钼及钼合金焊接特点

钼及钼合金焊接特点

（1）钼及钼合金焊接特点

钼及钼合金与钢的焊接结构件，在实际生产中应用较多，但由于钼及钼合金与钢的

物理性能相差较大，在焊接过程中出现很多问题。从焊接问题的分析中得出结论，钼与钢的焊接性能主要取决于钼及钼合金的成分和性能。

铁-钼合金状态图见图1。从状态图中可知Fe与Mo能形成不同浓度的α-Fe和α-Mo固溶体。此外还可以形成两种金属间化合物脆性相ε-Fe3No2和η-FeMo。Fe3No2直至1450℃的温度范围都是比较稳定的。状态图中的η-相，它的存在温度区间为1180～1540℃,当冷却时，η-相分解为ε-相和α-相的固溶体。

钼与钢焊接主要有如下特点。

①钼与钢的焊接性主要取决于钼及钼合金的成分和性能。钼及钼合金与钢焊接时，当

加热到400℃时，发生轻微的氧化。在600℃以上时，迅速氧化成MoO3化合物。氧在钼中的溶解度很小，当氧含量增加时，所形成的氧化物沿晶界析出，其他杂质的化合物脆性相也析

出于晶界，使焊接难以进行。

②焊接钼与钢时，靠近钼母材金属侧，容易出现高硬度和高脆性区，其宽度可达0.5～3μm。这里的金属间化合物主要成分有Fe3Mo2及FeMo。靠近钢母材金属侧比钼母材金属的脆

性倾向小，但焊后冷却速度快，钼母材金属侧会出现马氏体组织，导致焊缝热影响区及接头

区脆化，在焊接应力的作用下，会严重地增加接头产生裂纹的倾向。所以，钼与钢的焊接性

是比较差的。

③钼与钢焊接的异种焊缝金属由三部分组成，而且焊缝成分不均匀。靠近钢母材金属

侧的是由钢与金属间化合物组成的双相组织，其硬度急剧上升；靠近钼母材金属侧的是由金

属间化合物组成的双向组织，硬度也急剧上升；焊缝中间是由钼与钢之间的金属间化合物所

组成的，硬度很高。

钼与钢焊接接头组织成分不均匀，对硬度的影响很大，如图2所示。图2中，（1）是钢与金属间化合物组成的双相组织；（2）是钢与钼之间的金属间化合物；（3）是钼与金属间化合物组成的双相组织。

（2）钼与钢的焊接工艺

1）钼与钢的熔焊-钎焊

钼与钢（碳钢、不锈钢）采用氩弧焊、电子束焊和气体保护焊等焊接方法，均可实现熔

焊-钎焊接头。这种焊接工艺的实质是使钢一侧熔化金属较多，而钼一侧只是加热增加温度

而不熔化或熔化很少，被钢的液态金属所浸润形成钎焊焊缝。这就避免了铁与钼形成化合物

Fe3Mo2和FeMo，使接头区脆化问题得以解决。

钼与钢直接对接电子束焊接时，其焊缝金属主要由20Mo-80Fe组成，在Mo母材一侧边界上显示出α+ε共晶，而且形成较多的金属间化合物Fe3Mo2和FeMo。由于金属间化合物的存在，使焊缝金属脆性增加而易于产生裂纹，降低了接头性能，其焊接性较差。因此钼与钢

熔化焊时，接头强度不高，应避免直接熔焊，所以一般采用熔焊-钎焊。

为了提高钼与钢的接头性能，还可以采用加中间过渡层的方法，焊接工艺虽然复杂，但是其焊接性良好。焊前对焊件进行表面处理非常重要，焊接工艺参数须严格控制，表1列出了采用电子束焊和氩弧焊对钼与钢进行熔焊-钎焊的工艺参数及接头力学性能。

2）钼与钢的真空扩散焊

钼与1Cr18Ni9Ti和1Cr13等钢进行真空扩散焊时，能获得强度高、质量稳定的焊接接

头。钼与1Cr13的焊接接头强度可达382～450MPa，钼与18-8、1Cr13真空扩散焊的工艺参

数见表2。

钼与不锈钢真空扩散焊时，为了提高接头性能，可以采用中间扩散层。其中间扩散层材

料一般采用镍和铜，采用镍或铜作为中间层的接头中不产生金属间化合物，接头变形小、塑性好、强度高，接头质量稳定可靠。

钼与1Cr13真空扩散焊的接头强度高，主要是由于1Cr13中的Cr与Mo可以形成无限连

续的固溶体，且铬在钼与铁的固溶体中能形成Cr-Mo铁素体，在过渡区可形成由铬合金化的

α铁固溶体和FeMo2为基的金属间化合物。钼与1Cr13的工艺参数：温度为900～1200℃、压力为 4.6～24.5MPa、时间为5～25min、真空度为 1.333×10-2Pa，焊后接头的强度可达3 82～451MPa。

钼与1Cr18Ni9Ti真空扩散焊的工艺参数：温度为900～1200℃、压力为 4.6～19.0MPa、时间为5～230min、真空度为 1.333×10-2Pa。采用这些参数对钼与1Cr18Ni9Ti进行焊接，焊接接头的质量良好，未发现缺陷。但金相分析表明，靠近接触区有宽度约为5μm亮带，亮带是发生扩散的结果，此亮带是铁、镍与钼的化合物混合区，如MoFe7、MoNi、MoNi3、Mo Ni4等。