1、異種金屬的焊接異種金屬的焊接 n何謂異種金屬焊接何謂異種金屬焊接? 指各種母材的物理性能和金屬組織各不相指各種母材的物理性能和金屬組織各不相同的金屬之間的焊接。同的金屬之間的焊接。 主要包括三種情況主要包括三種情況: :異種鋼焊接、異種有色異種鋼焊接、異種有色金屬焊接、鋼和有色金屬。金屬焊接、鋼和有色金屬。異種金屬材料焊接接頭特點異種金屬材料焊接接頭特點 1.1.化學成分的不均勻性化學成分的不均勻性 異種金屬焊接接頭各區域化學成分的異種金屬焊接接頭各區域化學成分的不均勻程度，不僅取決于母材和填充材料不均勻程度，不僅取決于母材和填充材料各自的原始成分，同時也隨焊接工藝而改各自的原始成分，同時也隨

2、焊接工藝而改變。變。 2.2.組織的不均勻性組織的不均勻性 組織不均勻性取決于母材和填充材料組織不均勻性取決于母材和填充材料的化學成分，同時與焊接方法、焊道層次、的化學成分，同時與焊接方法、焊道層次、焊接工藝以及焊后熱處理過程有關。焊接工藝以及焊后熱處理過程有關。 稀釋率（熔合比）：稀釋率（熔合比）：=M/(M+T)=(M1+M2)/=M/(M+T)=(M1+M2)/（M1+M2+TM1+M2+T）異種金屬材料焊接接頭特點異種金屬材料焊接接頭特點 3.3.性能的不均勻性性能的不均勻性 各區域化學成分的差異造成了接頭性各區域化學成分的差異造成了接頭性能的不均勻，接頭各區域的強度、硬度、能的不均勻

3、，接頭各區域的強度、硬度、塑性和韌性等力學性能以及物理化學性能塑性和韌性等力學性能以及物理化學性能都有很大的差別。都有很大的差別。 4.4.應力場分布不均勻應力場分布不均勻 異種金屬焊接接頭中焊接殘余應力分異種金屬焊接接頭中焊接殘余應力分布不均勻，這是由于接頭各部位塑性和材布不均勻，這是由于接頭各部位塑性和材料熱導性差異所致。料熱導性差異所致。n影響稀釋率的因素：影響稀釋率的因素：1.1.預熱（預熱溫度高，稀釋率大）預熱（預熱溫度高，稀釋率大）2.2.焊接參數（線能量越大，稀釋率越大）焊接參數（線能量越大，稀釋率越大）3.3.焊接方法（焊條焊接比埋弧焊稀釋率小）焊接方法（焊條焊接比埋弧焊稀釋率

4、小）4.4.接頭形式、坡口形式、焊接層次接頭形式、坡口形式、焊接層次( (坡口角度坡口角度增大，稀釋率減小；窄坡口對接稀釋率也很增大，稀釋率減小；窄坡口對接稀釋率也很小）小）異種金屬焊接接頭熔合區特點異種金屬焊接接頭熔合區特點n 異種金屬焊接時，在母材和焊縫之間有異種金屬焊接時，在母材和焊縫之間有一個成分和母材或焊縫都不相同且往往介于一個成分和母材或焊縫都不相同且往往介于兩者之間，實際上形成化學成分的過渡層。兩者之間，實際上形成化學成分的過渡層。n 熔合區實際分為熔合區實際分為未混合區未混合區和和半熔化區半熔化區，焊縫和母材成分差別越大，越并不容易混合，焊縫和母材成分差別越大，越并不容易混合，

5、則熔合區越明顯，液體金屬存在時間越長，則熔合區越明顯，液體金屬存在時間越長，或流動性越好，則成分越均勻，熔合區越小。或流動性越好，則成分越均勻，熔合區越小。n異種鋼焊接方法選擇原則異種鋼焊接方法選擇原則：既要滿足異種鋼焊接質量（盡可能減小熔合既要滿足異種鋼焊接質量（盡可能減小熔合比防止裂紋產生），又要盡可能考慮效率和經濟。比防止裂紋產生），又要盡可能考慮效率和經濟。 優先選擇焊條電弧焊（焊條種類多，適應性優先選擇焊條電弧焊（焊條種類多，適應性強。珠光體鋼與高鉻馬氏體鋼焊接可采用二氧化強。珠光體鋼與高鉻馬氏體鋼焊接可采用二氧化碳焊；高合金異種鋼焊接一般氬弧焊碳焊；高合金異種鋼焊接一般氬弧焊; ;

