第十章异种钢的焊接.pptx

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1、 1 焊接工艺制定与评定5.异种材料的焊接 2 Contents Page目录页5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点 5.1.1 异种材料的分类和组合 5.1.2 异种材料的焊接性特点5.2 异种钢的焊接 5.2.1 异种钢的焊接性分析 5.2.2 异种钢的焊接工艺特点5.3 不锈复合钢的焊接 5.3.1 不锈复合钢的焊接性分析 5.3.2 焊接材料 5.3.3 复合钢的焊接工艺要点 3 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.1.1 异种材料的分类和组合分类分类 异种材料焊接组

2、合异种材料焊接组合焊接问题焊接问题实例实例1异种钢异种钢焊缝化学成分不均匀、熔合区塑性降低焊缝化学成分不均匀、熔合区塑性降低(脆性层脆性层)、产生裂纹（应力分布不均匀）、产生裂纹（应力分布不均匀）如珠光体钢与奥氏体钢的焊接、如珠光体钢与奥氏体钢的焊接、复合钢的焊接结构等复合钢的焊接结构等2钢与有色金属钢与有色金属氧化导致的未熔合、气孔、裂纹、接头氧化导致的未熔合、气孔、裂纹、接头力学性能低力学性能低 如钢与铝的焊接、钢与铜的如钢与铝的焊接、钢与铜的 焊接等焊接等3异种有色金属异种有色金属氧化性导致的未熔合、脆性相、气孔、氧化性导致的未熔合、脆性相、气孔、裂纹裂纹 如铜与铝的焊接、铝与钛的如铜与

3、铝的焊接、铝与钛的 焊接等焊接等4金属与非金属金属与非金属界面结合（润湿性）差、脆性相、裂纹界面结合（润湿性）差、脆性相、裂纹接头性能下降接头性能下降 如钢与石墨的焊接、金属与陶如钢与石墨的焊接、金属与陶 瓷的焊接、金属间化合物与钢瓷的焊接、金属间化合物与钢 的焊接的焊接表5-1 异种材料焊接的分类、组合及特点 4 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.1.1 异种材料的分类和组合异种钢的焊接 用低碳钢或低合金钢作基层，用不锈钢或有色金属（Ti、Cu、Al）作复层，采用复合轧制、爆炸焊、堆焊等制成的双金属板材。如低碳钢铬

4、钼耐热钢，1Cr18Ni9Ti与高Ni奥氏体钢之间的焊接，这一类实际上属于同种钢焊接构件，但当采用的焊接材料与母材的成分差别较大时，也会产生类似于异种钢焊接中的问题 如珠光体钢铬镍奥氏体钢、珠光体钢高铬铁素体钢（1）（2）（3）母材金相组织相同，但焊缝金属与母材基体合金系及组织 性能不同的异种钢焊接构件 母材金相组织不同的异种钢焊接构件复合钢焊接构件5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点 5 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.1.1 异种材料的分类和组合5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点 用于耐磨的异种金属焊

5、接构件 如高碳钢、各种合金钢、高锰钢、硬质合金等 用于耐热的异种金属焊接构件 如不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金等 用于耐腐蚀的异种金属焊接构件 如不锈钢、镍基合金、铜、铝、钛及其合金等 用于减轻装备重量的异种金属焊接构件 如钛、铝、镁及其合金等，主要用于航空航天、运载火箭等 提高电磁性能的异种金属焊接构件 如银、铜、铍及其合金等，主要用于电子电器等不同用途的异种材料的焊接 6 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.1.2 异种材料的焊接性特点5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点异种材料的焊接 两种或两种以上金属，

6、在一定的工艺条件下焊接成规定设计要求的构件，条件下焊接成规定设计要求的构件，并使形成的接头满足预定的服役要求。异种材料的焊接性 取决于两种材料的组织结构、物理化学性能等，两种材料的这些性能差异越大，焊接性越差。7 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.1.2 异种材料的焊接性特点5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点1、异种焊接材料的问题异种材料焊接的困难异种材料的线膨胀系数不同，容易引起热应力，而且这种热应力不易消除，结果会使接头处产生裂纹或很大的焊接变形。异种材料焊接过程中，由于金相组织的变化以及新生成的组织或化合

