鎳及鎳合金具有良好的強度、塑性及可貴的耐熱性和耐蝕性，在石油化工、核能裝置上應用較多。采用不(bu)銹鋼（或碳鋼）與鎳及鎳合金的焊接構件，關鍵部位用鎳及鎳合金，而其他部位用普通結構鋼或不銹鋼，可以大量節省昂貴的鎳。不銹鋼（或碳鋼）與鎳及鎳合金焊接時，焊縫中主要化學成分是鐵和鎳，它們能夠互溶，不形成金屬間化合物，有利于焊接。
一、焊接性
不銹(xiu)鋼（或(huo)碳鋼）與鎳及(ji)鎳合金焊接的(de)主在問題是(shi)氣孔(kong)和熱裂紋。
1. 氣孔
焊縫中(zhong)產生氣孔的(de)(de)原(yuan)因：焊接時液態(tai)金(jin)屬中(zhong)溶(rong)解較(jiao)多(duo)的(de)(de)氧，氧在高溫時將鎳(nie)氧化形(xing)成NiO。NiO能與液體金(jin)屬中(zhong)氫和(he)碳發生下(xia)列(lie)反(fan)應：
NiO+2H=Ni+H2O↑ NiO+C-Ni+CO↑
由于鎳-鐵合金(jin)的(de)(de)凝(ning)固(gu)時(shi)來不及溢出，殘留(liu)在焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)氣(qi)(qi)體就形成氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)(kong)。在純鎳與碳鋼(gang)埋弧(hu)焊(han)(han)(han)時(shi)，鐵鎳焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)氣(qi)(qi)體含(han)量(liang)(liang)對氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)(kong)傾向的(de)(de)影(ying)響見表5-86。從(cong)(cong)表中(zhong)可(ke)(ke)知：氮和氫變化不大的(de)(de)情況下(xia)，焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)氧(yang)含(han)量(liang)(liang)越(yue)多，焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)(kong)數量(liang)(liang)越(yue)多。在埋弧(hu)焊(han)(han)(han)時(shi)，與焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)種類也有關系，如圖5-37a所(suo)示。從(cong)(cong)圖中(zhong)可(ke)(ke)以看出，焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬中(zhong)鎳含(han)量(liang)(liang)相同時(shi)，無氧(yang)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)的(de)(de)抗氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)(kong)性能優于低硅(gui)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)；當焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬中(zhong)w（Ni）為30％～60％時(shi)，用(yong)低硅(gui)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)焊(han)(han)(han)成的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)所(suo)形成的(de)(de)氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)(kong)的(de)(de)體積為用(yong)無氧(yang)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)的(de)(de)5～6倍。
此(ci)外，焊縫金屬中(zhong)(zhong)的(de)(de)鎳鐵(tie)比(bi)和其他合金元素對焊縫形成(cheng)氣(qi)孔的(de)(de)傾(qing)向也有影響(xiang)。氧(yang)在(zai)(zai)(zai)液(ye)態(tai)(tai)鎳中(zhong)(zhong)的(de)(de)溶解度(du)(du)大于(yu)在(zai)(zai)(zai)液(ye)態(tai)(tai)鐵(tie)中(zhong)(zhong)的(de)(de)溶解度(du)(du)，而氧(yang)在(zai)(zai)(zai)固(gu)態(tai)(tai)鎳中(zhong)(zhong)的(de)(de)溶解度(du)(du)卻比(bi)固(gu)態(tai)(tai)鐵(tie)中(zhong)(zhong)小(xiao)。