奧氏體不銹鋼與低(di)(di)碳或(huo)低(di)(di)合金(jin)鋼焊(han)接(jie)是最常見(jian)的異種(zhong)鋼焊(han)接(jie)。這(zhe)種(zhong)異種(zhong)鋼接(jie)頭使(shi)用環境也(ye)特別復雜，有(you)(you)(you)的是在低(di)(di)溫環境下使(shi)用，有(you)(you)(you)的在高溫下使(shi)用；有(you)(you)(you)的要(yao)求耐腐蝕(shi)，有(you)(you)(you)時(shi)則要(yao)求耐疲勞(lao)，這(zhe)些都(dou)要(yao)求在選擇焊(han)接(jie)材料和焊(han)接(jie)工(gong)藝時(shi)必須認真考慮。


1. 稀釋問題


  在(zai)異種鋼的焊接過程(cheng)中，由于(yu)基體(ti)金(jin)屬(shu)的熔化而(er)使焊縫(feng)金(jin)屬(shu)受到稀釋(shi)，焊縫(feng)金(jin)屬(shu)的成(cheng)分(fen)是由填充金(jin)屬(shu)的成(cheng)分(fen)、母材成(cheng)分(fen)及熔合比確定的，這樣可以在(zai)不銹鋼織(zhi)圖上（舍(she)夫勒組(zu)(zu)織(zhi)圖）大(da)致預測出焊縫(feng)金(jin)屬(shu)的組(zu)(zu)織(zhi)狀態，也能(neng)大(da)致知(zhi)道(dao)焊縫(feng)的性能(neng)，保證接頭的機械性能(neng)和抗裂性能(neng)。


2. 熔(rong)合區的(de)塑性


  奧氏(shi)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)已經提及的(de)異(yi)種接頭，在焊后熱(re)處理或(huo)高(gao)溫環境中(zhong)(zhong)使用時，由(you)于兩側(ce)強碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)形(xing)(xing)成元(yuan)素(su)(su)含量和組織的(de)不(bu)同(tong)而(er)(er)產生碳(tan)(tan)(tan)的(de)遷移(yi)。在低碳(tan)(tan)(tan)或(huo)低合金(jin)鋼一側(ce)形(xing)(xing)成脫碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)，由(you)于碳(tan)(tan)(tan)的(de)減少，將變成鐵素(su)(su)體組織而(er)(er)軟化(hua)(hua)，同(tong)時促(cu)使脫碳(tan)(tan)(tan)區(qu)的(de)晶粒長大(da)，沿熔合線形(xing)(xing)成一層(ceng)粗晶粒區(qu)。在焊縫一側(ce)形(xing)(xing)成增碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)，除一部分碳(tan)(tan)(tan)溶入基(ji)體以外，剩余的(de)碳(tan)(tan)(tan)元(yuan)素(su)(su)則以鉻的(de)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)形(xing)(xing)態析(xi)出，使組織硬(ying)化(hua)(hua)。研究表明：焊縫金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)含鎳量的(de)提高(gao)，脫碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)寬(kuan)度減小。當含鎳量提高(gao)到(dao)25%時，脫碳(tan)(tan)(tan)層(ceng)寬(kuan)度的(de)減小將十(shi)分顯著。


  碳(tan)(tan)的(de)擴散遷移(yi)對接(jie)頭的(de)常溫和(he)高溫瞬(shun)時強度不良影響比(bi)較(jiao)小，但(dan)對持久強度和(he)疲(pi)勞極限(xian)的(de)影響較(jiao)大，而且斷(duan)裂部位大部分發生在熔合區(qu)的(de)脫(tuo)碳(tan)(tan)層上(shang)。隨著碳(tan)(tan)擴散的(de)發展、接(jie)頭在熔合區(qu)發生脆(cui)性(xing)斷(duan)裂的(de)傾向增(zeng)大。


4. 熱應力及其影響


  奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)熱(re)(re)膨脹系(xi)數比(bi)低碳或(huo)低合金鋼(gang)大30%~60%,導熱(re)(re)系(xi)數卻只有低碳或(huo)低合金鋼(gang)的(de)30%~40%.這(zhe)樣(yang)兩種(zhong)(zhong)材料的(de)接頭，焊后會引起熱(re)(re)應力。而這(zhe)種(zhong)(zhong)熱(re)(re)應力是不(bu)(bu)可能通過熱(re)(re)處理來消除的(de)，這(zhe)種(zhong)(zhong)永(yong)存的(de)熱(re)(re)應力對(dui)接頭性(xing)能影(ying)響很大。


  奧氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)與(yu)(yu)低(di)碳(tan)或(huo)(huo)低(di)合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)異(yi)種材料(liao)的(de)接頭(tou)在周期(qi)性加熱和冷卻條件下(xia)工(gong)作時，接頭(tou)承(cheng)受著嚴重的(de)熱應變應力，由于低(di)碳(tan)或(huo)(huo)低(di)合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)一(yi)側(ce)的(de)熔合(he)區或(huo)(huo)熱影響區韌性相對較差，所以很容易沿這一(yi)側(ce)熔合(he)線產(chan)(chan)生熱疲(pi)勞裂紋(wen)(wen)。熱疲(pi)勞裂紋(wen)(wen)會在熱應力的(de)作用(yong)下(xia)，沿著弱化的(de)脫(tuo)碳(tan)層擴展(zhan)而導致接頭(tou)破壞。由于鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)的(de)熱膨脹系(xi)數介于奧氏體鋼(gang)(gang)(gang)與(yu)(yu)低(di)碳(tan)或(huo)(huo)低(di)合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)之間，這樣就減弱了接頭(tou)因(yin)熱膨脹系(xi)數不同而產(chan)(chan)生的(de)應力。因(yin)此，在接頭(tou)性能(neng)要求高的(de)情況下(xia)，采用(yong)鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)焊接材料(liao)改善(shan)接頭(tou)性能(neng)是非常有效(xiao)的(de)。