7、物，可使焊接接头的性能恶化，给焊接带来很大的困难。异种材料焊接熔合区和热影响区的力学性能较差，特别是塑性和韧性明显下降。由于接头塑韧性的下降以及焊接应力的存在，异种材料焊接接头容易产生裂纹，尤其是焊接热影响区更容易产生裂纹，甚至发生断裂。8 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.1.2 异种材料的焊接性特点5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点影响异种材料焊接性的因素2、异种焊接材料的问题热物理的差异结晶化学性能的差异材料的表面状态 两种材料热物理性能的差异主要是指熔化温度、线膨胀系数、导热系数等的差异，它们将影响焊接

8、热循环过程、结晶条件，降低焊接接头的质量。结晶化学性能的差异主要是指晶格的类型、晶格参数、原子半径、原子的外层电子结构等的差异，也就是通常所说的“冶金学上的不相容性”材料的表面状态，如表面氧化层(氧化膜)、结晶表面层、吸附的氧离子和水份、油污、杂质等，9 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.1.2 异种材料的焊接性特点5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点3、异种材料焊接方法焊条电弧焊：工艺简便，操作灵活，适应性强、薄件用TIG焊，厚件：MIG或MAG焊1）熔焊：应用广泛 焊条电弧焊、气体保护焊、电子束焊、激光焊等

9、应采用小电流、高速焊，或者在坡口一侧或两侧堆焊中间合金过渡层，来降低稀释率，防止互扩散导致的接头部位的成分或组织不均匀。电子束焊、激光焊：热源密度集中，温度高，焊缝窄而深，焊接质量好。2）压焊：压焊基体通常并不熔化，焊接温度低于金属的熔点。有的也加热至熔化状态，然后加压将液态金属挤出，但仍以固相结合而形成接头。电阻焊、冷压焊、扩散焊、摩擦焊等另：钎焊：熔焊方法难连接的陶瓷、复合材料等 10 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.1.2 异种材料的焊接性特点5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点4、异种焊接材料的选用为了

10、改善异种金属焊接性能，对不能形成固溶体的异种金属，可在两种被焊金属之间加能形成固溶体的中间过渡层保证焊接接头的使用性能，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；保证焊缝金属具有一定的致密性，无气孔、夹杂或仅有单个小孔与夹杂，但数量在长度范围内不超过规定值应具有良好的工艺性能，即在焊接接头区内不出现热裂纹和冷裂纹，能够适应各种空间位置的焊接，有一定的生产效率保证焊缝金属具有所要求的特性，包括热强性、耐热性、耐腐蚀性和耐磨性等选用一般原则241 153 11 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.1.2 异种材料

11、的焊接性特点5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点123 应具有良好的工艺性能，即在焊接接头区内不出现热裂纹和冷裂纹，能够适应各种空间位置的焊接，有一定的生产效率；保证焊缝金属具有所要求的特性，包括热强性、耐热性、耐腐蚀性和耐磨性等 为了改善异种金属焊接性能，对不能形成固溶体的异种金属，可在两种被焊金属之间加能形成固溶体的中间过渡层 12 Contents Page目录页5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点 5.1.1 异种材料的分类和组合 5.1.2 异种材料的焊接性特点5.2 异种钢的焊接 5.2.1 异种钢的焊接性分析 5.2.2 异种钢的焊接工艺特点5.3 不锈复合钢的焊接 5.

12、3.1 不锈复合钢的焊接性分析 5.3.2 焊接材料 5.3.3 复合钢的焊接工艺要点 13 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接以奥氏体-珠光体异种钢焊接为例 不但要考虑珠光体钢的焊接问题（冷裂纹、热裂纹、层状撕裂、再热裂纹、HAZ脆化和软化）和奥氏体不锈钢的焊接问题（热裂纹、晶间腐蚀、接头等强性），而且还必须考虑两种钢焊接时产生的新问题。14 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的

