《异种钢焊接》课件.ppt

§4异种钢的焊接母材金相组织一样，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构造件公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构成碳迁移分散层●接头的应力形状

命〔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。杂由于珠光体钢中不含或只需少量的合金元素，如珠光体钢溶入焊缝金属的比例增大，那么会冲淡焊缝金属的合金浓度，从而改动焊缝金属的化学成分和组织形状。这种景象称为母材金属对焊缝金属的稀释作用。命假设由于母材对焊缝金属的过分稀释，可使焊缝中奥氏体构成元素缺乏，结果在焊缝中

不锈钢舍夫勒组织图Nig-(Ni+30C+0.5Mn(%)Creq-(Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb)(%)

〔二〕凝固过渡层的构成在焊缝金属熔池边缘，金属在液态继续时间最短，温度也较熔池中部低，液体金属流动性较差，最先结晶构成固态。公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，且越接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。杂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呵斥的，故称为凝固过渡层，实践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、焊接参数和资料有关。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，此脆性层宽度减少到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。

60200Fe(%)100

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)碳迁移分散层的构成

在珠光体钢与奥氏体钢焊接或在焊后加热〔热处置或高温运转〕时，由于熔合线两侧的成分相差悬殊，组织亦不一样，在一定温度下会发生某些合金元素的分散。其中分散最强，影响明显的是碳。碳从珠光体母材经过熔合区向焊缝分散，从而在接近熔合区的珠光体母材上构成一个软化的脱碳层，在接近熔合区的奥氏体焊缝中构成了硬度较高的增碳层，这种脱碳层与碳溶解度低血活度高的飞珠完体侧钢向溶解度高而活增碳层总称为碳迁移过渡度(1)C的分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)奥氏体资料中含有较多的碳化物构成元素，使碳在其中多以化合形状存在，活度比较低。度低(奥民体j*一侧迁移。缘由：

影响碳迁移过渡层的构成与开展的要素：(1)接头在焊后的加热温度和保温时间实际证明，焊接线能量对碳迁移过渡层的构成无明显的影响，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。而焊后加热到一定温度〔500℃左右〕,保温一段时间后，过渡层开场开展。随着温度升高，脱碳层逐渐加大，到800℃时到达最大值。随加热时间的延伸，分散层也加宽。因此，普通情况下，异种钢接头不宜焊后热处置。(2)碳化物构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，那么珠光体母材一侧的脱碳层就越宽。(3)母材含碳量的影响虽然碳从珠光体钢向焊缝迁移不是因母材与焊缝中碳浓度差而呵斥，但母材中碳含量越高，迁移层开展那么越快。〔4〕镍的影响：镍是石墨化元素，降低碳化物的稳定性，减弱碳与碳化物构成元素的结合力。因此，焊缝中提高镍含量，有助于抑制碳的分散。

(四)焊接接头的应力形状珠光体钢与奥氏体钢焊接时，接头在焊后除了产生由于部分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剩余应力，而且在运用中如有循环温度的作用，也会构成热应力，因此这种异种钢的焊接接头应力形状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构成的剩余应力，经过热处置是无法消除的。

焊缝25Cr3MoWV钢板边缘堆焊Cr25Ni20焊缝的应力分布实线—焊态虚线—经700℃2h退火σ×9.8/N·mm-2

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。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