6、簡單異種簡單異種鋼構件可采用擴散焊、釬焊等鋼構件可采用擴散焊、釬焊等n異種鋼焊接材料選擇原則異種鋼焊接材料選擇原則: :n要求焊縫金屬力學性能及其他性能不低于母材中要求焊縫金屬力學性能及其他性能不低于母材中的較低的一側的指標。的較低的一側的指標。n原則原則: :n1.1.在焊接接頭不產生裂紋的前提，如果不能兼顧在焊接接頭不產生裂紋的前提，如果不能兼顧焊縫金屬的強度和塑性，則應該選用塑性較好的焊縫金屬的強度和塑性，則應該選用塑性較好的焊接材料。焊接材料。n2.2.在許多情況下焊縫金屬性能只需要符合兩種母在許多情況下焊縫金屬性能只需要符合兩種母材的一種，即認為技術要求。材的一種，即認為技術要求。n

7、3.3.焊接材料應具有良好的工藝性能，焊縫成型美焊接材料應具有良好的工藝性能，焊縫成型美觀。觀。n4.4.焊接材料應經濟、易得。焊接材料應經濟、易得。n異種鋼焊接工藝要點異種鋼焊接工藝要點: （主要解決熔合線附近的金屬韌性下降的問題）（主要解決熔合線附近的金屬韌性下降的問題）1.1.異種鋼焊接接頭的設計，應有助于焊縫稀釋率的異種鋼焊接接頭的設計，應有助于焊縫稀釋率的減小，應避免在某些焊縫中產生應力集中。較厚減小，應避免在某些焊縫中產生應力集中。較厚對接時宜用對接時宜用X X形坡口或形坡口或U U形坡口。形坡口。2.2.焊接電流、焊條直徑、焊接速度、焊條擺動方式焊接電流、焊條直徑、焊接速度、焊條

8、擺動方式及焊接層數的選擇，應以減少母材金屬的熔化和及焊接層數的選擇，應以減少母材金屬的熔化和提高焊縫的堆積量為主要原則。提高焊縫的堆積量為主要原則。3.3.當被焊的兩種鋼之一是淬硬鋼時必須預熱，預熱當被焊的兩種鋼之一是淬硬鋼時必須預熱，預熱溫度應根據焊接性差的一方選擇。溫度應根據焊接性差的一方選擇。4.4.復雜結構應先分件組裝焊接，然后復雜結構應先分件組裝焊接，然后 再整體拼裝焊再整體拼裝焊接比整體組裝焊接好接比整體組裝焊接好珠光體鋼與奧氏體不銹鋼焊接n一、一、珠光體鋼與奧氏體不銹鋼的焊接性珠光體鋼與奧氏體不銹鋼的焊接性分析分析 異種鋼之間因為其成分和組織、性能上的差別可異種鋼之間因為其成分和

9、組織、性能上的差別可能很大，所以焊接要比同種金屬困難得多。將珠光體能很大，所以焊接要比同種金屬困難得多。將珠光體鋼鋼(碳鋼和低合金鋼碳鋼和低合金鋼)與奧氏體不銹鋼焊接在一起時，與奧氏體不銹鋼焊接在一起時，由于焊縫金屬是由兩種不同類型的母材及填充金屬熔由于焊縫金屬是由兩種不同類型的母材及填充金屬熔合而成，所以就會產生與焊接同種金屬所不同的一系合而成，所以就會產生與焊接同種金屬所不同的一系列新問題列新問題。n1、焊縫金屬的稀釋n 珠光體鋼與奧氏體不銹鋼焊接時，選擇奧氏體不銹鋼焊絲作填珠光體鋼與奧氏體不銹鋼焊接時，選擇奧氏體不銹鋼焊絲作填充金屬，由于珠光體鋼不含有合金元素（如碳鋼）或合金元素含量充金

10、屬，由于珠光體鋼不含有合金元素（如碳鋼）或合金元素含量很少（如低合金鋼），所以熔化的很少（如低合金鋼），所以熔化的珠光體母材對焊縫金屬中合金元珠光體母材對焊縫金屬中合金元素的含量具有素的含量具有沖沖淡作用，也就是稀釋作用淡作用，也就是稀釋作用。由于熔化的珠光體母材。由于熔化的珠光體母材的稀釋作用的稀釋作用,使焊縫中奧氏體形成元素含量減少，結果使焊縫中奧氏體形成元素含量減少，結果焊縫金屬中可焊縫金屬中可能會出現馬氏體組織，從而惡能會出現馬氏體組織，從而惡化了化了接頭質量，嚴重時甚至可能出現接頭質量，嚴重時甚至可能出現裂紋。裂紋。 焊縫的組織取決于焊縫金屬的成分，在焊接材料確定之后焊縫焊縫的組織取

