镍及镍基合金焊接
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氢(60%) CO(35%) CO2,甲烷
氦
Cr-Mo钢
SUS316
苯
Incoloy800合金
HK40
氢
Incoloy800合金 城市燃气
Incoloy800合金
HK40 Inconel600合金
能源
第三页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
主要内容
• 第一节 镍及镍基合金种类及特性 • 第二节 镍及镍基合金焊接性分析 • 第三节 镍及镍合金的焊接工艺
• （2)镍基合金 镍基合金是在纯镍中加入Cu、Cr、Mo、 Nb、W等合金元素的镍基合金如Ni-Cu、Ni-Cr-Fe、Ni-
Cr-Mo和Ni-Cr-Mo-Cu等系列合金。
第五页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
镍基合金
• 蒙乃尔合金 Ni-Cu合金是Cu对Ni为无限固溶 的镍基合金，是一种耐蚀合金
• (2)铸造镍基合金 采用铸造工艺将镍基合金铸造成 有一定形状和尺寸的设备构件。在生产中多是采用 精密成型的铸造方法。其合金仍具有良好的热强性 和焊接性。由于铸造合金的铸造性组织，加上易于 出现铸造缺陷，所以，铸造合金的应用没有变形合 金多。
第九页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
二、镍及镍基合金的合金化
• S、P、Si是造成晶间低熔点液膜的主要元素。
第十七页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 2．多边化裂纹 • 多边化裂纹是属于热裂纹中的另一种
形态，一船是微裂纹。当然在应力作 用下，严重时也可扩展成宏观裂纹。 • 多边化裂纹是由于空位、位错的移动 和聚集，在二次边界上成核，并扩展 而成为沿多边化边界开裂的一种裂纹 。常发生在重复受热多层焊焊缝中， 其部位并不靠近熔合区。
第八页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 3．按合金成形方式来分
• (1)变形镍基合金 这类合金主要是以压力加工成形的镍 基合金，可轧制成薄板和其它小形轧件等。因此，这种 合金的特点，它具有较高的热稳定性和热强性。固溶处 理后的镍基合金具有良好的塑韧性，可承受高温动载荷 ，还可进行冲压加工。组成焊接结构件是生产中常见的 。
第十二页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• (11)铝的影响 铝作为脱氧剂加入镍合金中．产生氧化物还 可起到时效硬化作用。所以，在高镍合金中的铝都是以起到 时效硬化效应才加入的。在焊镍合金时，铝也是焊接材料中 的添加剂，使焊缝金属的性能得到提高，与基本金属性能相 匹配。但铝含量不能过多，否则降低焊缝金属性能。
• (2)镍基合金 一般的镍基合金中，除了有各种 碳化物、氮化物、碳氮化合物以外，还可能有 Laves相、σ相、η相和二次强化γ"相等。
第十四页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
三、镍基合金的热处理及性能
• 固溶强化型镍基合金一般只能进行固溶强化处 理。通过固溶处理后的合金能获得晶粒大小适 度和组织均匀的固溶体组织。
• (9)钼的影响 钼在镍及镍基合金中是碳化物形成元素，它 可明显的起到固溶强化和时效强化作用，而且也提高合金 的热强性，是非常有利的元素。所以，在Ni-Cr,Ni-Cr-Fe 合金都加入一定量的钼。
