常见异种金属材料的焊接

常见异种金属材料的焊 接
迁钢3#炉坡口
（Q345+15GrMo）
常见异种金属材料的焊 接
常见异种金属材料的焊 接
常见异种金属材料的焊 接
• 二、焊接方法
这类异种钢可以选用焊条 电弧焊和气体保护电弧焊等焊接方法。 对于重要的高压管道，可先采用手工钨 极氩弧焊（TIG）打底，然后用焊条电弧
焊盖面，以保证焊缝质量。
焊工技师、高级技师 培训
5-3 常见异种金属材料的 焊接
常见异种金属材料的焊 接
珠光体耐热钢与低合金钢 的焊接
• 一、焊接性
这类异种钢焊接时的主要问题是焊接接头的 热影响区或熔合区容易产生冷裂纹。为了消除或减少 冷裂纹的形成，在设计焊接结构时，要选择合理的结 构形式，尽量避免焊接接头应力过于集中，减少T形和 十字接头的焊接结构；同时在焊前应严格控制氢的来 源，要严格清理。清洗焊丝，烘干焊剂和焊条，尽量 选用低氢型焊条，彻底清理坡口两侧20mm内的油污、 铁锈和油漆等；正确选用焊接参数。焊前要将待焊处 进行预热，采用较大的焊接热输人进行焊接，焊后进
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• 三、预热温度和层间温度
无论是定位焊，还是正式施焊，焊前均 应进行预热。预热温度可根据珠光体耐热钢的要 求(4d or150mm)进行选择。可以整体或局部预热。 对于焊接结构刚度比较大、质量要求高的产品， 最好采用整体预热，而且多层焊时层间温度不能 低于此温度，并一直要保持到焊接结束。焊接过 程如果间断，则焊件应保温后再缓慢冷却，必要 时，还应进行脱氢处理，再施焊时，仍按原要求
这类异种焊接接头的焊接性较差，主要表 现在两个方面：
1、淬硬倾向
常见异种金属材料的焊 接
在焊接热循环作用下，经高温放热，焊缝 及熔合线附近晶粒急剧长大，加上焊接残余应力的作 用，极易形成冷裂纹。此外，这两类钢种的碳当量值 均较高，如珠光体钢的碳当量为0.626%，马氏体钢碳
当量为2.99%，均超过产生冷裂纹的碳当量极限值 0.4%，所以冷裂纹倾向均很大。
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• 四、焊接材料和坡口
珠光体耐热钢与低合金钢焊接时，应根 据钢材的力学性能来选择相应强度等级的焊接材 料，而不是根据珠光体耐热钢的化学成分来选择
焊接材料。
焊接坡口的选择原则是希望珠光体耐热钢 熔入焊缝金属的量越少越好，即熔合比越小越好。 其目的是为了减少热影响区脆硬的马氏体组织，
3、焊接材料
珠光体钢与马氏体钢焊接时，可以选择三种 不同的焊接材料：一种与珠光体钢相似；一种与马氏体 钢相似；再一种是与这两类钢完全不同的焊接材料，即
奥氏体焊条或焊丝。
采用奥氏体钢焊条或焊丝时，可以使焊缝 金属得到奥氏体组织，抗裂性能较好。缺点是焊后回火 热处理过程中，容易发生碳的迁移，另外奥氏体钢热膨 胀系数比马氏体钢约大50%，使焊缝祖师产生较大的内应
常见异种金属材料的焊 接 2、形成增碳层和脱碳层
如果焊后再760℃、保温4-5h进行回火热 处理，则为碳扩散创造了更充分的条件，在靠近 12Cr1MoV钢一侧焊缝的熔合区形成了一个1.0-
1.5mm宽的脱碳层。
常见异种金属材料的焊 接 二、焊接工艺
这类异种钢焊接时，由于焊接性较差，所以 必须采取严格的工艺措施。
1、预热与层间温度
焊前预热和控制层间温度的目的是预防裂纹 和残余应力。例如珠光体钢ZG15Cr1MoV和马氏体钢F12进
行焊接时，预热温度按F12要求进行选择，温度控制在
常见异种金属材料的焊 接 2、焊后层间温度的控制及回火热处理
马氏体钢的焊接接头，如2Cr13、F12，焊后 必须缓慢冷却到Mf点以下，大约在150-100℃，保温0.510h，使其焊接接头完全转变成马氏体组织，然后升温，
钢为基准(600 ℃ -650 ℃)。
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珠光体钢与马氏体钢的焊 接
马氏体钢是介于珠光体钢与奥氏体钢之间 的钢种，含铬量5%-9%和12%的高铬钢。由于含铬量较 高，所以抗氧化性能好，在高温580℃以上，高温持 久强度比一般常用的珠光体耐热钢高，并且有较好的
抗蠕变性能。
• 一、焊接性
理。
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2、焊后层间温度的 控制及回火热处理
对于F12钢与 ZG15Cr1MoV钢的异种钢焊接接 头的回火热处理参数，均按焊 接性较差的钢种即F12钢进行 选择，常用回火热处理温度为 720-780℃，保温时间根据焊 接壁厚，控制在2-5h范围内。
F12钢与
常见异种金属材料的焊 接
避免或减少出现冷裂纹。
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• 五、焊后热处理
为了减少焊接接头的残余应力， 消除延迟裂纹，改善焊接接头的力学性能，防 止在使用过程中产生变形，焊后必须进行回火 热处理。当焊后不能立即进行回火热处理时， 要及时进行后热处理间热到（200～350℃，保 温2～6h）焊后热处理的温度要以珠光体耐热
常见异种金属材料的焊 接 2、形成增碳层和脱碳层
为了提高马氏体钢的高温强度，常在这类钢种加 入Mo、V、W等易形成碳化物的元素，从而在焊接接头中导 致珠光体钢焊缝熔合线附近的碳扩散形成脱碳层，而马氏
体钢一侧，由于碳的迁入，形成增碳层。如F11钢与 12Cr1MoV钢焊接时，选用E2-11MoVNiW-15焊条，焊缝金属 中含铬量高，由于碳和铬的亲和力很强，于是在12Cr1MoV 钢焊缝熔合区中的碳向着焊缝金属迁移，在焊接热循环的
进行热处理。
马氏体钢的焊接接头，焊后不宜在较高温度 下立即升温回火，是因为在焊接过程中奥氏体组织还未 完全转变，立即升温进行回火热处理时，碳化物会从奥 氏体晶界析出，得到粗大的铁素体加碳化物组织，性质
很脆，容易造成焊接接头脆断。
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常见异种金属材料的焊 接 2、焊后层间温度的控制及回火热处理
如果将焊接接头焊后冷却到室温后进行回火 热处理，此时2Cr13、F12钢将出现空气淬硬倾向，造成 常温塑性降低，并且在常温下残余奥氏体将继续转变为 马氏体组织，使焊接接头变得又硬又脆，组织应力也随 之增加。如果再加上扩散氢的聚集，焊接接头中就可能 产生裂纹。所以， 2Cr13、F12钢的焊接接头，焊后一定 要缓冷到150-100℃，保温0.5-1.0h，才能进行回火热处