11、決于焊縫金屬的成分，在焊接材料確定之后焊縫金屬的成分還取決于母材的熔化量，即熔合比金屬的成分還取決于母材的熔化量，即熔合比。熔合比發生變化時。熔合比發生變化時，焊縫金屬的成分和組織都要隨之發生變化，這種變化可以根據舍，焊縫金屬的成分和組織都要隨之發生變化，這種變化可以根據舍夫勒夫勒(Schaeffler)不銹鋼組織圖來進行估計不銹鋼組織圖來進行估計。n圖中橫坐標為鉻（圖中橫坐標為鉻（Cr）當量，即把焊縫金屬中某些合金元素的含量折算）當量，即把焊縫金屬中某些合金元素的含量折算成鉻的相當含量成鉻的相當含量n計算公式為：計算公式為：n（Cr當量當量）=（Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb）%n圖中縱

12、坐標為鎳（圖中縱坐標為鎳（Ni）當量）當量,即把焊縫金屬中某些合金元即把焊縫金屬中某些合金元素的含量折算成鎳的相當含量素的含量折算成鎳的相當含量,其計算公式為其計算公式為:n（Ni當量當量）=（Ni+30C +0.5Mn）% 式中的元素符號為該元素在鋼中的最高含量。當知道了當知道了兩種母材金屬的化學成分后兩種母材金屬的化學成分后,將其分別折算成鉻當量和鎳將其分別折算成鉻當量和鎳當量當量,然后根據鎳當量和鎳當量的值然后根據鎳當量和鎳當量的值,在不銹鋼組織圖上找在不銹鋼組織圖上找出相應的點出相應的點,再根據熔合比再根據熔合比,就能估計出焊縫的組織狀態。就能估計出焊縫的組織狀態。n 以以1Cr18N

13、i9不銹鋼和不銹鋼和Q235低碳鋼為例低碳鋼為例,說明異種鋼說明異種鋼焊接時焊縫金屬的稀釋及焊接材料的選擇。焊接時焊縫金屬的稀釋及焊接材料的選擇。1Cr18Ni9不銹鋼和不銹鋼和Q235低碳鋼的鉻鎳當量值見表低碳鋼的鉻鎳當量值見表1-17。1Cr18Ni9不銹鋼的鉻鎳當量為圖不銹鋼的鉻鎳當量為圖1-14中的中的a點點,Q235低低碳鋼的鉻鎳當量為圖中的碳鋼的鉻鎳當量為圖中的b點點,如果兩種母材熔化量相同如果兩種母材熔化量相同,則焊縫金屬的化學成分為圖中的則焊縫金屬的化學成分為圖中的f點。如不加填充材料點。如不加填充材料,由圖中可以看出由圖中可以看出,由于由于Q235低碳鋼母材的稀釋作用低碳鋼母

14、材的稀釋作用,焊縫焊縫金屬的鉻鎳當量減少金屬的鉻鎳當量減少,使得焊縫得到馬氏體組織。為避免使得焊縫得到馬氏體組織。為避免焊縫得到馬氏體組織焊縫得到馬氏體組織,就必須選用含鉻鎳較高的填充材料就必須選用含鉻鎳較高的填充材料。n表1-171Cr18Ni9不銹鋼和Q235低碳鋼的鉻鎳當量值母 材化學成分（質量分數）（%）鉻當量（%）鎳當量（%）圖上位置（C） （Mn）（Si）（Cr）（Ni）1Cr18Ni9鋼0.071.360.6617.88.6518.7911.42aQ235鋼0.180.440.350.535.62bn 再以手工鎢極氬弧焊為例再以手工鎢極氬弧焊為例,來說明焊縫的稀釋作用及不銹來說明

