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。本書主要討論不銹(xiu)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。
大多數焊(han)(han)(han)(han)接方(fang)法(fa)可用(yong)于(yu)異種金屬(shu),如(ru)熔焊(han)(han)(han)(han)、壓焊(han)(han)(han)(han)、釬焊(han)(han)(han)(han)和擴散焊(han)(han)(han)(han)。熔焊(han)(han)(han)(han)是(shi)其(qi)中應用(yong)較多的也是(shi)本(ben)題要介(jie)紹的。手工電弧焊(han)(han)(han)(han)和氣體保(bao)(bao)護(hu)焊(han)(han)(han)(han)是(shi)熔焊(han)(han)(han)(han)中應用(yong)最廣、使用(yong)最為(wei)方(fang)便的兩種方(fang)法(fa),焊(han)(han)(han)(han)接材料(liao)多,便于(yu)選擇,適(shi)應性強。若有異種金屬(shu)的大構件或批量生產(chan)時,可采用(yong)機械化的氣體保(bao)(bao)護(hu)自(zi)動焊(han)(han)(han)(han)或埋弧焊(han)(han)(han)(han)。
由于異種(zhong)金(jin)屬的化學(xue)(xue)成分、金(jin)相(xiang)(xiang)組(zu)織、物理(li)性能(neng)(neng)及力(li)學(xue)(xue)性能(neng)(neng)都有差別(bie),有的差別(bie)還很(hen)大。所以,焊接異種(zhong)金(jin)屬通常要(yao)(yao)比(bi)焊接同種(zhong)金(jin)屬困難得多,如兩種(zhong)被(bei)焊金(jin)屬的熱(re)(re)膨脹系數相(xiang)(xiang)差較大時(shi),在焊接過程(cheng)中會產生很(hen)大的熱(re)(re)應力(li),且這種(zhong)熱(re)(re)應力(li)是(shi)不(bu)能(neng)(neng)通過焊后熱(re)(re)處理(li)來消除的。另外,由于兩種(zhong)被(bei)焊材料不(bu)同,其(qi)焊接工藝要(yao)(yao)求也不(bu)同,等(deng)等(deng)。
正確選(xuan)(xuan)擇焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料是異(yi)種(zhong)金(jin)(jin)屬焊(han)接(jie)(jie)的關(guan)鍵。接(jie)(jie)頭質量和(he)(he)性能(neng)與(yu)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料關(guan)系十分密切,由于(yu)有(you)合(he)金(jin)(jin)元素的被(bei)稀釋溶(rong)解和(he)(he)碳遷移等因素的影響(xiang),在異(yi)種(zhong)金(jin)(jin)屬接(jie)(jie)頭的焊(han)縫和(he)(he)熔(rong)合(he)區存在一(yi)個過渡區,這區域不(bu)(bu)但化(hua)學成(cheng)分和(he)(he)金(jin)(jin)相組織不(bu)(bu)均勻(yun),而且物理性能(neng)也(ye)不(bu)(bu)同,力學性能(neng)也(ye)有(you)很大(da)的差異(yi),這可能(neng)引起(qi)接(jie)(jie)頭缺陷或(huo)嚴(yan)重降低性能(neng)。所(suo)以,必須按照(zhao)母材(cai)(cai)(cai)的化(hua)學成(cheng)分、性能(neng)、接(jie)(jie)頭形(xing)式和(he)(he)使用要求,正確地選(xuan)(xuan)擇焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料。一(yi)般選(xuan)(xuan)擇異(yi)種(zhong)金(jin)(jin)屬(這里是指本題涉及的不(bu)(bu)銹鋼(gang)、耐熱(re)鋼(gang)、鎳基及鐵(tie)鎳基合(he)金(jin)(jin)之(zhi)間的異(yi)種(zhong)材(cai)(cai)(cai)料焊(han)接(jie)(jie)和(he)(he)它們與(yu)珠光(guang)體鋼(gang)異(yi)種(zhong)材(cai)(cai)(cai)料焊(han)接(jie)(jie))有(you)以下(xia)基本原則。
