异种钢的焊接要点

异种钢的焊接

第一节焊接接头的特点、成分、和组织的控制

一，焊接接头的特点

异种钢焊接接头和同种钢焊接接头有本质差异，主要是熔敷金属与两侧焊接热影响区和母材存在的不均匀性，主要有：

1.化学成分不均匀。这是因为在焊接加热过程中，两侧母材的熔化量，熔敷金属和母材熔化区的成分因“稀释”作用会发生变化。接头区的成分不均匀程度不仅取决于母材、填充金属各自的原始成分，也受焊接工艺的影响，易采用小电流、浅熔深。

2.组织的不均匀性。在焊接热循环的影响下，接头内的各区域组织是不同的，而且在个别区域内还会出现复杂的组织结构。

参见舍夫勒图Nieq-- 镍当量；Creq—铬当量

（学会看舍夫勒图）

熔合比（稀释率）θ-在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比。用实验测得的。

θ＝A/A+B=A1+A2/A1+A2+B

θ取决于焊接方法、规范、接头形式、坡口角度、药皮（焊剂）的性质以及焊条（焊丝）的倾角等因素

3.性能的不均匀性。由于组织、成分的变化，代来了性能上的不同，各种变化会呈倍数关系变化，特别是焊缝两侧的热影响区冲击值变化更大，同样高温性能如持久强度、蠕变强度变化也很大。

4.应力场分布不均匀。由于组织、成分的不同，接头的热膨胀系数和导热系数也不同，热膨胀系数不同引起塑性区域不同，残余应力不同；导热系数不同会引起热应力不同。在组织应力和热应力的共同作用下发生叠加后会产生应力峰值，导致接头发生断裂。

总之，对于异种钢焊接接头，其成分、组织、性能和应力场的不均匀是主要特点。

二，异种钢焊缝金属的成分、组织的控制

1.焊缝成分与舍夫勒组织图的关系。异种钢焊接时由于选择的焊材与母材不同，要推算焊缝金属的成分、组织及性能。舍夫勒组织图就有这个功能。（图2-3）

奥氏体形成元素的镍当量计算公式：

Nieq＝wNi+30wC+0.5wMn

铁素体形成元素的铬当量计算公式：

Creq＝wCr+wMo+1.5wSi+0.5wNb

也可以由母材、填充金属的成分和稀释率求出焊缝金属的成分。

2.影响稀释率的因素。

2.1预热的影响.预热温度高，稀释率大，因为熔深增加了；反之就小。要适中。

2.2焊接参数.电流大，稀释率大；焊接速度小，稀释率小。由于母材熔化的单位面积的大小的影响。见（图2-4）

2.3焊接方法.见（图2-5）

2.4接头形式.坡口大，稀释率小；坡口窄，稀释率变化不大。见

（图2-6）

（从母材熔化大小的角度理解）

三，不同焊接方法焊接异种金属的特点(优缺点)

1.熔化焊：总有部分母材熔入焊缝引起稀释,使接头各区域组织状态不同.通过调整工艺可以控制高温的停留时间和减少熔深降低稀释率。

2.压力焊：接热温度不高或不加热，减轻或避免热循环对母材金属性能的不利影响，防止产生脆性的金属间化合物，不存在稀释率引起的接头性能问题。

压力焊设备目前还不普及，限制了应用范围。

3.其他方法：母材不发生熔化和结晶过程，对接头影响不大。在重要设备中使用的较少。

第二节，异种金属焊接时的焊材和焊接方法选择

一，熔合区的特点

1.熔合区分为未混合区和半熔化区，填充金属和母材金属的成分差别越大越不容易充分混合，熔合区越明显。

2.稀释率大，熔合区越明显。

3.熔合区金属液态停留时间长或流动性好，成分越均匀，熔合区有所减少。

4.熔合区成分的不均匀性，可以调整焊接参数和热处理工艺加以改善。

二，焊接方法选择（满足质量要求为前提）

1.效率和经济性；

2.了解不同焊接方法的适用性；

3.针对不同材料的特点及工艺性；

三，焊材的选择

异种钢焊接是以金相组织来分的。

目前国际上对异种钢的组织分类有三种即：

A/F 、A/M、F/M；

国内分为3类6组，

A/M、A/B、A/P；M/B、M/P；B/P。

书中介绍了4种选材原则，在此不介绍了。

介绍国际的选材原则。

AWS和BS工艺规范的指导性意见：

1.焊接金属化学成分与低合金一侧的材料一致；（低配）

2.焊接金属化学成分与高合金一侧的材料一致；（高配）

3.焊接金属化学成分取二种母材的中间成分；(中间配)

4.焊缝采用镍基合金材料。

第三节，异种钢的焊接要点1.要考虑熔合线附近的韧性下降。该处产生了脆性组织或脆性产物，在应力的作用下易产生裂纹。

2.接头可以通过调整焊接方法、焊接工艺及参数、坡口形式、焊条种类等方法加以改善和避免。

3.焊缝的稀释率与钢材的合金含量有关，随着合金含量的增多，稀释率增大。P体钢单层对接焊的θ在20～40％，A体钢比P体钢高10～

20％。

4.被焊件的两侧钢材之一是淬硬钢时必须预热，预热温度按淬硬钢侧选择。用A体焊条焊接时可适当降低温度或不预热。

5.合理的焊后热处理非常重要。对于F／M异种钢接头处理时，最高温度不能超过F体钢侧的上限，保证强度。

6.A/M(F)异种钢焊接时，可在非A体侧坡口预先堆焊一层高Cr（Ni）的金属，然后再用A体钢焊条焊接，非A侧堆焊时是否预热应视具体钢种确定

第四节，低碳与低合金钢的焊接

ϖ要点：

1.预热：按照低合金钢选择；

2.选材：按照强度、塑性、韧性不低于两侧母材的最低值；

3.工艺参数：合适的线能量，晶粒粗大不易消除，焊缝和热影响区的韧性不好；（书中介绍可以用大的E，其实不好）

4.焊后热处理的选择按照低合金钢选择。

第五节，低合金耐热钢与低合金钢的焊接

ϖ要点

1.防止冷裂，选用低氢型焊条；

2.预热和焊后热处理按照耐热钢选择；

3.坡口选用较窄型，即用小的熔合比；

4.整个焊接过程做好防止“氢”的侵入和逸氢的工作，防止延迟裂纹。

第六节，低合金钢与马氏体钢的焊接