• (10)硅的影响 硅在镍基合金中都控制在较低的含量。因为 硅在镍合金易引起热裂纹，尤其是在高Ni-Cr合金硅的作用 更为敏感。同时硅含量过高时还明显的降低塑韧性。为防 止硅能增加热裂纹倾向，往往加入铌元素可抵消硅的不利 作用。作者在研制ZNiCrFe-1镍合金焊条中，一方面控制 硅含量,另一方面加入铌元素，可大大提高抗裂性能。
第六页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 2．按合金强化方式分
• (1)非热处理强化的工业纯镍 这类纯镍金 属，不加入任何合金元素，不能用热处理 来使之提高强度。如Ni200系列纯镍等， 这种工业纯镍，根据纯镍本身的特性，多 用于火箭发动机构件、耐腐蚀的蒸发器、 声纳设备中的元件、点火塞极和电子管阴 极等，其应用也很广泛。
• (6)硼的影响 硼在镍合金中对改善高温机械性能、提高强度是 有利的，但也有不利的作用.在镍合金焊缝金属和热影响区中， 当含量超过限量时，硼与镍可形成低熔点共晶体，同时它还可 参与其合金元素形成低熔点物，有增加热裂纹倾向。
• (7)锆的影响 在镍基合金中锆的作用与硼相似，如果加入少量的 锆，可以提高镍合金的高温机械性能和提高断裂韧性。如果含量 过多时，尤其是在焊接条件下，在焊缝金属中更易于偏析，增加 热裂纹倾向。
• 沉淀强化型合金固溶处理后都要经过时效处理。 • 固溶处理的目的是使基体内的碳化物、γ'相等均
能溶解到基体中，形成均匀的固溶体组织，为时 效处理作好准备。固溶处理温度范围一般为 1040℃~l230℃。固溶处理后再经时效处理。时 效处理过程中可以充分均匀地析出γ'强化相。时 效处理的温度一般为700℃~1000℃范围。时效 温度的确定取决于强化相的成分及性能。
第十八页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 3，液化裂纹 • 镍及镍基合金焊接中产生液化裂纹是常
见的一种热裂纹缺陷。它是沿奥氏体晶 界开裂的微小裂纹，多发生在焊缝中的 熔合区和多层焊的层间过热区内。这种 液化裂纹对镍基合金来说是很敏感的， 应引起重视。
第十九页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
二、应变时效裂纹
第十三页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 2．γ基体的固溶强化 • 3．金属间化合物析出强化
• 4．晶界强化
• (1)通过热处理改变晶界状态；
• (2)控制晶界成分； • (3)形成碳化物和其它化合物的有利形态。
• 5．镍基合金的组织特征
• (1)铁镍基合金 铁镍基合金中组织结构，除了 γ相单一组织外，还有了γ‘相强化相及碳化物 等组成
第二十页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
三、焊接接头的等强度问题
• 镍基合金的焊接接头在一般焊态下均达不到与母材等强度的要 求，不论是固溶强化的合金或是沉淀强化合金，其接头的高强 度和塑性与母材相比均有所下降。
• (2)固溶强化合金 这类合金是加人适当少 量的合金元素如Al、Cr、Cu、Fe、Mo、 Ti、w、v、Nb以及稀土合金等。采用高 温固溶处理方法来提高合金的强度。
Hale Waihona Puke 第七页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• (3)沉淀强化镍基合金 这类合金是加入合 金元素之后，采用固溶处理，再加上时效 处理，来达到提高强度的目的。研制这类 合金主要是适应高温高应力状态下的工作 条件。
第十五页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
第二节 镍及镍基合金焊接性分析
• 一、焊接热裂纹 • 1. 结晶裂纹 • 2．多边化裂纹 • 3. 液化裂纹 • 二、应变时效裂纹 • 三、焊接接头的等强度问题 • 四、气 孔