因(yin)此(ci)，氧(yang)的(de)(de)溶解度(du)(du)在(zai)(zai)(zai)鎳結(jie)晶時的(de)(de)突(tu)變比(bi)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)結(jie)晶時突(tu)變更為顯(xian)著。從圖5-37a中(zhong)(zhong)可(ke)以看(kan)出(chu)，當焊縫(feng)中(zhong)鎳(nie)量較少(shao)時(shi)［w（Ni）為15％～30％］，氣(qi)孔傾(qing)(qing)向(xiang)較小；鎳(nie)含量大時(shi)，氣(qi)孔的(de)傾(qing)(qing)向(xiang)較大。然而，隨(sui)著焊縫(feng)中(zhong)的(de)w（Ni）提高(gao)到60％～90％時(shi)，氣(qi)孔形成(cheng)傾(qing)(qing)向(xiang)有所(suo)(suo)降低(di)，這是由于焊縫(feng)金(jin)屬中(zhong)熔入不銹鋼量減(jian)少(shao)，碳含量也相應減(jian)少(shao)，所(suo)(suo)以形成(cheng)一氧化碳的(de)氣(qi)孔傾(qing)(qing)向(xiang)就降低(di)了。
在鋼與鎳及鎳合金焊接時，焊縫中若含有錳、鉻、鉬、鋁、鈦等合金元素或復合合金，能提高焊縫金屬抗氣孔的能力。這是由于錳、鈦和鋁等具有脫氧作用，而鉻和錳能提高氣體在固態金屬中的溶解度，鋁和鈦還能把氮固定在穩定的化合物中，所以均能提高焊縫金屬的抗孔能力。這樣，06Cr18Ni11Ti不銹鋼與鎳及鎳合金焊接的焊縫金屬，其抗氣孔能力要比碳鋼與鎳及鎳合金焊接的焊縫金屬高得多。
2. 熱裂紋
熱裂紋是熔(rong)池結晶過(guo)程中形成低熔(rong)點共晶體引(yin)起的。
高(gao)鎳焊(han)縫(feng)(feng)具有樹枝狀組織(zhi)，在粗大晶(jing)粒的(de)邊界上，集中了(le)一(yi)些低(di)熔點共(gong)晶(jing)體(ti)(ti)（Ni-S，Ni-P和(he)Ni-NiO的(de)共(gong)晶(jing)體(ti)(ti)），削弱了(le)晶(jing)粒間的(de)聯系，降(jiang)低(di)了(le)焊(han)縫(feng)(feng)金屬的(de)抗(kang)裂性能。此外，單相(xiang)奧氏體(ti)(ti)焊(han)縫(feng)(feng)中，當鎳含量增加時，晶(jing)粒顯著長大，也促進裂紋的(de)產生。從圖5-37b中還可以看(kan)到采用無氧(yang)焊(han)劑時，由于焊(han)縫(feng)(feng)中氧(yang)、硫和(he)磷等有害雜質(zhi)的(de)減少，特(te)別(bie)是氧(yang)含量的(de)急劇降(jiang)低(di)，裂紋傾向減少。可以認為，無論(lun)從抗(kang)氣孔性能方面，還上從抗(kang)裂性能方面看(kan)，優質(zhi)的(de)焊(han)接(jie)材料(liao)和(he)良(liang)好的(de)保護及(ji)脫氧(yang)是十分(fen)重要的(de)。
在焊(han)縫(feng)中，含有(you)錳、鉻(ge)、鋁(lv)、鈦(tai)、鈮等合(he)金元素均(jun)能(neng)(neng)(neng)(neng)提(ti)高焊(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)(de)抗裂性能(neng)(neng)(neng)(neng)。其(qi)(qi)中錳、鉻(ge)、鋁(lv)、鈦(tai)和(he)鈮均(jun)為變質劑，能(neng)(neng)(neng)(neng)細化焊(han)縫(feng)組(zu)織，并打亂其(qi)(qi)結晶(jing)的(de)(de)方向(xiang)性；鋁(lv)和(he)鈦(tai)還(huan)是(shi)強(qiang)烈的(de)(de)脫氧劑，能(neng)(neng)(neng)(neng)降低焊(han)縫(feng)金屬(shu)中氧的(de)(de)含量；錳還(huan)具有(you)一定脫硫(liu)作(zuo)(zuo)用(yong)，能(neng)(neng)(neng)(neng)與硫(liu)形(xing)成難熔的(de)(de)MnS，從而(er)減(jian)少(shao)硫(liu)的(de)(de)有(you)害作(zuo)(zuo)用(yong)。由此分析(xi)，不銹鋼與鎳(nie)及(ji)鎳(nie)合(he)金焊(han)接(jie)時，其(qi)(qi)抗裂性能(neng)(neng)(neng)(neng)優(you)于碳(tan)鋼與鎳(nie)及(ji)鎳(nie)合(he)金的(de)(de)焊(han)接(jie)。
二、焊接方(fang)法
不銹鋼（06Cr18Ni11Ti）與鎳及鎳合金熔焊的(de)方法(fa)有焊條電(dian)弧焊、埋(mai)弧焊、氣體保護(hu)焊、等離子弧焊和脈(mo)沖激光焊等。
1. 焊條電弧焊