1. 保證焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)使(shi)用(yong)性(xing)能。即保證焊縫金屬過渡區(qu)、熱(re)(re)(re)影響區(qu)等(deng)接(jie)頭(tou)區(qu)域具有良好(hao)的(de)(de)力學性(xing)能和綜合(he)(he)(he)(he)性(xing)能,以滿足(zu)使(shi)用(yong)要求。如低(di)合(he)(he)(he)(he)金耐熱(re)(re)(re)鋼(gang)與(yu)1Cr18Ni9Ti焊接(jie),在許多(duo)情(qing)況(kuang)下,采(cai)用(yong)309型奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊接(jie)材料,可(ke)以滿足(zu)要求。當設計要求接(jie)頭(tou)有良好(hao)的(de)(de)冷(leng)(leng)熱(re)(re)(re)疲(pi)勞性(xing)能時,若還(huan)采(cai)用(yong)309型奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊接(jie)材料,雖然能形成完整(zheng)的(de)(de)焊接(jie)接(jie)頭(tou),但由(you)于奧(ao)氏體(ti)焊縫與(yu)低(di)合(he)(he)(he)(he)金耐熱(re)(re)(re)鋼(gang)熱(re)(re)(re)膨脹系數差(cha)別較(jiao)(jiao)大(da),在熔(rong)合(he)(he)(he)(he)區(qu)兩側產(chan)生(sheng)很大(da)的(de)(de)熱(re)(re)(re)應力,隨(sui)著冷(leng)(leng)熱(re)(re)(re)的(de)(de)變化(hua),熱(re)(re)(re)應力也(ye)不(bu)斷交(jiao)替變化(hua),加之低(di)合(he)(he)(he)(he)金鋼(gang)一(yi)側的(de)(de)塑(su)性(xing)較(jiao)(jiao)低(di),這就降(jiang)低(di)了(le)接(jie)頭(tou)的(de)(de)冷(leng)(leng)熱(re)(re)(re)疲(pi)勞性(xing)能。若選用(yong)鎳(nie)基(ji)合(he)(he)(he)(he)金焊接(jie)材料,可(ke)以大(da)大(da)提高其接(jie)頭(tou)冷(leng)(leng)熱(re)(re)(re)疲(pi)勞性(xing)能。這主(zhu)要是由(you)于鎳(nie)基(ji)合(he)(he)(he)(he)金的(de)(de)熱(re)(re)(re)膨脹系數介于兩種被焊材料之間,且(qie)更接(jie)近低(di)合(he)(he)(he)(he)金鋼(gang),這樣把(ba)熱(re)(re)(re)應力進行分散(san),而且(qie)塑(su)性(xing)較(jiao)(jiao)差(cha)的(de)(de)低(di)合(he)(he)(he)(he)金鋼(gang)一(yi)側的(de)(de)應力相(xiang)對較(jiao)(jiao)小(xiao)。另外,鎳(nie)基(ji)合(he)(he)(he)(he)金能有效地(di)阻止碳的(de)(de)遷移,降(jiang)低(di)了(le)過渡層的(de)(de)危害。
2. 保證(zheng)焊(han)接(jie)接(jie)頭具有良好的(de)工(gong)藝性能,即在接(jie)頭區域(yu)不(bu)能出現(xian)熱裂(lie)紋(wen)和冷裂(lie)紋(wen)。
3. 保證焊縫(feng)金屬具有一定的致密性,不(bu)得有超標的焊接(jie)缺陷。
4. 保(bao)證焊(han)縫金屬具(ju)有所要(yao)求的綜(zong)合性(xing)能(neng),如耐(nai)蝕性(xing)、耐(nai)熱性(xing)、熱強性(xing)、抗氧化性(xing)等(deng)。
5. 在(zai)焊(han)(han)接工藝(如焊(han)(han)前預熱或焊(han)(han)后熱處理)受到限制時,要注(zhu)意選擇鎳基合金或奧(ao)氏體不銹鋼焊(han)(han)接材料,以提高焊(han)(han)縫金屬的塑性及韌(ren)性。
6. 異種材(cai)料(liao)焊(han)(han)接(jie)時,焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)的選(xuan)擇通(tong)常是(shi)就(jiu)高不(bu)就(jiu)低(di)。如低(di)合(he)(he)金鋼(gang)(gang)與(yu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)時,選(xuan)用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao);低(di)合(he)(he)金鋼(gang)(gang)與(yu)鎳基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)金焊(han)(han)接(jie)、或不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)與(yu)鎳基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)金焊(han)(han)接(jie)時,選(xuan)用鎳基(ji)(ji)(ji)合(he)(he)金焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)。
異種材料(liao)焊(han)接(jie)和焊(han)接(jie)材料(liao)的選擇都要(yao)基于實驗(yan),必(bi)須滿(man)足使用要(yao)求,不要(yao)隨便輕信某些資料(liao)或者(zhe)結論。要(yao)以試驗(yan)數據為準(zhun),進(jin)行必(bi)要(yao)的工(gong)藝試驗(yan)和性能測試。