第十六页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
一、焊接热裂纹
• 1，结晶裂纹 • 镍及镍基耐蚀合金、镍基高温合金在焊接过程中
第十页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• (4)铅的影响 铅在镍合金中是不利的元素．主要是易于引 起焊接热裂纹。也就是所说的铅的脆化。
• (5)磷的影响 磷对镍合金的影响与硫、铅相似。它在合金中虽含 量很少，但不能低估它的有害作用、磷在合金中主要是与镍形成 低熔点共晶物，偏析于晶界，增大半熔化区宽度，促使裂纹倾向 增大。
第二页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
镍基合金在石油化工领域中的应用
过程或装置名称 温度℃
热分解过程 乙烯裂解
700-950
流体条件 压力MPa
组成
构成材料
装置的产 品或目的
0.20-0.49
碳氢化合物 Incoloy800合金
蒸汽、氢、乙烯
HK40,HP
乙烯
接触转换过程水 蒸汽接触转换 制氢装置
镍及镍基合金的焊接
第一页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 镍及镍基合金是随着航空、宇航、核能 和石油化工工业的兴起而迅速发展起来 的。现已成为上述工业生产领域不可缺 少的重要材料。
• 镍及镍基合金不仅在高温具有热强性， 在介质作用下还具有高的耐蚀性能。所 以，目前在航空发动机上所需要镍合金 材料约占整体结构材料的60％。如发 动机的燃烧室、火箭叶片、导向 叶片 等均采用镍基合金的焊接结构，因而镍 基合金的焊接技术及其专用焊接材料等 在航空结构制造中已占据着重要地位。
，焊缝金属具有较大的结晶裂纹倾向。主要与下 列因素有关。
• 工业纯镍、镍基耐蚀合金和镍基高温合金中的合金元 素较多，组织又是单相奥氏体组织对合金元素的溶解 度是有限的。这些合金元素与基体中的Ni和Fe作用， 而生成低熔点共晶体，偏析于晶界，在焊接应力作用 下而产生结晶裂纹。
• 加上焊缝金属在凝固时，形成方向很强的单相奥 氏体柱状晶体，当低熔点合金偏析于柱状晶体之 间时，在焊接应力作用下，极易产生晶间开裂。
• (12)钛的影响 钛是镍合金中不可缺少的合金化元素之一。它 与铝很相似，既可脱氧产生氧化物又可产生时效硬化作用， 同时可减少焊缝金属产生疏松、气孔等缺陷。但含量不能太 多，仅是微量的成分。
• (13)稀土的影响 稀土合金多是铈、谰、钙等稀土氧化物bu入 镍合金的。它可起到净化作用，如对除氢、氧、氮等气体十 分有效。同时可以改善氧化物在晶界中的分布形态，对高镍 合金提高持久强度非常有利。
• Ni-Cr、 Ni-Cr-Fe型合金 Ni含量较多，大约 有70％以上。一般将这种合金称为因康镍 (Inconel)合金。
• Ni-Fe-Cr型合金 称为Incoloy合金，也常叫铁 镍基合金。一般合金中Ni≥30%~5％，而 Ni+Fe≥65％。这一类铁镍基合金的综合性能良 好，尤其是耐介质腐蚀性能更为优良。
第十一页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• (8)碳的影响 碳在镍合金中呈间隙强化元素，与镍合金中的 Mo、Cr、Nb等碳化物元素形成碳化物起到强化作用。碳 在无铬镍合金中，在焊接高温条件下，在热影响区晶粒边 界可析出形成颗粒状的石墨，可降低热影响区的塑性。另 外，对Ni-Cr、Ni-Cr-Fe等合金中，可增加晶间腐蚀敏化程 度。如果合金中加入钛和铌起稳定作用，可不会增加晶间 腐蚀倾向。采用超低碳的镍铬合金也会得到同样的效果。
350-950
0.49-4.9
脱烃
600-700 1.96-4.90
部分氧化 (合成气)
800-900 0.98-2.94
高温气冷 却炉
800-1200 1.96-4.90
