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(bu)銹鋼(gang)、耐熱(re)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(duo)數焊(han)接方(fang)法(fa)可用(yong)于異種金(jin)屬(shu),如熔(rong)焊(han)、壓焊(han)、釬焊(han)和擴散焊(han)。熔(rong)焊(han)是其(qi)中應(ying)用(yong)較多(duo)的(de)(de)(de)(de)也是本題要介紹的(de)(de)(de)(de)。手工電弧焊(han)和氣體保(bao)護焊(han)是熔(rong)焊(han)中應(ying)用(yong)最廣、使用(yong)最為方(fang)便的(de)(de)(de)(de)兩(liang)種方(fang)法(fa),焊(han)接材料(liao)多(duo),便于選擇(ze),適(shi)應(ying)性強。若有異種金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)大構件或(huo)批量生產(chan)時,可采用(yong)機械化(hua)的(de)(de)(de)(de)氣體保(bao)護自動焊(han)或(huo)埋(mai)弧焊(han)。
由于異(yi)種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)化(hua)學成分(fen)、金(jin)(jin)相(xiang)組織、物理(li)性能(neng)及(ji)力(li)學性能(neng)都有差(cha)別(bie),有的(de)差(cha)別(bie)還很大。所以,焊(han)接(jie)異(yi)種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)通常要比焊(han)接(jie)同種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)困難得多(duo),如兩種(zhong)被焊(han)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)熱膨脹系數(shu)相(xiang)差(cha)較大時,在焊(han)接(jie)過(guo)程中會(hui)產生很大的(de)熱應力(li),且這種(zhong)熱應力(li)是不(bu)(bu)能(neng)通過(guo)焊(han)后熱處理(li)來消除的(de)。另外,由于兩種(zhong)被焊(han)材(cai)料不(bu)(bu)同,其(qi)焊(han)接(jie)工(gong)藝要求(qiu)也不(bu)(bu)同,等(deng)等(deng)。
正確選擇焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料是異(yi)種(zhong)(zhong)金屬(shu)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)。接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭質量和(he)性(xing)(xing)能(neng)與焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料關系(xi)十分密(mi)切,由于有合(he)金元素的(de)(de)(de)(de)被稀釋溶解和(he)碳遷移等因素的(de)(de)(de)(de)影響,在異(yi)種(zhong)(zhong)金屬(shu)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)焊(han)縫和(he)熔合(he)區存在一個(ge)過(guo)渡區,這(zhe)區域(yu)不(bu)但化學(xue)成分和(he)金相組(zu)織不(bu)均勻(yun),而且物理性(xing)(xing)能(neng)也(ye)不(bu)同,力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)也(ye)有很大(da)的(de)(de)(de)(de)差異(yi),這(zhe)可能(neng)引起(qi)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭缺陷(xian)或嚴重降(jiang)低性(xing)(xing)能(neng)。所以,必(bi)須(xu)按(an)照(zhao)母(mu)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)化學(xue)成分、性(xing)(xing)能(neng)、接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭形式(shi)和(he)使用要求,正確地(di)選擇焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料。一般(ban)選擇異(yi)種(zhong)(zhong)金屬(shu)(這(zhe)里是指本(ben)題涉(she)及的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼、耐(nai)熱(re)鋼、鎳(nie)基(ji)及鐵鎳(nie)基(ji)合(he)金之間的(de)(de)(de)(de)異(yi)種(zhong)(zhong)材(cai)(cai)料焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)和(he)它們與珠光體鋼異(yi)種(zhong)(zhong)材(cai)(cai)料焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie))有以下基(ji)本(ben)原則。
