异种钢焊接

铬钼钒钢 (Cr5Mov、25Cr3WmoV、
12Cr2Mo2VniS)
12CrMo、15CrMo、 30CrMo、12Cr1MoV 、15Cr2Mo2
Cr15Ni35W3Ti Cr16Ni25Mo6
低碳钢
Cr25Ni15TiMoV Cr21Ni15Ti
焊条电弧焊
焊条型号
焊条牌号
E309-16 E309-15 E309Mo-16 E16-25MoN-16 E16-25Mo6N-15
2020/6/28
珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接时常用的焊接材料
母材牌号
第一种材料
第二种材料
低碳钢或普低钢
铬钼钢 （12CrMo、15CrMo、
30CrMo）
铬钼钒钢 (12Cr1MoV、15Cr1Mo1V)
铬钼钢 Cr5Mo
1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni2Ti Cr17Ni13Mo2Nb
Cr23Ni18 Cr25Ni13Ti
2020/6/28
• 凝固过渡层的大小与母材厚度、焊接参数和材料 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 度缩小到B3。
碳从溶解度低而活度高的（珠光体）一侧钢向溶解度高而活度低（奥氏 体）—侧迁移。原因： （1）C的扩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）奥氏体材料中含有较多的碳化物形成元素，使碳在其中多以化合状 态存在，活度比较低。
2020/6/28
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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
• 二、异种钢焊接工艺要点
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。
2、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，并选用小电流、 大电压和快焊速。如果 珠光体钢有淬硬倾向， 应适当进行预热。
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（四）焊接接头的应力状态
珠光体钢与奥氏体钢焊接时，接头在wk.baidu.com后除了产生由于 局部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残余应力，而且 在使用中如有循环温度的作用，也会形成热应力，因而这 种异种钢的焊接接头应力状态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形成的残余应力， 经过热处理是无法消除的。
较熔池中部低，液体金属流动性较差，最先结晶形成固态 。 • 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 越靠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。 • 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 性而造成的，故称为凝固过渡层，实际上是高硬度的马氏 体脆性层。
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3、焊接材料的选择
原则： A、保证焊缝金属与基体金属有良好的力学性能，一般根据接头两侧 焊接性较差或强度较低的材料选择焊接材料； B、保证焊缝金属具有一定的致密性，无气孔、夹杂； C、保证有良好的工艺性能，即不出现裂纹、适应各种位置焊接； D、保证焊缝金属具有所要求的特性，如热强性、耐热性、耐腐蚀性、 耐磨性等； E、对不能形成固溶体的异种金属，可在良种被焊的异种金属之间加 能形成固溶体的中间过渡层。
A302 A307 A312 A502 A507
E16-25MoN-16 E16-25Mo6N-15
E16-25MoN-16 E16-25Mo6N-15
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影响碳迁移过渡层的形成与发展的因素： （1）接头在焊后的加热温度和保温时间 实践证明，焊接线能量对碳迁移 过渡层的形成无明显的影响，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—定温度（500℃左右），保温一段时间后， 过渡层开始发展。随着温度升高，脱碳层逐渐加大，到800℃时达到最大值。 随加热时间的延长，扩散层也加宽。因此，一般情况下，异种钢接头不宜焊 后热处理。 （2）碳化物形成元素的影响 奥氏体焊缝中合金元素对碳的亲和力越大， 数量越多，则珠光体母材一侧的脱碳层就越宽。 （3）母材含碳量的影响 尽管碳从珠光体钢向焊缝迁移不是因母材与焊缝 中碳浓度差而造成，但母材中碳含量越高，迁移层发展则越快。 （4）镍的影响 ：镍是石墨化元素，降低碳化物的稳定性，削弱碳与碳化物 形成元素的结合力。因此，焊缝中提高镍含量，有助于抑制碳的扩散。
• 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。
2020/6/28
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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
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• （三）碳迁移扩散层的形成
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在珠光体钢与奥氏体钢焊接或在焊后加热（热处理或高温运行）时，由 于熔合线两侧的成分相差悬殊，组织亦不相同，在一定温度下会发生某些 合金元素的扩散。其中扩散最强，影响明显的是碳。碳从珠光体母材通过 熔合区向焊缝扩散，从而在靠近熔合区的珠光体母材上形成一个软化的脱 碳层，在靠近熔合区的奥氏体焊缝中形成了硬度较高的增碳层，这种脱碳 层与增碳层总称为碳迁移过渡层。
§4 异种钢的焊接
母材金相组织相同，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 复合钢焊接结构件
• 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形成 – 碳迁移扩散层 – 接头的应力状态
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不锈钢舍夫勒组织图
• （二）凝固过渡层的形成 • 在焊缝金属熔池边缘，金属在液态持续时间最短，温度也