蒸汽(50%) 氢(35%) CO2,甲烷,CO
HK40, Incoloy800合金
SUS310S, SUS316
氢 城市燃气
氢(50%) 碳氢化合物
• 1．合金元素对镍合金的作用 • (1)硫的影响 焊接镍合金时，硫对焊缝金属
的影响比其它的合金材料更为敏感。其影响 的首要问题是焊缝金属结晶裂纹的问题。
• (2)镁的影响 镁在镍及镍合金中能形成镁的硫 化物，它的熔点比一般硫化物高得多。因此， 硫的凝固可由镁来促成，这可以减少硫的有害 作用。
• (3)铌的影响 铌加入镍合金中可明显地减少热 裂纹的出现。
• (4)弥散强化合金 这类合金主要是以氧化 钍弥散强化的镍基合金，如TD-Ni和DS-Ni 等。合金中约有2％的氧化钍和98％的Ni， 氧化物呈弥散分布于合金的基体中，使其 抗拉强度有显著的提高。含Cr为20％左右 的Ni-Cr型TD--NiCr合金与TD-Ni合金相比 ，具有更高的强度和耐蚀性。
• 应变时效裂纹常出现在沉淀强化型镍基合金的 焊接结构，它是在焊后加热过程中，随着残余 应力的松弛和材料的二次硬化相析出时，接头 的应变能力不足以承受金属内部产生的应变而 引起的一种裂纹，这种裂纹称为应变时效裂纹。 实际上也应属于再热裂纹的范围。
• 镍基合金结构件的应变时效裂纹也是沿晶界生核 和逐渐扩展，具有晶间开裂的特征。这种应变时 效裂纹一般常是起源于热影响区的粗晶区，而逐 渐延伸至接头的细晶区。它的产生原因是与晶内 强化和晶间弱化的程度有关。
第四页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
一、镍与镍基合金的分类及其应用
• 1．按合金元素分
• (1)工业纯镍 工业纯镍色较银略微黄而有光泽。它具 有优良的塑性和韧性。还具有耐大气、碱、淡水之锈蚀 能力。在工业生产中纯镍多是以压延型的板材用于产品 结构。其镍成分占99％以上，它的含碳量不超过O.3％ 。它在高温中比较稳定，有一定的热强性。目前工业纯 镍结构件在航空飞机、宇航飞机上的燃烧室，燃烧汽轮 机、核反应堆的换热器等结构上被广泛地应用。
氦
Cr-Mo钢
SUS316
苯
Incoloy800合金
HK40
氢
Incoloy800合金 城市燃气
Incoloy800合金
HK40 Inconel600合金
能源
第三页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
主要内容
• 第一节 镍及镍基合金种类及特性 • 第二节 镍及镍基合金焊接性分析 • 第三节 镍及镍合金的焊接工艺
• （2)镍基合金 镍基合金是在纯镍中加入Cu、Cr、Mo、 Nb、W等合金元素的镍基合金如Ni-Cu、Ni-Cr-Fe、Ni-
Cr-Mo和Ni-Cr-Mo-Cu等系列合金。
第五页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
镍基合金
• 蒙乃尔合金 Ni-Cu合金是Cu对Ni为无限固溶 的镍基合金，是一种耐蚀合金
• (2)铸造镍基合金 采用铸造工艺将镍基合金铸造成 有一定形状和尺寸的设备构件。在生产中多是采用 精密成型的铸造方法。其合金仍具有良好的热强性 和焊接性。由于铸造合金的铸造性组织，加上易于 出现铸造缺陷，所以，铸造合金的应用没有变形合 金多。
第九页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
二、镍及镍基合金的合金化
• S、P、Si是造成晶间低熔点液膜的主要元素。
第十七页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 2．多边化裂纹 • 多边化裂纹是属于热裂纹中的另一种
形态，一船是微裂纹。当然在应力作 用下，严重时也可扩展成宏观裂纹。 • 多边化裂纹是由于空位、位错的移动 和聚集，在二次边界上成核，并扩展 而成为沿多边化边界开裂的一种裂纹 。常发生在重复受热多层焊焊缝中， 其部位并不靠近熔合区。
