奧氏體不銹(xiu)鋼與(yu)低碳或(huo)低合金鋼焊接(jie)是最常見的異種鋼焊接(jie)。這種異種鋼接(jie)頭使用(yong)(yong)環(huan)境也特別復雜，有的是在(zai)低溫環(huan)境下使用(yong)(yong)，有的在(zai)高溫下使用(yong)(yong)；有的要(yao)求(qiu)耐腐蝕，有時則要(yao)求(qiu)耐疲(pi)勞(lao)，這些都要(yao)求(qiu)在(zai)選擇焊接(jie)材料和焊接(jie)工藝(yi)時必須(xu)認(ren)真考慮。


1. 稀釋問題(ti)


  在異(yi)種鋼的焊接過(guo)程中，由于(yu)基(ji)體金(jin)屬的熔(rong)化而(er)使焊縫(feng)(feng)金(jin)屬受(shou)到(dao)稀釋，焊縫(feng)(feng)金(jin)屬的成分是由填充金(jin)屬的成分、母材成分及熔(rong)合比確定的，這樣可以在不銹鋼織(zhi)圖上（舍夫勒組(zu)織(zhi)圖）大(da)致預測出焊縫(feng)(feng)金(jin)屬的組(zu)織(zhi)狀態(tai)，也能大(da)致知(zhi)道焊縫(feng)(feng)的性(xing)能，保(bao)證(zheng)接頭(tou)的機械性(xing)能和抗裂性(xing)能。


2. 熔合區(qu)的(de)塑性


  奧氏體不(bu)銹鋼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. 碳的(de)擴散


  前面已經提(ti)(ti)及的(de)(de)異(yi)種接頭(tou)，在焊(han)(han)后熱處理或高溫環境(jing)中使(shi)用時，由于兩側強碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)形成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)含(han)量和(he)組織的(de)(de)不同而(er)產生碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)遷移。在低碳(tan)(tan)(tan)或低合金鋼一側形成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)脫碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)，由于碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)減少，將變成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)鐵素(su)體組織而(er)軟(ruan)化(hua)，同時促使(shi)脫碳(tan)(tan)(tan)區的(de)(de)晶粒長大，沿(yan)熔合線形成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)一層(ceng)粗晶粒區。在焊(han)(han)縫一側形成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)增碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)，除一部分碳(tan)(tan)(tan)溶(rong)入(ru)基體以外(wai)，剩余的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)元(yuan)素(su)則以鉻的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)形態析出，使(shi)組織硬化(hua)。研究表明：焊(han)(han)縫金屬(shu)中含(han)鎳(nie)(nie)量的(de)(de)提(ti)(ti)高，脫碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)寬度減小(xiao)。當含(han)鎳(nie)(nie)量提(ti)(ti)高到(dao)25%時，脫碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)寬度的(de)(de)減小(xiao)將十分顯著(zhu)。


  碳的(de)擴(kuo)散遷移對(dui)接頭(tou)的(de)常溫(wen)和高(gao)溫(wen)瞬時(shi)強(qiang)度不良(liang)影響(xiang)比(bi)較小，但對(dui)持(chi)久(jiu)強(qiang)度和疲勞極限的(de)影響(xiang)較大，而且斷裂部(bu)位(wei)大部(bu)分發(fa)生(sheng)在(zai)熔(rong)合(he)區的(de)脫碳層上。隨著碳擴(kuo)散的(de)發(fa)展(zhan)、接頭(tou)在(zai)熔(rong)合(he)區發(fa)生(sheng)脆性斷裂的(de)傾向增大。


4. 熱應力(li)及(ji)其影響


  奧氏體不(bu)銹鋼(gang)熱膨脹系(xi)數(shu)比低(di)(di)碳或低(di)(di)合(he)金鋼(gang)大(da)(da)30%~60%,導熱系(xi)數(shu)卻只有低(di)(di)碳或低(di)(di)合(he)金鋼(gang)的30%~40%.這樣(yang)兩種材料的接頭(tou)，焊(han)后會引起熱應(ying)力(li)(li)。而這種熱應(ying)力(li)(li)是不(bu)可能通過熱處理來消(xiao)除的，這種永存(cun)的熱應(ying)力(li)(li)對接頭(tou)性能影響很(hen)大(da)(da)。


  奧氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)與(yu)低(di)碳或(huo)低(di)合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)異種材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)接(jie)頭(tou)在(zai)周期性加熱(re)和冷卻條件下(xia)(xia)工作時(shi)，接(jie)頭(tou)承受著嚴重的(de)(de)(de)熱(re)應(ying)變應(ying)力，由于(yu)低(di)碳或(huo)低(di)合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)一(yi)側(ce)的(de)(de)(de)熔(rong)合區(qu)或(huo)熱(re)影響(xiang)區(qu)韌(ren)性相對較(jiao)差，所以(yi)很容易沿(yan)(yan)這一(yi)側(ce)熔(rong)合線產生熱(re)疲勞裂紋。熱(re)疲勞裂紋會在(zai)熱(re)應(ying)力的(de)(de)(de)作用下(xia)(xia)，沿(yan)(yan)著弱化的(de)(de)(de)脫碳層(ceng)擴展而導致接(jie)頭(tou)破壞。由于(yu)鎳基(ji)合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數介(jie)于(yu)奧氏體鋼(gang)(gang)(gang)與(yu)低(di)碳或(huo)低(di)合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)之間，這樣就減弱了接(jie)頭(tou)因熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數不同而產生的(de)(de)(de)應(ying)力。因此(ci)，在(zai)接(jie)頭(tou)性能(neng)(neng)要(yao)求(qiu)高的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)，采(cai)用鎳基(ji)合金(jin)(jin)焊接(jie)材(cai)(cai)料改(gai)善接(jie)頭(tou)性能(neng)(neng)是非常有效的(de)(de)(de)。