《异种钢焊接》课件.ppt

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1、P钢和A钢焊接主要问题：焊缝成分的稀释熔合区凝固过渡层的形成碳迁移扩散层接头的应力状态§4异种钢的焊接母材金相组织相同，焊缝金属与母材基体合金系和组织不同母材金相组织不同复合钢焊接结构件（一）焊缝金属化学成分的稀释珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接时，焊缝金属平均成分是由两种不同类型的母材和填充金属混合所组成。由于珠光体钢中不含或只有少量的合金元素，如珠光体钢溶入焊缝金属的比例增大，则会冲淡焊缝金属的合金浓度，从而改变焊缝金属的化学成分和组织状态。这种现象称为母材金属对焊缝金属的稀释作用。如果由于母材对焊缝金属的过分稀释，可使焊缝中奥氏体形成元素不足，结果在焊缝中出现马氏体组

2、织，使焊接接头的脆性增大，导致焊接接头形成裂纹。不锈钢舍夫勒组织图（二）凝固过渡层的形成在焊缝金属熔池边缘，金属在液态持续时间最短，温度也较熔池中部低，液体金属流动性较差，最先结晶形成固态。由于珠光体钢与奥氏体不锈钢化学成分相差悬殊，在珠光体钢一侧熔池边缘，熔化的母材金属和填充金属不能充分地混合，在此侧的焊缝金属中珠光体钢所占比例较大，且越靠近熔合线稀释程度就越大；而在焊缝金属熔池的中心，其稀释程度就小。在珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接时，在珠光体钢一侧熔合线的焊缝金属存在一个成分梯度很大的过渡层，宽约为0.2～0.6mm。这种成分上的过渡变化区是因熔池凝固特性而造成的，

3、故称为凝固过渡层，实际上是高硬度的马氏体脆性层。凝固过渡层的大小与母材厚度、焊接参数和材料有关。凝固过渡层还与填充金属的成分有关，当过渡层中镍含量低于5％～6％时，将产生马氏体组织。脆性层宽度B与焊缝中镍含量成反比。当填充金属选用1Cr18Ni9时，脆性层宽度为B1，是比较大的；当采用Cr15Ni25Mo6填充金属时，此脆性层宽度缩小到B3。采用高镍的填充金属，提高焊缝金属中镍的质量分数，可以使脆化层的宽度明显降低。奥氏体焊缝中镍含量对过渡层宽度的影响Ⅰ—低合金钢母材Ⅱ—奥氏体不锈钢焊缝Ⅲ—过渡层（三）碳迁移扩散层的形成在珠光体钢与奥氏体钢焊接或在焊后加热（热处理或高

4、温运行）时，由于熔合线两侧的成分相差悬殊，组织亦不相同，在一定温度下会发生某些合金元素的扩散。其中扩散最强，影响明显的是碳。碳从珠光体母材通过熔合区向焊缝扩散，从而在靠近熔合区的珠光体母材上形成一个软化的脱碳层，在靠近熔合区的奥氏体焊缝中形成了硬度较高的增碳层，这种脱碳层与增碳层总称为碳迁移过渡层。碳从溶解度低而活度高的（珠光体）一侧钢向溶解度高而活度低（奥氏体）—侧迁移。原因：（1）C的扩散速度比其他溶质元素大104-106倍；（2）碳在液态铁中的溶解度大于在固态铁中的溶解度；（3）在奥氏体中的溶解度大于在铁素体中的溶解度；（4）奥氏体材料中含有较多的碳化物形成元素

5、，使碳在其中多以化合状态存在，活度比较低。影响碳迁移过渡层的形成与发展的因素：（1）接头在焊后的加热温度和保温时间实践证明，焊接线能量对碳迁移过渡层的形成无明显的影响，即使采用大的线能量，焊后也不一定出现明显的迁移过渡层。而焊后加热到—定温度（500℃左右），保温一段时间后，过渡层开始发展。随着温度升高，脱碳层逐渐加大，到800℃时达到最大值。随加热时间的延长，扩散层也加宽。因此，一般情况下，异种钢接头不宜焊后热处理。（2）碳化物形成元素的影响奥氏体焊缝中合金元素对碳的亲和力越大，数量越多，则珠光体母材一侧的脱碳层就越宽。（3）母材含碳量的影响尽管碳从珠光体钢向焊缝迁

6、移不是因母材与焊缝中碳浓度差而造成，但母材中碳含量越高，迁移层发展则越快。（4）镍的影响：镍是石墨化元素，降低碳化物的稳定性，削弱碳与碳化物形成元素的结合力。因此，焊缝中提高镍含量，有助于抑制碳的扩散。（四）焊接接头的应力状态珠光体钢与奥氏体钢焊接时，接头在焊后除了产生由于局部加热而引起的热应力外，还有由于两种钢的热膨胀系数相差很大，不仅在焊接后会产生较大的残余应力，而且在使用中如有循环温度的作用，也会形成热应力，因而这种异种钢的焊接接头应力状态较之同种金属焊接时更为复杂。更重要的是由于热膨胀系数不同所形成的残余应力，经过热处理是无法消除的。25Cr3MoWV钢板边缘

7、堆焊Cr25Ni20焊缝的应力分布实线—焊态虚线—经700℃2h退火二、异种钢焊接工艺要点1、焊接方法选择为了降低母材的稀释作用，应选用熔合比小的焊接方法。2、焊接参数选择为了降低熔合比，应尽量用小直径的焊条和焊丝，并选用小电流、大电压和快焊速。如果珠光体钢有淬硬倾向，应适当进行预热。3、焊接材料的选择原则：A、保证焊缝金属与基体金属有良好的力学性能，一般根据接头两侧焊接性较差或强度较低的材料选择焊接材料；B、保证焊缝金属具有一定的致密性，无气孔、夹杂；C、保证有良好的工艺性能，即不出现裂纹、适应各种位置焊接；D、保证焊缝金属具有所要求的特性，如热强