第八页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 3．按合金成形方式来分
• (1)变形镍基合金 这类合金主要是以压力加工成形的镍 基合金，可轧制成薄板和其它小形轧件等。因此，这种 合金的特点，它具有较高的热稳定性和热强性。固溶处 理后的镍基合金具有良好的塑韧性，可承受高温动载荷 ，还可进行冲压加工。组成焊接结构件是生产中常见的 。
第十二页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• (11)铝的影响 铝作为脱氧剂加入镍合金中．产生氧化物还 可起到时效硬化作用。所以，在高镍合金中的铝都是以起到 时效硬化效应才加入的。在焊镍合金时，铝也是焊接材料中 的添加剂，使焊缝金属的性能得到提高，与基本金属性能相 匹配。但铝含量不能过多，否则降低焊缝金属性能。
• (2)镍基合金 一般的镍基合金中，除了有各种 碳化物、氮化物、碳氮化合物以外，还可能有 Laves相、σ相、η相和二次强化γ"相等。
第十四页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
三、镍基合金的热处理及性能
• 固溶强化型镍基合金一般只能进行固溶强化处 理。通过固溶处理后的合金能获得晶粒大小适 度和组织均匀的固溶体组织。
• (9)钼的影响 钼在镍及镍基合金中是碳化物形成元素，它 可明显的起到固溶强化和时效强化作用，而且也提高合金 的热强性，是非常有利的元素。所以，在Ni-Cr,Ni-Cr-Fe 合金都加入一定量的钼。
• (10)硅的影响 硅在镍基合金中都控制在较低的含量。因为 硅在镍合金易引起热裂纹，尤其是在高Ni-Cr合金硅的作用 更为敏感。同时硅含量过高时还明显的降低塑韧性。为防 止硅能增加热裂纹倾向，往往加入铌元素可抵消硅的不利 作用。作者在研制ZNiCrFe-1镍合金焊条中，一方面控制 硅含量,另一方面加入铌元素，可大大提高抗裂性能。
第六页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 2．按合金强化方式分
• (1)非热处理强化的工业纯镍 这类纯镍金 属，不加入任何合金元素，不能用热处理 来使之提高强度。如Ni200系列纯镍等， 这种工业纯镍，根据纯镍本身的特性，多 用于火箭发动机构件、耐腐蚀的蒸发器、 声纳设备中的元件、点火塞极和电子管阴 极等，其应用也很广泛。
• (6)硼的影响 硼在镍合金中对改善高温机械性能、提高强度是 有利的，但也有不利的作用.在镍合金焊缝金属和热影响区中， 当含量超过限量时，硼与镍可形成低熔点共晶体，同时它还可 参与其合金元素形成低熔点物，有增加热裂纹倾向。
• (7)锆的影响 在镍基合金中锆的作用与硼相似，如果加入少量的 锆，可以提高镍合金的高温机械性能和提高断裂韧性。如果含量 过多时，尤其是在焊接条件下，在焊缝金属中更易于偏析，增加 热裂纹倾向。
• 沉淀强化型合金固溶处理后都要经过时效处理。 • 固溶处理的目的是使基体内的碳化物、γ'相等均
能溶解到基体中，形成均匀的固溶体组织，为时 效处理作好准备。固溶处理温度范围一般为 1040℃~l230℃。固溶处理后再经时效处理。时 效处理过程中可以充分均匀地析出γ'强化相。时 效处理的温度一般为700℃~1000℃范围。时效 温度的确定取决于强化相的成分及性能。
第十八页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 3，液化裂纹 • 镍及镍基合金焊接中产生液化裂纹是常
见的一种热裂纹缺陷。它是沿奥氏体晶 界开裂的微小裂纹，多发生在焊缝中的 熔合区和多层焊的层间过热区内。这种 液化裂纹对镍基合金来说是很敏感的， 应引起重视。