15、焊縫的稀釋作用及不銹鋼組織圖的具體應用。現分別采用焊絲牌號鋼組織圖的具體應用。現分別采用焊絲牌號H1Cr19Ni9(成分成分18-8型型)、牌號、牌號H1Cr24Ni13(成分成分25-13型型)、牌號、牌號H1Cr26Ni21(成分成分25-20型型)三種焊絲進行焊接三種焊絲進行焊接,該三種焊該三種焊絲的鉻、鎳當量及其在圖上的位置，分別見表絲的鉻、鎳當量及其在圖上的位置，分別見表1-18和圖和圖1-14。n表1-18不銹鋼焊絲的鉻鎳當量值焊絲牌號化學成分（質量分數）（%）鉻當量（%）鎳當量（%）圖上位置（C） （Mn）（Si）（Cr）（Ni）H1Cr19Ni90.071.220.4619.2

16、8.5019.8911.15cH1Cr24Ni130.111.320.4824.812.8025.5216.76dH1Cr26Ni210.181.400.5426.218.8027.0124.90en（1）采用）采用H1Cr19Ni9焊絲焊絲n 此焊絲的鉻鎳當量相當于圖此焊絲的鉻鎳當量相當于圖1-14中的中的c點點,此時焊縫此時焊縫金屬可視為當量成分為金屬可視為當量成分為f點的母材與焊條金屬熔化混合點的母材與焊條金屬熔化混合而成而成,所以當母材金屬熔合比發生變化時所以當母材金屬熔合比發生變化時,焊縫的當量成焊縫的當量成分將沿分將沿fc線段上各點變化線段上各點變化,當母材的熔合比為當母材的熔合比

17、為40%,即即兩種材料在焊縫中各占兩種材料在焊縫中各占20%時時,焊縫的當量成分相當于焊縫的當量成分相當于圖圖1-14中的中的g點；當母材的熔合比為點；當母材的熔合比為30%時時,焊縫的當焊縫的當量成分相當于量成分相當于h點。因此點。因此,當母材的熔合比為當母材的熔合比為30%40%時時,焊縫的組織為奧氏體焊縫的組織為奧氏體+馬氏體。馬氏體。n（2）采用H1Cr24Ni13焊絲此焊絲的鉻鎳當量相當于圖1-14中的d點,如果母材的熔合比為母材的熔合比為40%時時,在fd線段上求得焊縫的位置在j點,則焊縫為含焊縫為含2%鐵素體的奧氏體鐵素體的奧氏體+鐵素體雙相組織。鐵素體雙相組織。n（3）采用 H

18、1Cr26Ni21焊絲此焊絲的鉻鎳當量相當于圖1-14中的e點,如果母材的熔合比為母材的熔合比為30%40%時時,在fe線段上求得焊縫的位置在k點和l點,則焊縫為單相奧氏焊縫為單相奧氏體組織體組織。n 由上述分析可知由上述分析可知,由于由于Q235鋼母材的稀釋作用鋼母材的稀釋作用,使得焊縫的成分使得焊縫的成分和組織都發生了變化。通過選擇不同的焊絲和控制熔合比和組織都發生了變化。通過選擇不同的焊絲和控制熔合比,能在相當能在相當寬的范圍內調整焊縫的成分和組織。寬的范圍內調整焊縫的成分和組織。18-8型的型的H1Cr19Ni9焊絲不焊絲不能滿足要求能滿足要求,焊縫會得到硬脆的馬氏體組織焊縫會得到硬脆

19、的馬氏體組織,要想得到不含馬氏體的要想得到不含馬氏體的焊縫組織焊縫組織,必須用極小的熔合比才行必須用極小的熔合比才行,這在工藝上是非常困難的。這在工藝上是非常困難的。25-20型的型的H1Cr26Ni21焊絲又得到單相奧氏體組織焊縫焊絲又得到單相奧氏體組織焊縫,而容易產生而容易產生熱裂紋。所以比較理想的是熱裂紋。所以比較理想的是選用選用25-13型的型的H1Cr24Ni13焊絲焊絲,此時此時只要把母材的熔合比控制在只要把母材的熔合比控制在40%以下以下,就能得到具有較高抗裂性能就能得到具有較高抗裂性能的奧氏體的奧氏體+鐵素體組織。鐵素體組織。n2、n 珠光體鋼和奧氏體不銹鋼焊接時，珠光體鋼一側

