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。本書主要討論不銹鋼(gang)、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)接(jie)方(fang)法可用于異種(zhong)金(jin)屬,如(ru)熔焊(han)(han)、壓焊(han)(han)、釬焊(han)(han)和擴散(san)焊(han)(han)。熔焊(han)(han)是其中(zhong)應用較多的(de)(de)也是本(ben)題要介紹(shao)的(de)(de)。手(shou)工(gong)電(dian)弧焊(han)(han)和氣(qi)體保護焊(han)(han)是熔焊(han)(han)中(zhong)應用最廣、使(shi)用最為方(fang)便(bian)的(de)(de)兩種(zhong)方(fang)法,焊(han)(han)接(jie)材(cai)料多,便(bian)于選(xuan)擇,適應性強。若有異種(zhong)金(jin)屬的(de)(de)大構件或(huo)批量生產(chan)時,可采(cai)用機械化的(de)(de)氣(qi)體保護自動焊(han)(han)或(huo)埋弧焊(han)(han)。
由(you)(you)于異(yi)種(zhong)金(jin)屬的(de)化學(xue)成分、金(jin)相(xiang)(xiang)組織、物理(li)性能(neng)及力(li)學(xue)性能(neng)都有差(cha)(cha)別,有的(de)差(cha)(cha)別還(huan)很大(da)。所以(yi),焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)異(yi)種(zhong)金(jin)屬通(tong)常要(yao)比焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)同種(zhong)金(jin)屬困難得多,如(ru)兩種(zhong)被(bei)焊(han)(han)(han)金(jin)屬的(de)熱(re)膨脹系(xi)數相(xiang)(xiang)差(cha)(cha)較大(da)時,在(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)程(cheng)中會(hui)產生很大(da)的(de)熱(re)應力(li),且這種(zhong)熱(re)應力(li)是不(bu)能(neng)通(tong)過(guo)焊(han)(han)(han)后熱(re)處理(li)來消除的(de)。另外,由(you)(you)于兩種(zhong)被(bei)焊(han)(han)(han)材料不(bu)同,其(qi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝要(yao)求也不(bu)同,等等。
正確(que)選擇(ze)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)是異(yi)種金(jin)(jin)(jin)屬焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)關(guan)鍵。接(jie)(jie)頭(tou)(tou)質量和(he)性能(neng)與(yu)(yu)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)關(guan)系十(shi)分(fen)密(mi)切(qie),由于(yu)有(you)合金(jin)(jin)(jin)元(yuan)素的(de)(de)(de)被稀釋(shi)溶解(jie)和(he)碳遷(qian)移等因素的(de)(de)(de)影響,在(zai)異(yi)種金(jin)(jin)(jin)屬接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)焊(han)(han)縫和(he)熔合區(qu)存在(zai)一個過(guo)渡區(qu),這(zhe)區(qu)域不但化(hua)(hua)學成分(fen)和(he)金(jin)(jin)(jin)相組織(zhi)不均勻,而且物理性能(neng)也(ye)不同,力學性能(neng)也(ye)有(you)很大(da)的(de)(de)(de)差(cha)異(yi),這(zhe)可能(neng)引起接(jie)(jie)頭(tou)(tou)缺陷(xian)或嚴(yan)重降(jiang)低性能(neng)。所以(yi),必須按照母材(cai)(cai)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學成分(fen)、性能(neng)、接(jie)(jie)頭(tou)(tou)形式和(he)使用要求,正確(que)地選擇(ze)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。一般選擇(ze)異(yi)種金(jin)(jin)(jin)屬(這(zhe)里是指(zhi)本題涉及(ji)的(de)(de)(de)不銹鋼(gang)、耐熱(re)鋼(gang)、鎳基及(ji)鐵(tie)鎳基合金(jin)(jin)(jin)之間的(de)(de)(de)異(yi)種材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie)和(he)它(ta)們與(yu)(yu)珠光(guang)體(ti)鋼(gang)異(yi)種材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie))有(you)以(yi)下基本原則。
1. 保證(zheng)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)(yong)性(xing)(xing)(xing)能。即保證(zheng)焊(han)縫金(jin)(jin)(jin)屬過渡(du)區、熱(re)(re)影響(xiang)區等(deng)接(jie)頭區域(yu)具有良好的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)(xing)能和綜合(he)(he)(he)(he)性(xing)(xing)(xing)能,以(yi)滿(man)足(zu)使用(yong)(yong)(yong)要(yao)求(qiu)。如低(di)(di)(di)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)耐熱(re)(re)鋼(gang)與(yu)1Cr18Ni9Ti焊(han)接(jie),在(zai)許多情況下,采(cai)用(yong)(yong)(yong)309型奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao),可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)。