第十九页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
二、应变时效裂纹
第十三页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 2．γ基体的固溶强化 • 3．金属间化合物析出强化
• 4．晶界强化
• (1)通过热处理改变晶界状态；
• (2)控制晶界成分； • (3)形成碳化物和其它化合物的有利形态。
• 5．镍基合金的组织特征
• (1)铁镍基合金 铁镍基合金中组织结构，除了 γ相单一组织外，还有了γ‘相强化相及碳化物 等组成
第二十页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
三、焊接接头的等强度问题
• 镍基合金的焊接接头在一般焊态下均达不到与母材等强度的要 求，不论是固溶强化的合金或是沉淀强化合金，其接头的高强 度和塑性与母材相比均有所下降。
• (2)固溶强化合金 这类合金是加人适当少 量的合金元素如Al、Cr、Cu、Fe、Mo、 Ti、w、v、Nb以及稀土合金等。采用高 温固溶处理方法来提高合金的强度。
Hale Waihona Puke 第七页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• (3)沉淀强化镍基合金 这类合金是加入合 金元素之后，采用固溶处理，再加上时效 处理，来达到提高强度的目的。研制这类 合金主要是适应高温高应力状态下的工作 条件。
第十五页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
第二节 镍及镍基合金焊接性分析
• 一、焊接热裂纹 • 1. 结晶裂纹 • 2．多边化裂纹 • 3. 液化裂纹 • 二、应变时效裂纹 • 三、焊接接头的等强度问题 • 四、气 孔
第十六页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
一、焊接热裂纹
• 1，结晶裂纹 • 镍及镍基耐蚀合金、镍基高温合金在焊接过程中
第十页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• (4)铅的影响 铅在镍合金中是不利的元素．主要是易于引 起焊接热裂纹。也就是所说的铅的脆化。
• (5)磷的影响 磷对镍合金的影响与硫、铅相似。它在合金中虽含 量很少，但不能低估它的有害作用、磷在合金中主要是与镍形成 低熔点共晶物，偏析于晶界，增大半熔化区宽度，促使裂纹倾向 增大。
第二页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
镍基合金在石油化工领域中的应用
过程或装置名称 温度℃
热分解过程 乙烯裂解
700-950
流体条件 压力MPa
组成
构成材料
装置的产 品或目的
0.20-0.49
碳氢化合物 Incoloy800合金
蒸汽、氢、乙烯
HK40,HP
乙烯
接触转换过程水 蒸汽接触转换 制氢装置
镍及镍基合金的焊接
第一页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• 镍及镍基合金是随着航空、宇航、核能 和石油化工工业的兴起而迅速发展起来 的。现已成为上述工业生产领域不可缺 少的重要材料。
• 镍及镍基合金不仅在高温具有热强性， 在介质作用下还具有高的耐蚀性能。所 以，目前在航空发动机上所需要镍合金 材料约占整体结构材料的60％。如发 动机的燃烧室、火箭叶片、导向 叶片 等均采用镍基合金的焊接结构，因而镍 基合金的焊接技术及其专用焊接材料等 在航空结构制造中已占据着重要地位。
，焊缝金属具有较大的结晶裂纹倾向。主要与下 列因素有关。
• 工业纯镍、镍基耐蚀合金和镍基高温合金中的合金元 素较多，组织又是单相奥氏体组织对合金元素的溶解 度是有限的。这些合金元素与基体中的Ni和Fe作用， 而生成低熔点共晶体，偏析于晶界，在焊接应力作用 下而产生结晶裂纹。