20、熔合線處的液珠光體鋼和奧氏體不銹鋼焊接時，珠光體鋼一側熔合線處的液體金屬由于溫度較低，流動性較差，在液體狀態停留時間較短，體金屬由于溫度較低，流動性較差，在液體狀態停留時間較短，機械力的攪拌作用也較弱。當采用奧氏體不銹鋼做填充材料時，機械力的攪拌作用也較弱。當采用奧氏體不銹鋼做填充材料時，熔化的珠光體鋼母材和填充材料成分相差懸殊，又不能充分相互熔化的珠光體鋼母材和填充材料成分相差懸殊，又不能充分相互混合，所以越靠近熔合線，珠光體鋼母材成分所占的比例越大，混合，所以越靠近熔合線，珠光體鋼母材成分所占的比例越大，也就是被稀釋的越嚴重。靠近珠光體鋼熔合線的這部分被稀釋的也就是被稀釋的越嚴重。靠近珠光

21、體鋼熔合線的這部分被稀釋的焊縫金屬稱為過渡層，它介于珠光體鋼母材和奧氏體不銹鋼焊縫焊縫金屬稱為過渡層，它介于珠光體鋼母材和奧氏體不銹鋼焊縫之間，一般寬度為之間，一般寬度為0.20.6mm0.20.6mm，為馬氏體區。當馬氏體區較寬時，為馬氏體區。當馬氏體區較寬時，會顯著降低焊接接頭的韌性，使用過程中容易出現局部脆性破壞會顯著降低焊接接頭的韌性，使用過程中容易出現局部脆性破壞。因此，。因此，當工作條件要求接頭的沖擊韌性較好時，應選用含奧氏當工作條件要求接頭的沖擊韌性較好時，應選用含奧氏體化元素鎳含量較高的填充材料體化元素鎳含量較高的填充材料。n3、擴散層的形成擴散層的形成n 當焊接接頭在焊后熱處

22、理或高溫條件下工作時，碳當焊接接頭在焊后熱處理或高溫條件下工作時，碳從珠光體鋼母材向奧氏體不銹鋼焊縫擴散。結果在靠從珠光體鋼母材向奧氏體不銹鋼焊縫擴散。結果在靠近熔合線近熔合線珠光體鋼一側形成脫碳層而軟化珠光體鋼一側形成脫碳層而軟化，在，在奧氏體奧氏體不銹鋼焊縫金屬一側形成增碳層而硬化不銹鋼焊縫金屬一側形成增碳層而硬化。脫碳層和增。脫碳層和增碳層的寬度，隨溫度的增高和高溫停留時間的加長而碳層的寬度，隨溫度的增高和高溫停留時間的加長而增大。增大。n 擴散層擴散層是這兩類異種鋼焊接接頭中的薄弱環節是這兩類異種鋼焊接接頭中的薄弱環節, ,由于熔合線兩側金由于熔合線兩側金屬性能相差懸殊，接頭受力時可能

23、引起屬性能相差懸殊，接頭受力時可能引起應力集中應力集中, ,降低接頭高溫持久強降低接頭高溫持久強度和塑性。度和塑性。一般降低一般降低10%20%10%20%左右。為了解決碳遷移問題，可以采取左右。為了解決碳遷移問題，可以采取以下措施阻止碳的擴散：以下措施阻止碳的擴散：n（1 1）焊后焊接接頭盡量不進行熱處理。）焊后焊接接頭盡量不進行熱處理。n（2 2）盡量降低焊件工作溫度和縮短高溫停留時間。）盡量降低焊件工作溫度和縮短高溫停留時間。n（3 3）在珠光體鋼中增加碳化物形成元素）在珠光體鋼中增加碳化物形成元素( (如如CrCr、MoMo、V V、Ti Ti等等), ),而在奧而在奧氏體不銹鋼中減少

24、這些元素。氏體不銹鋼中減少這些元素。n（4 4）提高奧氏體填充材料中的含鎳量。）提高奧氏體填充材料中的含鎳量。n（5 5）用高鎳基焊材預先在珠光體鋼坡口面上堆焊）用高鎳基焊材預先在珠光體鋼坡口面上堆焊68 mm68 mm厚的過渡層厚的過渡層。n4 4、焊接接頭高應力狀態、焊接接頭高應力狀態 這類異種鋼焊接接頭中會產生較大的熱應力這類異種鋼焊接接頭中會產生較大的熱應力, ,其原因是奧氏體鋼母其原因是奧氏體鋼母材和焊縫金屬的線膨脹系數比珠光體鋼母材大材和焊縫金屬的線膨脹系數比珠光體鋼母材大1.51.5倍左右倍左右, ,而熱導率卻而熱導率卻只有珠光體鋼的只有珠光體鋼的1/21/2左右。因此在焊接時，