a. 為了保證焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的質量(liang)，選用焊(han)(han)接(jie)(jie)材料要使焊(han)(han)縫(feng)金屬中w（Ni）(Ni)>40%，并使w（Mn）為1.8％～2.0％和w（Mo）為3.4％～4.0％，此時焊(han)(han)縫(feng)具(ju)有(you)較高(gao)的抗(kang)氣孔和抗(kang)熱(re)裂紋的性能，焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)也具(ju)有(you)優良的力學性能。同時，還必須嚴(yan)格限制焊(han)(han)接(jie)(jie)材料中硫和磷的含量(liang)。
b. 焊接坡口(kou)的角度應為60°～80°。
c. 焊前要將兩種金屬待焊處仔細清(qing)理，去除(chu)油污和雜(za)質，露出(chu)金屬光澤，不能有(you)水跡。
d. 焊接時電弧(hu)應(ying)稍偏不銹鋼一側，選(xuan)用小的(de)熱輸入(ru)，有利(li)于(yu)細化晶粒，防止裂紋(wen)的(de)形成。
2. 埋弧焊(han)
不銹鋼06Cr18Ni11Ti與(yu)純鎳(nie)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時，焊(han)(han)(han)縫不會(hui)出現馬氏體組織，所(suo)以焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)力學(xue)性能比較(jiao)好。例(li)如(ru)，用熱輸入比較(jiao)大的(de)埋弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)不銹鋼06Cr18Ni11Ti與(yu)純鎳(nie)時，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)抗拉強(qiang)度(du)可達500～600MPa，沖擊韌(ren)度(du)為240～300J／c㎡，冷彎角(jiao)達180°不裂。
3. 氣體保護焊(han)
a. 管(guan)狀焊(han)絲焊(han)接
不銹鋼06Cr18Ni11Ti與鎳基(ji)熱(re)強合金(jin)Cr20Ni80焊(han)接時，選(xuan)用不同(tong)的(de)管(guan)(guan)(guan)狀(zhuang)焊(han)絲成分（管(guan)(guan)(guan)材為(wei)Cr20Ni80），對焊(han)縫金(jin)屬熱(re)裂(lie)(lie)傾向的(de)影(ying)響(xiang)如圖5-38所示。試驗(yan)結果表明(ming)：提高抗裂(lie)(lie)性能最有(you)效的(de)方(fang)法是用鉬對焊(han)縫金(jin)屬合金(jin)化(hua)，當焊(han)縫中(zhong)w（Mo）達到(dao)6.5％時，幾(ji)乎完全可以消除(chu)熱(re)裂(lie)(lie)紋(wen)。考慮到(dao)母材金(jin)屬稀(xi)釋的(de)影(ying)響(xiang)，管(guan)(guan)(guan)狀(zhuang)焊(han)絲中(zhong)w（Mo）為(wei)30％左右。用氬(ya)弧焊(han)焊(han)接不銹鋼06Cr18Nil1Ti與鎳基(ji)熱(re)強合金(jin)Cr20Ni80時，通常采用下列(lie)3種管(guan)(guan)(guan)狀(zhuang)焊(han)絲都能獲得優質的(de)焊(han)接接頭，其(qi)管(guan)(guan)(guan)狀(zhuang)焊(han)絲的(de)化(hua)學成分的(de)質量分數（％）為(wei)：①. Cr 10～12，Ni 58～60和(he)(he)Mo 30；②. Cr 10～12，Ni 63～65和(he)(he)Mo 25；③. Cr 12～15，Ni 65～68和(he)(he)Mo 20。
b. 實芯焊絲焊接
對(dui)不(bu)銹鋼與(yu)鎳基合(he)金進行氣(qi)(qi)體(ti)(ti)保(bao)護焊時，氣(qi)(qi)體(ti)(ti)保(bao)護可選(xuan)用(yong)Ar、He或(huo)Ar+He混合(he)氣(qi)(qi)，為(wei)(wei)了消除焊縫(feng)金屬中氣(qi)(qi)孔，可以(yi)用(yong)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數(shu)為(wei)(wei)95％Ar＋5％Ar+5% He混合(he)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)。要求Ar和He氣(qi)(qi)體(ti)(ti)純度不(bu)小于99.5％（體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數(shu)）。
不銹鋼(gang)與鎳基合金用手工鎢(wu)(wu)極(ji)氣體(ti)保護焊(han)時，所選用焊(han)絲牌號(hao)見表(biao)5-87。不銹鋼(gang)與鎳手工鎢(wu)(wu)極(ji)氬弧焊(han)和自動(dong)鎢(wu)(wu)極(ji)氬弧焊(han)的焊(han)接參數見表(biao)5-88和表(biao)5-89。