• 加上焊缝金属在凝固时，形成方向很强的单相奥 氏体柱状晶体，当低熔点合金偏析于柱状晶体之 间时，在焊接应力作用下，极易产生晶间开裂。
• (12)钛的影响 钛是镍合金中不可缺少的合金化元素之一。它 与铝很相似，既可脱氧产生氧化物又可产生时效硬化作用， 同时可减少焊缝金属产生疏松、气孔等缺陷。但含量不能太 多，仅是微量的成分。
• (13)稀土的影响 稀土合金多是铈、谰、钙等稀土氧化物bu入 镍合金的。它可起到净化作用，如对除氢、氧、氮等气体十 分有效。同时可以改善氧化物在晶界中的分布形态，对高镍 合金提高持久强度非常有利。
• Ni-Cr、 Ni-Cr-Fe型合金 Ni含量较多，大约 有70％以上。一般将这种合金称为因康镍 (Inconel)合金。
• Ni-Fe-Cr型合金 称为Incoloy合金，也常叫铁 镍基合金。一般合金中Ni≥30%~5％，而 Ni+Fe≥65％。这一类铁镍基合金的综合性能良 好，尤其是耐介质腐蚀性能更为优良。
第十一页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
• (8)碳的影响 碳在镍合金中呈间隙强化元素，与镍合金中的 Mo、Cr、Nb等碳化物元素形成碳化物起到强化作用。碳 在无铬镍合金中，在焊接高温条件下，在热影响区晶粒边 界可析出形成颗粒状的石墨，可降低热影响区的塑性。另 外，对Ni-Cr、Ni-Cr-Fe等合金中，可增加晶间腐蚀敏化程 度。如果合金中加入钛和铌起稳定作用，可不会增加晶间 腐蚀倾向。采用超低碳的镍铬合金也会得到同样的效果。
350-950
0.49-4.9
脱烃
600-700 1.96-4.90
部分氧化 (合成气)
800-900 0.98-2.94
高温气冷 却炉
800-1200 1.96-4.90
蒸汽(50%) 氢(35%) CO2,甲烷,CO
HK40, Incoloy800合金
SUS310S, SUS316
氢 城市燃气
氢(50%) 碳氢化合物
• 1．合金元素对镍合金的作用 • (1)硫的影响 焊接镍合金时，硫对焊缝金属
的影响比其它的合金材料更为敏感。其影响 的首要问题是焊缝金属结晶裂纹的问题。
• (2)镁的影响 镁在镍及镍合金中能形成镁的硫 化物，它的熔点比一般硫化物高得多。因此， 硫的凝固可由镁来促成，这可以减少硫的有害 作用。
• (3)铌的影响 铌加入镍合金中可明显地减少热 裂纹的出现。
• (4)弥散强化合金 这类合金主要是以氧化 钍弥散强化的镍基合金，如TD-Ni和DS-Ni 等。合金中约有2％的氧化钍和98％的Ni， 氧化物呈弥散分布于合金的基体中，使其 抗拉强度有显著的提高。含Cr为20％左右 的Ni-Cr型TD--NiCr合金与TD-Ni合金相比 ，具有更高的强度和耐蚀性。
• 应变时效裂纹常出现在沉淀强化型镍基合金的 焊接结构，它是在焊后加热过程中，随着残余 应力的松弛和材料的二次硬化相析出时，接头 的应变能力不足以承受金属内部产生的应变而 引起的一种裂纹，这种裂纹称为应变时效裂纹。 实际上也应属于再热裂纹的范围。
• 镍基合金结构件的应变时效裂纹也是沿晶界生核 和逐渐扩展，具有晶间开裂的特征。这种应变时 效裂纹一般常是起源于热影响区的粗晶区，而逐 渐延伸至接头的细晶区。它的产生原因是与晶内 强化和晶间弱化的程度有关。
第四页，编辑于星期四：十七点 三十八分。
一、镍与镍基合金的分类及其应用
• 1．按合金元素分
• (1)工业纯镍 工业纯镍色较银略微黄而有光泽。它具 有优良的塑性和韧性。还具有耐大气、碱、淡水之锈蚀 能力。在工业生产中纯镍多是以压延型的板材用于产品 结构。其镍成分占99％以上，它的含碳量不超过O.3％ 。它在高温中比较稳定，有一定的热强性。目前工业纯 镍结构件在航空飞机、宇航飞机上的燃烧室，燃烧汽轮 机、核反应堆的换热器等结构上被广泛地应用。