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、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。
大多數焊接方法可用于(yu)異種金(jin)屬,如熔焊、壓焊、釬焊和(he)擴散焊。熔焊是其中(zhong)應(ying)用較多的(de)也(ye)是本題(ti)要(yao)介紹的(de)。手(shou)工電弧焊和(he)氣(qi)體保護焊是熔焊中(zhong)應(ying)用最(zui)廣、使用最(zui)為方便(bian)的(de)兩種方法,焊接材(cai)料多,便(bian)于(yu)選擇,適應(ying)性強。若有異種金(jin)屬的(de)大構件(jian)或批(pi)量(liang)生產時,可采用機械化的(de)氣(qi)體保護自(zi)動焊或埋弧焊。
由于(yu)異(yi)種金(jin)屬的(de)化學成分(fen)、金(jin)相(xiang)組織(zhi)、物理性(xing)能及力(li)學性(xing)能都有差別,有的(de)差別還很大。所以,焊接(jie)(jie)(jie)異(yi)種金(jin)屬通(tong)常要(yao)(yao)比焊接(jie)(jie)(jie)同(tong)種金(jin)屬困難得多,如兩種被(bei)焊金(jin)屬的(de)熱(re)膨(peng)脹系數相(xiang)差較大時,在焊接(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)程中會產生很大的(de)熱(re)應力(li),且這種熱(re)應力(li)是不能通(tong)過(guo)(guo)焊后(hou)熱(re)處理來消(xiao)除(chu)的(de)。另外(wai),由于(yu)兩種被(bei)焊材(cai)料不同(tong),其(qi)焊接(jie)(jie)(jie)工藝要(yao)(yao)求也不同(tong),等等。
正確選擇(ze)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材料(liao)是異(yi)種金(jin)屬(shu)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)關(guan)鍵。接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)質量和性(xing)(xing)能(neng)與焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材料(liao)關(guan)系十分密切,由于有(you)合金(jin)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)被稀釋(shi)溶解(jie)和碳遷移等因素(su)(su)的(de)(de)影(ying)響,在異(yi)種金(jin)屬(shu)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫和熔合區(qu)存在一(yi)個過渡區(qu),這區(qu)域(yu)不但(dan)化(hua)學成(cheng)分和金(jin)相組織(zhi)不均(jun)勻,而且物(wu)理(li)性(xing)(xing)能(neng)也不同,力學性(xing)(xing)能(neng)也有(you)很大的(de)(de)差(cha)異(yi),這可能(neng)引(yin)起接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)缺陷(xian)或嚴重(zhong)降低性(xing)(xing)能(neng)。所以,必須(xu)按照(zhao)母材的(de)(de)化(hua)學成(cheng)分、性(xing)(xing)能(neng)、接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)形式和使用要求,正確地選擇(ze)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材料(liao)。一(yi)般選擇(ze)異(yi)種金(jin)屬(shu)(這里(li)是指(zhi)本(ben)題涉(she)及的(de)(de)不銹鋼(gang)、耐熱鋼(gang)、鎳基(ji)及鐵(tie)鎳基(ji)合金(jin)之間(jian)的(de)(de)異(yi)種材料(liao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)和它們與珠光體鋼(gang)異(yi)種材料(liao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie))有(you)以下基(ji)本(ben)原(yuan)則。
1. 保證(zheng)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)性(xing)能(neng)(neng)。即保證(zheng)焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)過(guo)渡區、熱(re)影響區等(deng)接(jie)頭(tou)區域(yu)具有良好的(de)(de)(de)力(li)(li)(li)學性(xing)能(neng)(neng)和綜合(he)(he)(he)性(xing)能(neng)(neng),以(yi)滿(man)足使(shi)用(yong)要求。如低(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)耐(nai)熱(re)鋼(gang)與1Cr18Ni9Ti焊(han)(han)(han)接(jie),在許(xu)多情況下(xia),采用(yong)309型奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao),可以(yi)滿(man)足要求。當設計要求接(jie)頭(tou)有良好的(de)(de)(de)冷熱(re)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)能(neng)(neng)時,若還(huan)采用(yong)309型奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao),雖然能(neng)(neng)形成(cheng)完整的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou),但由(you)于(yu)奧(ao)(ao)氏體焊(han)(han)(han)縫(feng)與低(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)耐(nai)熱(re)鋼(gang)熱(re)膨脹系(xi)(xi)數(shu)差別較大(da)(da),在熔合(he)(he)(he)區兩(liang)側(ce)(ce)產生很大(da)(da)的(de)(de)(de)熱(re)應力(li)(li)(li),隨著(zhu)冷熱(re)的(de)(de)(de)變(bian)化,熱(re)應力(li)(li)(li)也不(bu)斷(duan)交替(ti)變(bian)化,加(jia)之(zhi)低(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)一(yi)側(ce)(ce)的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)較低(di),這就降低(di)了(le)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)冷熱(re)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)能(neng)(neng)。若選(xuan)用(yong)鎳基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao),可以(yi)大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)其接(jie)頭(tou)冷熱(re)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)能(neng)(neng)。這主要是由(you)于(yu)鎳基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)熱(re)膨脹系(xi)(xi)數(shu)介于(yu)兩(liang)種被焊(han)(han)(han)材(cai)料(liao)之(zhi)間(jian),且更接(jie)近低(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang),這樣把熱(re)應力(li)(li)(li)進行分散,而且塑(su)性(xing)較差的(de)(de)(de)低(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)一(yi)側(ce)(ce)的(de)(de)(de)應力(li)(li)(li)相(xiang)對較小(xiao)。另外,鎳基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)能(neng)(neng)有效地阻止碳的(de)(de)(de)遷移(yi),降低(di)了(le)過(guo)渡層(ceng)的(de)(de)(de)危害(hai)。
2. 保證焊接接頭(tou)具有良(liang)好的(de)工藝性能,即在接頭(tou)區域不(bu)能出(chu)現熱裂紋(wen)和(he)冷裂紋(wen)。
3. 保證焊縫金屬(shu)具有(you)一定的致密性,不得有(you)超標的焊接缺陷(xian)。
4. 保證焊縫金屬具有所要求的綜(zong)合性能,如耐蝕性、耐熱(re)性、熱(re)強性、抗氧化性等。
5. 在焊(han)接(jie)工藝(如焊(han)前預熱或(huo)(huo)焊(han)后(hou)熱處(chu)理)受到限制時,要(yao)注(zhu)意選擇(ze)鎳(nie)基(ji)合(he)金或(huo)(huo)奧氏(shi)體不銹鋼焊(han)接(jie)材料(liao),以提高焊(han)縫金屬的塑性(xing)及韌(ren)性(xing)。
6. 異(yi)種材(cai)料(liao)(liao)焊(han)(han)接(jie)時,焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)的選擇(ze)通常是就高不(bu)就低。如低合(he)金鋼(gang)與(yu)(yu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)時,選用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao);低合(he)金鋼(gang)與(yu)(yu)鎳基合(he)金焊(han)(han)接(jie)、或不(bu)銹(xiu)鋼(gang)與(yu)(yu)鎳基合(he)金焊(han)(han)接(jie)時,選用鎳基合(he)金焊(han)(han)接(jie)材(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(yao)基于實驗,必(bi)須滿足(zu)使用要(yao)求,不要(yao)隨(sui)便(bian)輕信某些(xie)資料(liao)(liao)或者結論。要(yao)以(yi)試驗數據(ju)為(wei)準,進(jin)行必(bi)要(yao)的工(gong)藝試驗和性(xing)能(neng)測(ce)試。