25、受到迅速加熱和冷卻，必然左右。因此在焊接時，受到迅速加熱和冷卻，必然產生很大的熱應力。同時異種鋼焊接接頭在交變溫度條件工作時，容產生很大的熱應力。同時異種鋼焊接接頭在交變溫度條件工作時，容易形成所謂熱疲勞裂紋。易形成所謂熱疲勞裂紋。 異種鋼接頭通過焊后熱處理來消除焊接殘余應力是不可能的，只能異種鋼接頭通過焊后熱處理來消除焊接殘余應力是不可能的，只能引起應力的重新分布，引起應力的重新分布，這一點與同種金屬的焊接有很大的不同。這一點與同種金屬的焊接有很大的不同。 采用線膨脹系數與珠光體鋼接近且塑性好的高鎳基焊材焊接，使采用線膨脹系數與珠光體鋼接近且塑性好的高鎳基焊材焊接，使熱應力集中在奧氏體鋼側熔

26、合線處，可通過奧氏體不銹鋼的塑性變形熱應力集中在奧氏體鋼側熔合線處，可通過奧氏體不銹鋼的塑性變形，減小熱應力及熱疲勞應力的不利影響。，減小熱應力及熱疲勞應力的不利影響。n二、奧氏體不銹鋼與珠光體鋼的焊接二、奧氏體不銹鋼與珠光體鋼的焊接n1、焊接方法選擇、焊接方法選擇n 這類異種鋼焊接時，選擇焊接方法，除考慮生產和這類異種鋼焊接時，選擇焊接方法，除考慮生產和具體條件外，關鍵是控制具體條件外，關鍵是控制 熔合比，焊接時盡量減小熔合熔合比，焊接時盡量減小熔合比，以降低對焊縫的稀釋作用。使用奧氏體鋼或鎳基合比，以降低對焊縫的稀釋作用。使用奧氏體鋼或鎳基合金填充金屬焊接或堆焊時，各種焊接方法可得到不同的

27、金填充金屬焊接或堆焊時，各種焊接方法可得到不同的熔合比范圍。熔合比范圍。表表1-19奧氏體不銹鋼與珠光體鋼焊接方法熔合比及特點奧氏體不銹鋼與珠光體鋼焊接方法熔合比及特點比較序號焊接方法熔合比（）特點及應用1帶極埋弧堆焊最小主要應用于大面積堆焊2不熔化極氣體保護焊最小（不填充金屬10%）與操作技術和填充金屬數量有關，能在較寬范圍內變化3熔化極氣體保護焊很小變化范圍不大，很適合焊接這類異種鋼4埋弧自動焊較大隨焊接電流變化范圍較大，但過渡層寬度較焊條電弧焊小5焊條電弧焊較小方便靈活，不受焊件形狀限制，這類異種鋼焊接應用最普遍由表由表1-19顯然可知，這類異種鋼焊接采用焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔顯然可

28、知，這類異種鋼焊接采用焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊均比較合適。埋弧自動焊則需注意限制焊接熱輸入量，化極氣體保護焊均比較合適。埋弧自動焊則需注意限制焊接熱輸入量，把熔合比控制在合理的范圍內。把熔合比控制在合理的范圍內。n2、焊接材料、焊接材料n 奧氏體不銹鋼與珠光體鋼焊接時，焊縫及熔合區的組奧氏體不銹鋼與珠光體鋼焊接時，焊縫及熔合區的組織和性能主要取決于填充金屬材料織和性能主要取決于填充金屬材料，焊接時，焊接材料應，焊接時，焊接材料應根據母材種類和工作溫度等條件進行選擇。根據母材種類和工作溫度等條件進行選擇。n（1）克服珠光體鋼對焊縫的稀釋作用）克服珠光體鋼對焊縫的稀釋作用n 由于珠

29、光體鋼對焊縫金屬有稀釋作用，因此，不采用由于珠光體鋼對焊縫金屬有稀釋作用，因此，不采用填充金屬材料（如鎢極氬弧焊）是不允許的，選擇的焊接填充金屬材料（如鎢極氬弧焊）是不允許的，選擇的焊接材料應使焊縫金屬得到的組織基本上是奧氏體或全部是奧材料應使焊縫金屬得到的組織基本上是奧氏體或全部是奧氏體組織。所以氏體組織。所以一般應選擇含鎳量較高，能起到穩定奧氏一般應選擇含鎳量較高，能起到穩定奧氏體組織作用的焊接材料。體組織作用的焊接材料。n（2）抑制熔合區中碳的擴散）抑制熔合區中碳的擴散n 提高焊接材料的奧氏體形成元素，是抑制熔合區中提高焊接材料的奧氏體形成元素，是抑制熔合區中碳擴散最有效的手段。隨著焊接

