)熔合區或(huo)熱(re)(re)(re)影響區韌性(xing)相對較(jiao)差，所以很容易沿(yan)這一(yi)(yi)側熔合線(xian)產(chan)生熱(re)(re)(re)疲勞裂紋(wen)。熱(re)(re)(re)疲勞裂紋(wen)會(hui)在熱(re)(re)(re)應力(li)(li)的(de)作用下(xia)，沿(yan)著(zhu)弱(ruo)化的(de)脫碳(tan)層擴展而導致接(jie)頭(tou)(tou)破壞。由(you)于(yu)(yu)鎳基合金(jin)(jin)(jin)的(de)熱(re)(re)(re)膨脹系(xi)數介于(yu)(yu)奧氏體鋼(gang)(gang)與(yu)低(di)(di)碳(tan)或(huo)低(di)(di)合金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)之間(jian)，這樣就減弱(ruo)了接(jie)頭(tou)(tou)因熱(re)(re)(re)膨脹系(xi)數不(bu)同而產(chan)生的(de)應力(li)(li)。因此，在接(jie)頭(tou)(tou)性(xing)能要求高的(de)情況下(xia)，采用鎳基合金(jin)(jin)(jin)焊接(jie)材料(liao)(liao)改善(shan)接(jie)頭(tou)(tou)性(xing)能是非(fei)常有效的(de)。