13、焊接性分析5.2 异种钢的焊接1、焊缝成分的稀释（熔合比）母材溶入焊缝后使其合金元素比例发生变化：稀释：焊缝中合金元素比例减小 合金化：焊缝中合金元素比例增加稀释或合金化的程度取决于熔合比，即基体金属在焊缝中所占的百分比 应尽量选择熔合比小的焊接方法稀释的焊缝金属中的平均含量可以定性地用下式计算：15 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接1、焊缝成分的稀释（熔合比）16 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性

14、特点5.2 异种钢的焊接 熔合比取决于多种因素：坡口形式、焊接参数和金属的熔化特性、导热性等。坡口角度越大，熔合比越小，熔合比在各堆焊层之间的变化很大；坡口角度越小，熔合比越大，熔合比在各堆焊层之间的变化很小；珠光体钢对焊缝金属的稀释作用：珠光体钢合金元素少，奥氏体不锈钢元素多，在焊接过程中珠光体钢母材的熔化会对焊缝金属有稀释作用，使得焊缝金属中含Ni量、Cr量减少，焊缝金属奥氏体化元素含量减少，可能在焊缝中产生M，使焊缝性能变坏，严重时产生裂纹。17 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2 异种钢的焊接图5-2 奥氏

15、体异种钢的焊缝组织图适于大多数使用条件的焊缝金属成分，奥氏体+3%8%铁素体 18 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接Q235低碳钢+1Cr18Ni9奥氏体钢的焊接 熔合比：3040%图5-4 Q235+1Cr18Ni9焊接舍夫勒图E310-15焊条(e点)：对应k-l段，单相A区，抗裂性较差E309-15焊条(d点)：对应i-j段，A+5%F双相组织，抗裂性较好1Cr18Ni9奥氏体钢为a点，Q235低碳钢为b点，f点为平均成分采用E308-16焊条(c点)：对应g-h

16、段，A+M组织 19 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2 异种钢的焊接5.2.1 异种钢的焊接性分析 20 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接2、熔合过渡区的形成（1）熔合区马氏体脆性层 焊接珠光体钢与奥氏体钢接头时，熔池边缘的液态金属温度较低，流动性较差，导致熔化的母材与填充金属不能充分地混合。在靠近珠光体钢一侧熔合线的焊缝金属中，形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层。过渡层中的高硬度马氏

17、体组织会使脆性增加，塑性显著下降，从而降低了焊接结构的可靠性。熔合区马氏体层的宽度与焊接工艺和填充材料有关 21 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接2、熔合过渡区的形成图5-5 低碳钢与Cr25-Ni20焊缝熔合区附近合金元素的分布焊缝Cr、Ni含量较低，快冷时可能形成M焊缝Cr、Ni含量较高，单相奥氏体 22 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接图5

18、-5 Cr5Mo-Ni13焊缝熔合区附近合金元素的分布Cr5Mo-Ni13焊缝熔合区附近合金元素的分布 23 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接(a)母材比例的变化(b)合金元素质量分数的变化图5-7 在奥氏体焊缝靠近碳钢一侧的过渡层 离熔合线越近，珠光体钢的稀释作用越强烈，过渡层中Cr、Ni含量越少，一般情况下，过渡层Ni的质量分数5%6%，将产生马氏体组织 24 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特

19、点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接 奥氏体焊缝中Ni含量对马氏体脆性层宽度的影响图 8-8马氏体脆性层的宽度与Ni含量成反比 对于低温下工作和承受冲击载荷的珠光体和奥氏体异种钢接头，应选用Ni含量较高的焊条，以较小熔合区马氏体脆性层的宽度和冲击韧性降低的幅度。25 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接（2）碳扩散迁移层 定义：异种钢在焊接过程中，存在碳的扩散迁移，碳从低合金母材向高合金的焊缝中迁移，在低合金一侧的母材上形成脱碳层，在高合金焊缝一侧形成增碳层

20、，这种脱碳层和增碳层总称为碳扩散迁移层。碳原子扩散能力很强，其扩散性比其他溶质元素大104106倍；碳在Fe中的扩散系数比在Fe中大，碳将由溶解度低而扩散系数高的铁素体相母材向奥氏体相焊缝中扩散。碳在液态铁中的溶解度大于固态铁中的溶解度，碳将由溶解度低的固态母材相溶解度较高的熔池过渡；奥氏体焊缝比珠光体母材含有更多的碳化物形成元素，促使碳原子扩散到焊缝中，形成稳定的碳化物。形成原因：碳化合物形成元素的差别 26 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接奥氏体珠光体钢焊接碳扩散迁