30、接頭在使用過程中工作碳擴散最有效的手段。隨著焊接接頭在使用過程中工作溫度的提高，要阻止焊接接頭中碳擴散，鎳的含量也必溫度的提高，要阻止焊接接頭中碳擴散，鎳的含量也必須提高。須提高。n對奧氏體不銹鋼與珠光體耐熱鋼焊接時，須嚴格控制熔對奧氏體不銹鋼與珠光體耐熱鋼焊接時，須嚴格控制熔合區的擴散和提高接頭的高溫持久溫度，此有三種類型合區的擴散和提高接頭的高溫持久溫度，此有三種類型的填充金屬。的填充金屬。n1）珠光體型）珠光體型采用一般珠光體類型的低合金耐熱鋼采用一般珠光體類型的低合金耐熱鋼焊接材料所焊成的焊接接頭，高溫工作壽命很短，甚至焊接材料所焊成的焊接接頭，高溫工作壽命很短，甚至在幾千小時后就開始

31、破壞。此外，焊縫中還存在合金馬在幾千小時后就開始破壞。此外，焊縫中還存在合金馬氏體組織，焊接時容易出現裂紋，常溫性能也較差。氏體組織，焊接時容易出現裂紋，常溫性能也較差。 采采用含鈮的珠光體鋼作為中間過渡件用含鈮的珠光體鋼作為中間過渡件。通常是采用含通常是采用含有有V、Nb、Ti等強碳化物形成元素的珠光體鋼，作為中間等強碳化物形成元素的珠光體鋼，作為中間過渡件，用含有過渡件，用含有V、Nb 、Ti等強碳化物形成元素的珠光等強碳化物形成元素的珠光體耐熱鋼焊條，可先在珠光體耐熱鋼坡口一側堆焊過渡層體耐熱鋼焊條，可先在珠光體耐熱鋼坡口一側堆焊過渡層，再用奧氏體不銹鋼焊條（絲）焊接。例如，用，再用奧氏

32、體不銹鋼焊條（絲）焊接。例如，用25-20型型焊條（絲）焊接焊條（絲）焊接2.25Cr-lMo鋼鋼+1Cr18Ni9Ti鋼的異種鋼鋼的異種鋼接頭，在接頭，在600時作長期試驗，由于碳的強烈擴散，最后時作長期試驗，由于碳的強烈擴散，最后拉斷于熔合區。若先用含鈮的拉斷于熔合區。若先用含鈮的2.25Cr-lMo焊條（絲）在焊條（絲）在珠光體鋼一側堆焊過渡層，在同樣試驗條件下，碳的擴散珠光體鋼一側堆焊過渡層，在同樣試驗條件下，碳的擴散程度減弱，持久強度得到提高，最后拉斷于珠光體母材一程度減弱，持久強度得到提高，最后拉斷于珠光體母材一側。側。 n2）奧氏體型）奧氏體型用一般的奧氏體鋼焊條（絲）常常得不用

33、一般的奧氏體鋼焊條（絲）常常得不到滿足要求的持久強度接頭。如用到滿足要求的持久強度接頭。如用E1-16-25Mo6N-16（A502）焊接）焊接12CrMoV+1Cr18Ni9Ti異種鋼時，在異種鋼時，在580、105h的試驗條件下，接頭的持久強度僅為的試驗條件下，接頭的持久強度僅為40MPa。如。如采用含鎳量較高的奧氏體鋼采用含鎳量較高的奧氏體鋼Cr15Ni60Mo6焊條焊條,在同樣試在同樣試驗條件下，接頭的持久強度提高驗條件下，接頭的持久強度提高70MPa。n3）鎳基合金型）鎳基合金型 這是一種應用最廣的焊接材料，重要的這是一種應用最廣的焊接材料，重要的奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼+珠光體耐熱

