奧(ao)氏體不銹鋼(gang)與低碳或低合金鋼(gang)焊(han)接(jie)是最常見(jian)的(de)異(yi)種(zhong)鋼(gang)焊(han)接(jie)。這種(zhong)異(yi)種(zhong)鋼(gang)接(jie)頭使(shi)(shi)用(yong)環境(jing)也特別復雜，有(you)的(de)是在(zai)低溫環境(jing)下(xia)(xia)使(shi)(shi)用(yong)，有(you)的(de)在(zai)高溫下(xia)(xia)使(shi)(shi)用(yong)；有(you)的(de)要求(qiu)耐(nai)(nai)腐蝕，有(you)時則要求(qiu)耐(nai)(nai)疲勞，這些都(dou)要求(qiu)在(zai)選擇焊(han)接(jie)材料和焊(han)接(jie)工(gong)藝時必須認真考(kao)慮。


1. 稀釋問題


  在(zai)異種鋼(gang)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)過程中，由于基體(ti)金(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)熔化而使焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬受(shou)到稀釋，焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)成(cheng)分是由填(tian)充(chong)金(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)成(cheng)分、母材成(cheng)分及熔合比確定的(de)(de)(de)，這樣可以在(zai)不銹鋼(gang)織(zhi)圖上（舍夫勒組織(zhi)圖）大致預(yu)測出焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)組織(zhi)狀(zhuang)態，也(ye)能(neng)(neng)大致知道焊(han)縫(feng)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)，保證接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)機械性(xing)能(neng)(neng)和抗裂性(xing)能(neng)(neng)。


2. 熔合區的塑性


  奧(ao)氏體不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(mian)已經(jing)提及(ji)的(de)(de)(de)(de)異(yi)種接頭，在(zai)(zai)(zai)焊(han)后熱處(chu)理(li)或(huo)高溫環境中(zhong)(zhong)使用(yong)時(shi)(shi)，由于兩側(ce)(ce)強碳(tan)化(hua)物(wu)形(xing)成元素(su)含(han)(han)量(liang)和組(zu)織的(de)(de)(de)(de)不同(tong)而產生(sheng)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)遷(qian)移。在(zai)(zai)(zai)低碳(tan)或(huo)低合(he)金鋼一側(ce)(ce)形(xing)成脫(tuo)碳(tan)層(ceng)(ceng)，由于碳(tan)的(de)(de)(de)(de)減少，將(jiang)變成鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)組(zu)織而軟化(hua)，同(tong)時(shi)(shi)促(cu)使脫(tuo)碳(tan)區(qu)的(de)(de)(de)(de)晶粒(li)長大，沿熔合(he)線(xian)形(xing)成一層(ceng)(ceng)粗(cu)晶粒(li)區(qu)。在(zai)(zai)(zai)焊(han)縫(feng)一側(ce)(ce)形(xing)成增(zeng)碳(tan)層(ceng)(ceng)，除一部分(fen)碳(tan)溶(rong)入基(ji)體(ti)(ti)以外，剩余的(de)(de)(de)(de)碳(tan)元素(su)則以鉻的(de)(de)(de)(de)碳(tan)化(hua)物(wu)形(xing)態析出，使組(zu)織硬化(hua)。研究表明：焊(han)縫(feng)金屬中(zhong)(zhong)含(han)(han)鎳量(liang)的(de)(de)(de)(de)提高，脫(tuo)碳(tan)層(ceng)(ceng)寬(kuan)(kuan)度減小(xiao)。當含(han)(han)鎳量(liang)提高到25%時(shi)(shi)，脫(tuo)碳(tan)層(ceng)(ceng)寬(kuan)(kuan)度的(de)(de)(de)(de)減小(xiao)將(jiang)十分(fen)顯著。


  碳的(de)擴(kuo)散(san)遷移(yi)對(dui)接頭的(de)常溫和(he)高(gao)溫瞬時強(qiang)度不良(liang)影(ying)響比(bi)較(jiao)小，但對(dui)持久強(qiang)度和(he)疲(pi)勞極限的(de)影(ying)響較(jiao)大(da)，而且斷裂部位(wei)大(da)部分發生在(zai)熔合區的(de)脫碳層上。隨著碳擴(kuo)散(san)的(de)發展、接頭在(zai)熔合區發生脆性斷裂的(de)傾(qing)向(xiang)增大(da)。


4. 熱應力及其影響


  奧氏(shi)體不銹鋼(gang)熱膨脹系數比低(di)碳或低(di)合(he)金鋼(gang)大30%~60%,導(dao)熱系數卻只有低(di)碳或低(di)合(he)金鋼(gang)的30%~40%.這(zhe)樣兩(liang)種(zhong)(zhong)材料的接(jie)頭，焊后會引起(qi)熱應力。而這(zhe)種(zhong)(zhong)熱應力是不可能通過熱處理來消除的，這(zhe)種(zhong)(zhong)永存的熱應力對接(jie)頭性能影響很大。


  奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)與低(di)(di)碳或(huo)(huo)低(di)(di)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)異種材料(liao)的(de)(de)接(jie)頭(tou)在(zai)(zai)周期性(xing)加熱(re)和冷卻條件下工作(zuo)時(shi)，接(jie)頭(tou)承受著(zhu)嚴(yan)重的(de)(de)熱(re)應變應力，由于低(di)(di)碳或(huo)(huo)低(di)(di)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)一(yi)側的(de)(de)熔合(he)(he)區(qu)或(huo)(huo)熱(re)影響區(qu)韌性(xing)相(xiang)對較差，所以(yi)很(hen)容易沿(yan)這一(yi)側熔合(he)(he)線(xian)產生(sheng)熱(re)疲(pi)勞裂紋。熱(re)疲(pi)勞裂紋會(hui)在(zai)(zai)熱(re)應力的(de)(de)作(zuo)用(yong)下，沿(yan)著(zhu)弱(ruo)化的(de)(de)脫碳層擴展而導致接(jie)頭(tou)破(po)壞。由于鎳(nie)基合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)膨(peng)脹系數介(jie)于奧氏體鋼(gang)(gang)與低(di)(di)碳或(huo)(huo)低(di)(di)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)之間(jian)，這樣就減弱(ruo)了接(jie)頭(tou)因(yin)熱(re)膨(peng)脹系數不(bu)同而產生(sheng)的(de)(de)應力。因(yin)此，在(zai)(zai)接(jie)頭(tou)性(xing)能要求高的(de)(de)情況下，采(cai)用(yong)鎳(nie)基合(he)(he)金(jin)(jin)焊接(jie)材料(liao)改善接(jie)頭(tou)性(xing)能是(shi)非常有效(xiao)的(de)(de)。