1. 保證焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。即保證焊(han)縫金屬過(guo)渡區(qu)、熱(re)(re)影響區(qu)等接(jie)(jie)(jie)(jie)頭區(qu)域具有良好的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)和綜合(he)(he)(he)(he)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),以滿足使用(yong)(yong)要求。如低(di)(di)(di)合(he)(he)(he)(he)金耐(nai)熱(re)(re)鋼與(yu)(yu)1Cr18Ni9Ti焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie),在許多情況下(xia),采(cai)用(yong)(yong)309型奧氏體不銹鋼焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao),可以滿足要求。當設計要求接(jie)(jie)(jie)(jie)頭有良好的(de)(de)(de)(de)(de)冷熱(re)(re)疲勞(lao)(lao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)時,若(ruo)還采(cai)用(yong)(yong)309型奧氏體不銹鋼焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao),雖(sui)然能(neng)(neng)(neng)形成完整的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭,但由(you)于奧氏體焊(han)縫與(yu)(yu)低(di)(di)(di)合(he)(he)(he)(he)金耐(nai)熱(re)(re)鋼熱(re)(re)膨脹系數(shu)差(cha)(cha)別較(jiao)大(da),在熔合(he)(he)(he)(he)區(qu)兩側(ce)產生很大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)應力(li),隨著冷熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)變化,熱(re)(re)應力(li)也不斷交替(ti)變化,加之低(di)(di)(di)合(he)(he)(he)(he)金鋼一(yi)(yi)側(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)較(jiao)低(di)(di)(di),這(zhe)就(jiu)降低(di)(di)(di)了(le)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)(de)冷熱(re)(re)疲勞(lao)(lao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。若(ruo)選用(yong)(yong)鎳基合(he)(he)(he)(he)金焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao),可以大(da)大(da)提高其接(jie)(jie)(jie)(jie)頭冷熱(re)(re)疲勞(lao)(lao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。這(zhe)主要是由(you)于鎳基合(he)(he)(he)(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)膨脹系數(shu)介于兩種(zhong)被焊(han)材(cai)料(liao)之間(jian),且(qie)更接(jie)(jie)(jie)(jie)近低(di)(di)(di)合(he)(he)(he)(he)金鋼,這(zhe)樣把熱(re)(re)應力(li)進行分散,而且(qie)塑性(xing)(xing)較(jiao)差(cha)(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)(di)(di)合(he)(he)(he)(he)金鋼一(yi)(yi)側(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)應力(li)相對較(jiao)小。另外,鎳基合(he)(he)(he)(he)金能(neng)(neng)(neng)有效地(di)阻止碳的(de)(de)(de)(de)(de)遷移,降低(di)(di)(di)了(le)過(guo)渡層的(de)(de)(de)(de)(de)危害。
2. 保證焊接接頭具(ju)有良好的工(gong)藝性(xing)能,即在接頭區域(yu)不能出現熱裂紋和冷裂紋。
3. 保證(zheng)焊(han)縫(feng)金屬具(ju)有一定的致密性,不得有超(chao)標(biao)的焊(han)接缺陷(xian)。
4. 保(bao)證焊縫(feng)金(jin)屬(shu)具有所要(yao)求的綜合性能(neng),如耐(nai)蝕(shi)性、耐(nai)熱性、熱強性、抗(kang)氧化性等。
5. 在(zai)焊接(jie)(jie)工藝(如焊前預熱(re)或(huo)焊后熱(re)處理)受到限制時(shi),要注意(yi)選擇(ze)鎳(nie)基合金(jin)或(huo)奧(ao)氏(shi)體不銹鋼焊接(jie)(jie)材料,以提高(gao)焊縫金(jin)屬的塑性及(ji)韌(ren)性。
6. 異種材料(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時,焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料(liao)的選擇(ze)通常是(shi)就高不(bu)就低。如低合金(jin)鋼(gang)與不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時,選用(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料(liao);低合金(jin)鋼(gang)與鎳(nie)基合金(jin)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)、或不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與鎳(nie)基合金(jin)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時,選用(yong)鎳(nie)基合金(jin)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料(liao)。
異種材料(liao)焊(han)接和(he)焊(han)接材料(liao)的(de)選擇都要(yao)基(ji)于實(shi)驗,必(bi)須滿(man)足(zu)使用要(yao)求,不要(yao)隨便輕(qing)信某些資料(liao)或者(zhe)結論。要(yao)以(yi)試(shi)驗數據(ju)為準,進行必(bi)要(yao)的(de)工藝試(shi)驗和(he)性能(neng)測試(shi)。