34、鋼的焊接，幾乎都采用鎳基合珠光體耐熱鋼的焊接，幾乎都采用鎳基合金鋼型焊接材料。金鋼型焊接材料。n常用的鎳基合金鋼型焊接材料需采用直流電源進行焊接，常用的鎳基合金鋼型焊接材料需采用直流電源進行焊接，奧氏體不銹鋼與珠光體耐熱鋼焊接用焊接材料的牌號及化奧氏體不銹鋼與珠光體耐熱鋼焊接用焊接材料的牌號及化學成分，見表學成分，見表1-20。表1-20奧氏體不銹鋼與珠光體耐熱鋼焊接用材料CMnFePSSiCuNiAlTiCrNbMoH1Cr24Ni130.121.0-2.5-0.030.030.60-12.0 -14.0-23.0-25.0-H1Cr24Ni13Mo0.121.0-2.5-0.030.030

35、.60-12.0 -14.0-23.0-25.0-2.0-3.0ERNiCr-3 0.102.5-3.53.00.030.0150.500.5067.0-0.7518.0-22.02.0-3.0-ERNiCrMo-30.100.505.00.020.0150.500.5058.00.400.4020.0-23.03.15-4.158.0-10.0n（3）改變焊接接頭的應力分布）改變焊接接頭的應力分布n 在高溫下工作的異種鋼接頭，如果焊縫金屬的線膨脹系在高溫下工作的異種鋼接頭，如果焊縫金屬的線膨脹系數與奧氏體不銹鋼母材接近，那么高溫應力就將集中在珠數與奧氏體不銹鋼母材接近，那么高溫應力就將集中在

36、珠光體耐熱鋼一側的熔合區內；由于珠光體耐熱鋼通過塑性光體耐熱鋼一側的熔合區內；由于珠光體耐熱鋼通過塑性變形降低應力的能力較弱，所以高溫應力集中在奧氏體不變形降低應力的能力較弱，所以高溫應力集中在奧氏體不銹鋼一側較為有利。因此，這類異種鋼焊接時，最好選擇銹鋼一側較為有利。因此，這類異種鋼焊接時，最好選擇線膨脹系數接近珠光體鋼的鎳基合金材料，如國外常用線膨脹系數接近珠光體鋼的鎳基合金材料，如國外常用Cr15Ni70鎳基材料，作為焊接材料用來焊接上述兩類鋼。鎳基材料，作為焊接材料用來焊接上述兩類鋼。n（4）提高焊縫金屬抗熱裂紋的能力）提高焊縫金屬抗熱裂紋的能力n 珠光體鋼與普通奧氏體不銹鋼珠光體鋼與

37、普通奧氏體不銹鋼(Cr/Ni1)焊接時，為焊接時，為避免出現熱裂紋，在不影響使用性能的前提下，最好使焊避免出現熱裂紋，在不影響使用性能的前提下，最好使焊縫含有縫含有3%7%的鐵素體組織，因此在填充金屬材料中的鐵素體組織，因此在填充金屬材料中要含有一定量的鐵素體形成元素；珠光體鋼與熱強奧氏體要含有一定量的鐵素體形成元素；珠光體鋼與熱強奧氏體鋼（鋼（Cr/Ni1）焊接時，所選用的填充金屬材料應保證焊）焊接時，所選用的填充金屬材料應保證焊縫具有較高抗裂性能的單相奧氏體或奧氏體縫具有較高抗裂性能的單相奧氏體或奧氏體+碳化物組織碳化物組織。如。如18-8型奧氏體不銹鋼和型奧氏體不銹鋼和Q235低碳鋼焊接

38、時低碳鋼焊接時,最好選用最好選用25-13型的型的H1Cr24Ni13焊絲。焊絲。n 綜上所述，奧氏體不銹鋼與珠光體鋼鎢極氬弧焊時，所綜上所述，奧氏體不銹鋼與珠光體鋼鎢極氬弧焊時，所選用的焊絲只有選用的焊絲只有H1Cr24Ni13和和H1Cr26Ni21比較合適，比較合適，它們不僅能克服珠光體鋼對焊縫的稀釋，并且對抑制熔合它們不僅能克服珠光體鋼對焊縫的稀釋，并且對抑制熔合區中碳擴散和改變焊接接頭的應力分布也有利。但區中碳擴散和改變焊接接頭的應力分布也有利。但H1Cr26Ni21只適合焊接熱強奧氏體型鋼，焊接其他類型只適合焊接熱強奧氏體型鋼，焊接其他類型的奧氏體不銹鋼，由于焊縫金屬為單向奧氏體組織，熱裂的奧氏體不銹鋼，由于焊縫金屬為單向奧氏體組織，熱裂傾向大，所以生產上應用較少。而傾向大，所以生產上應用較少。而H1Cr24Ni13焊絲焊接焊絲焊接時，只要把母材金