當設計要(yao)求(qiu)接(jie)頭有良好的(de)(de)(de)冷(leng)熱(re)(re)疲(pi)(pi)勞(lao)性(xing)(xing)(xing)能時,若還(huan)采(cai)用(yong)(yong)(yong)309型奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao),雖然(ran)能形成完(wan)整(zheng)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)接(jie)頭,但由于(yu)(yu)(yu)奧氏體焊(han)縫與(yu)低(di)(di)(di)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)耐熱(re)(re)鋼(gang)熱(re)(re)膨(peng)(peng)脹(zhang)系數差別(bie)較大(da),在(zai)熔合(he)(he)(he)(he)區兩側(ce)產(chan)生很大(da)的(de)(de)(de)熱(re)(re)應(ying)力,隨著(zhu)冷(leng)熱(re)(re)的(de)(de)(de)變化(hua),熱(re)(re)應(ying)力也不(bu)(bu)斷交(jiao)替變化(hua),加之(zhi)(zhi)低(di)(di)(di)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)一(yi)側(ce)的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing)較低(di)(di)(di),這就降低(di)(di)(di)了接(jie)頭的(de)(de)(de)冷(leng)熱(re)(re)疲(pi)(pi)勞(lao)性(xing)(xing)(xing)能。若選用(yong)(yong)(yong)鎳(nie)基(ji)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao),可(ke)以(yi)大(da)大(da)提高其接(jie)頭冷(leng)熱(re)(re)疲(pi)(pi)勞(lao)性(xing)(xing)(xing)能。這主要(yao)是由于(yu)(yu)(yu)鎳(nie)基(ji)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)熱(re)(re)膨(peng)(peng)脹(zhang)系數介于(yu)(yu)(yu)兩種(zhong)被焊(han)材(cai)(cai)料(liao)之(zhi)(zhi)間(jian),且(qie)(qie)更接(jie)近低(di)(di)(di)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang),這樣(yang)把熱(re)(re)應(ying)力進(jin)行(xing)分散,而(er)且(qie)(qie)塑性(xing)(xing)(xing)較差的(de)(de)(de)低(di)(di)(di)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)一(yi)側(ce)的(de)(de)(de)應(ying)力相(xiang)對較小。另(ling)外,鎳(nie)基(ji)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)能有效(xiao)地阻止碳的(de)(de)(de)遷(qian)移(yi),降低(di)(di)(di)了過渡(du)層(ceng)的(de)(de)(de)危害。
2. 保證焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭具有良好(hao)的(de)工藝性(xing)能(neng),即在接(jie)(jie)頭區(qu)域(yu)不(bu)能(neng)出現(xian)熱裂(lie)紋(wen)和冷裂(lie)紋(wen)。
3. 保證(zheng)焊縫金屬(shu)具有一定的(de)致密性,不得有超標的(de)焊接缺(que)陷。
4. 保證焊縫金(jin)屬(shu)具有所(suo)要求的綜合性(xing)能,如(ru)耐(nai)蝕性(xing)、耐(nai)熱性(xing)、熱強性(xing)、抗氧化性(xing)等。
5. 在焊(han)接工藝(如焊(han)前預熱(re)或焊(han)后熱(re)處理(li))受到限制時(shi),要注意選(xuan)擇鎳(nie)基合金(jin)或奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接材料,以提高(gao)焊(han)縫金(jin)屬的(de)塑性(xing)及韌性(xing)。
6. 異種材(cai)(cai)料(liao)(liao)焊接時(shi),焊接材(cai)(cai)料(liao)(liao)的選(xuan)擇通常是(shi)就高不(bu)就低。如低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)與(yu)(yu)(yu)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)焊接時(shi),選(xuan)用不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)焊接材(cai)(cai)料(liao)(liao);低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)與(yu)(yu)(yu)鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)焊接、或不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)與(yu)(yu)(yu)鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)焊接時(shi),選(xuan)用鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)焊接材(cai)(cai)料(liao)(liao)。
異種材(cai)料(liao)(liao)焊接和焊接材(cai)料(liao)(liao)的選擇都要基于實驗,必(bi)須滿(man)足(zu)使用(yong)要求,不要隨(sui)便輕信某些資料(liao)(liao)或者結論。要以試驗數據為準(zhun),進行必(bi)要的工藝試驗和性能測(ce)試。