21、移层危害：珠光体钢奥氏体钢焊缝脱碳层增碳层熔合区 在熔合区的靠珠光体钢一侧，出现脱碳层，由于碳元素的减少，珠光体将转变成铁素体而软化；在靠奥氏体焊缝一侧产生增碳层。增碳层中的碳除溶入焊缝以外，剩余的碳以Cr的碳化物形态在晶界处析出，使硬度增加，塑性降低。随着碳扩散的发展，接头在熔合区发生脆性断裂的倾向增大。高温下长期运行过程中，在增碳层容易产生晶间腐蚀 27 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2 异种钢的焊接化学成分对碳扩散迁移层的影响：Cr：强碳化物形成元素，焊缝金属中Cr的质量分数从0.6%增加到5时，显著增大珠

22、光体母材脱碳层的宽度，进一步提高Cr的含量影响减小；Ni：焊缝金属中Ni具有石墨化作用，能有效地阻止碳的迁移，显著减小脱碳层的宽度，同时也减小了焊缝一侧增碳层宽度；珠光体母材中含一定量的碳化物形成元素（Cr、Ti、V、Nb、W等）时，能显著减弱碳的扩散迁移；防止碳扩散迁移层措施：1）尽量降低加热温度并缩短高温停留时间；2）采用隔离层 用含碳化物形成元素（Cr、V、Nb、Ti）的焊条或高Ni奥氏体焊条，预先在珠光体钢一侧坡口上堆焊一隔离层，以防止珠光体钢中的碳向熔合区迁移。3）采用Ni含量高的填充材料 选用Ni基焊条或Ni含量高的焊丝可显著减少增碳层或脱碳层宽度。28 5.3 不锈复合钢的焊接1

23、.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接2、熔合过渡区的形成（3）接头区应力状态 奥氏体珠光体图5-9 异种钢焊接接头的残余应力 奥氏体钢的线膨胀系数比珠光体钢大30%50%，热导率却只有珠光体钢的1/3。在焊后冷却、热处理及使用中，在熔合区附近产生很大的应力，奥氏体焊缝受拉应力，珠光体钢母材受压应力。焊后回火处理，并未能消除焊接残余应力接头在回火加热冷却过程中，产生回火残余应力危害：接头在交变温度下工作时，沿珠光体钢一侧熔合区产生热疲劳裂纹，导致接头断裂 29 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及

24、影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.1 异种钢的焊接性分析5.2 异种钢的焊接预防措施:选用与珠光体钢线膨胀系数相近且塑性好的Ni基合金作为焊接材料，如Cr15Ni70镍基合金，使焊接应力集中在焊缝与奥氏体钢母材一侧，而奥氏体钢的塑性变形能力强，能够承受住较大的应力；严格控制冷却速度，焊后缓冷，尽可能减小焊接变形及应力；焊接接头设计时，尽可能将其安排在没有剧烈温度变化的位置。30 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.2 异种钢的焊接工艺5.2 异种钢的焊接焊接方法焊条电弧焊、

25、气体保护焊 选择焊接方法除考虑生产条件和生产效率外，还应考虑选择熔合比最小的焊接方法，要保持珠光体钢坡口面熔深最小。焊接材料选用原则：应克服珠光体钢对焊缝金属稀释带来的不利影响；抑制碳化物形成元素的不利影响；保证接头力学性能和使用性能；保证良好工艺性能和生产效率；尽可能降低成本。一般选用Cr25-Ni13系焊条，如E309-15、E309-16等 31 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2.2 异种钢的焊接工艺5.2 异种钢的焊接 为了防止熔合区脆性层，在珠光体钢一侧坡口面上堆焊一层Cr23Ni13过渡层；为了防止碳

