珠光体钢和奥氏体钢的焊接

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1、珠光体钢和奥氏体钢的焊接异种材料焊接差异①结晶化学性差异（晶格类型、晶格常数、原子半径、原子外层电子数等）：这决定两种材料在冶金学上的相容性－无限固溶、有限固溶、形成化合物、产生中间相和不能形成合金。②物理性能差异：熔点、膨胀系数、导热系数、比电阻、力学性能等，这影响焊接温度场、应力场等。③表面状态差异（氧化膜性质、形态）异种材料焊接问题①在焊接过程中，焊缝中产生新相，使得接头性能变坏；②熔合区和焊接热影响区组织变化，使力学性能尤其是塑性显著下降；③影响焊缝的热循环过程和结晶条件，使得力学性能变坏；④两者的物理性能差异显著增加了接头的残余应力，这种残余应力用

2、热处理方法是不能完全消除的；⑤增加焊接缺陷的敏感性，包括气孔、夹渣、焊缝成形不良、尤其是裂纹敏感性显著增加。珠光体钢和奥氏体钢珠光体钢：是热轧钢、正火钢、低碳调质钢和中碳调质钢的简称，这里指晶格类型是bcc。奥氏体钢：是奥氏体不锈钢和镍基合金，晶格类型fcc。珠光体钢和奥氏体不锈钢焊接：不但要考虑珠光体钢的焊接问题（冷裂纹、热裂纹、层状撕裂、再热裂纹、HAZ脆化和软化）和奥氏体不锈钢的焊接问题（热裂纹、晶间腐蚀、接头等强性），而且还必须考虑两种钢焊接时产生的新的问题。珠光体钢和奥氏体不锈钢焊接1.珠光体钢对焊缝金属的稀释作用：珠光体钢合金元素少，奥氏体不锈钢

3、合金元素多，在焊接过程中珠光体钢母材的熔化会对焊缝金属有稀释作用使得焊缝金属中含Ni量、Cr量减少，焊缝金属奥氏体化元素含量减少，可能在焊缝中产生M，使焊缝性能变坏，严重时产生裂纹。镍当量：Nie=Ni+30C+0.5Mn(%);铬当量：Cre=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb(%);珠光体钢和奥氏体不锈钢焊接2.过渡层形成及熔合区塑性降低焊接珠光体钢与奥氏体钢接头时，在焊接热源作用下，熔池内部和熔池边缘的液态金属温度、机械搅拌作用、液态金属停留时间均不同。熔池边缘的液态金属温度较低，流动性较差，且液态停留时间较短，机械搅拌作用较弱，导致熔合的母材不能与填

4、充金属充分混合，这部分焊缝中母材所占比例较大。在毗邻珠光体钢一侧熔合线的焊缝金属中，形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层。过渡层中的高硬度马氏体组织会使脆性增加，塑性显著降低，从而降低了焊接结构的可靠性。表熔覆金属中的含Ni量对珠光体钢侧低塑性区宽度和组织的影响珠光体钢和奥氏体不锈钢焊接3.碳的扩散迁移及其高温性能影响珠光体钢与奥氏体钢接头在焊接过程中，特别是接头处于热处理及高温运行过程中，存在碳的扩散迁移。原因是碳在固态铁和液态铁中的溶解度不同；碳在奥氏体中的溶解度比在铁素体中大；珠光体材料和奥氏体材料中碳化物形成元素种类和含量不同，尤其含铬量不同，在高

5、温条件下，铬作为强烈形成碳化物元素，促使含Cr量低的钢中的碳向含Cr量高的焊缝金属中扩散迁移，在低Cr钢中产生脱碳层，而在相邻的高铬钢一侧产生增碳层。在高温下长时间加热时，脱碳层母材由于碳元素的减少，珠光体组织将变成铁素体组织而软化，同时促使脱碳层处的晶粒长大，沿熔合线生成一侧粗晶粒的结晶层。增碳层中的碳除溶入母材以外，剩余的碳元素则以Cr的碳化物形态析出而使组织硬化。焊缝金属中含Cr量从0.6％增加到5％时，对低碳钢母材脱碳层宽度的影响最为显著，而进一步提高含Cr量，则影响减小。当焊缝金属中含Ni量提高到25％时，脱碳层宽度显著减小，同时也减小了焊缝金属中

6、增碳层的宽度。碳的扩散迁移对接头的常温和高温瞬时强度的不良影响较小，但对持久强度影响较大，而且断裂大部分发生在熔合区脱碳层上。随着碳扩散的发展，接头在熔合区发生脆断的倾向大。在高温下长期运行在脱碳层上还容易产生晶间腐蚀。珠光体钢和奥氏体不锈钢焊接4热应力及其影响奥氏体钢线膨胀系数比珠光体钢大30～50％，导热系数只有珠光体钢的1/3，这类异种钢接头在焊后冷却、热处理及使用中会产生附加的残余应力，其与珠光体钢一侧脱碳层形成使强度下降，共同作用下，导致接头疲劳寿命显著降低。珠光体钢和奥氏体不锈钢焊接1.焊接方法：可采用手工电弧焊、氩弧焊、CO2焊（复合钢板珠光体

7、钢焊接）、SAW(不包括珠光体钢和奥氏体钢界面处的直接焊接)；两者直接焊接时要采用熔合比小的焊接方法，能量密度不宜集中。2.坡口形式：开焊接坡口可以降低熔合比。通常采用X型坡口，还可采用V型、U型、I型坡口。对于复合钢板可以把接头处奥氏体钢覆层用机械加工方法去除，其宽度取决于复合钢板的厚度和焊接方法。3.焊接材料：①必须考虑珠光体钢的焊接性（若冷裂敏感，选用低H焊材）；②更为重要的是能有效抑制珠光体钢对焊缝金属的稀释作用；③应考虑接头的服役条件（工作温度、耐蚀性要求等）。珠光体钢和奥氏体不锈钢焊接例：板厚8mm的0Cr18Ni9(0.06%C、0.6％Si、

8、1.2％Mn、18.4％Cr、9.6％Ni)与20C