26、迁移层的产生，可采用含碳化物形成元素（Cr、V、Nb、Ti）的焊条氏体焊条，预先在珠光体钢一侧坡口上堆焊一隔离层，再用奥氏体焊条堆焊第二隔离层。过渡层堆焊法 利用高合金焊接材料直接完成珠光体与奥氏 体的焊接，通过选择焊接材料可以避免马氏体组织的产生；直接施焊法 隔离层堆焊法焊接 方式焊接工艺要求 为了降低熔合比，减少焊缝金属被稀释，应采用大坡口、小电流、快速多层焊等工艺；由于接头两侧母材的线膨胀系数不同，借助适当的系统设计和接头布置以改变应力分布。长焊缝应分段跳焊；如果珠光体钢淬硬倾向大，焊前应进行预热，预热温度应按珠光体钢来确定，比同种珠光体钢焊接时预热温度要略低一些。32 5.3 不锈复合

27、钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2 异种钢的焊接广泛用于不锈钢管与低合金钢管的焊接图5-10 在珠光体钢一侧堆焊隔离层 33 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.2 异种钢的焊接表 5-4 奥氏体珠光体钢焊接过程中的问题、产生原因及防止措施 34 Contents Page目录页5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点 5.1.1 异种材料的分类和组合 5.1.2 异种材料的焊接性特点5.2 异种钢的焊接 5.2.1 异种钢的焊接性分析 5.2.2 异种钢

28、的焊接工艺特点5.3 不锈复合钢的焊接 5.3.1 不锈复合钢的焊接性分析 5.3.2 焊接材料 5.3.3 复合钢的焊接工艺要点 35 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.3 不锈复合钢的焊接5.3 不锈复合钢的焊接 不锈复合钢板是由较厚的珠光体钢与较薄的不锈钢经轧制、爆炸等工艺加工成双金属板。珠光体钢部分为基体，多为碳钢或低合金钢主要满足强度和刚度要求，成本较低；不锈钢为复层，与工作介质相接触，如Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti主要满足耐蚀性，复层占总厚度10-20%。石油化工，常压塔、减压塔、分馏塔

29、等应用领域 复合钢板的焊接过程，一般是复层和基层分开各自进行焊接，焊接的主要问题在于基层与复层交接处的过渡层焊接。焊接问题 焊缝容易产生结晶裂纹 热影响区易产生液化裂纹 熔合区脆化 36 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.3.1 不锈复合钢的焊接性分析5.3 不锈复合钢的焊接影响因素 结晶区间的影响 稀释率的影响基层钢板含碳量高于复层，复层受基层的稀释作用，使异质焊缝中奥氏体元素减少，含碳量增加，焊缝结晶时产生微裂纹；基层钢板含碳量高于复层，复层受基层的稀释作用，使异质焊缝中奥氏体元素减少，含碳量增加，焊缝结晶时产生

30、微裂纹；（1）焊缝容易产生结晶裂纹 复合焊缝金属在结晶过程中冷却到固相线附近的高温时，液态晶界在焊接应力作用下易产生结晶裂纹。37 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点严重稀释率导致裂纹的预防措施：5.3 不锈复合钢的焊接 若焊接材料选择或焊接工艺选择不当时，复合钢基层与复层的过渡层焊缝可能被严重稀释，形成马氏体淬硬组织。在化工容器中，复层总是处于容器内部，基层受拉应力，复层受压应力的状态。过渡层焊缝的淬硬组织对产生裂纹很敏感。因此，焊接过渡层时，要使用Cr、Ni当量较高的焊接材料，以保证焊缝金属为奥氏体和一定量的铁素体组

31、织，以提高抗裂性，使之即使受到基层的稀释，也不会产生马氏体淬硬组织。38 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.3 不锈复合钢的焊接5.3.1 不锈复合钢的焊接性分析（2）热影响区易产生液化裂纹 复合钢焊接时，奥氏体热影响区由于受热循环的作用，低熔点杂质或共晶物发生液化，产生液化裂纹。预防措施 合理选择填充材料，如Cr、Ni当量较高的焊接材料；正确控制焊接工艺，控制焊接热输入 39 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.3 不锈复合钢的焊接5.3.

32、1 不锈复合钢的焊接性分析（3）熔合区脆化碳迁移的影响，焊接时碳由低Cr的基层钢板向高Cr的不锈钢复层焊缝金属扩散迁移，在基层和复层的过渡层焊缝熔合区形成增碳层和脱碳层，引起脆化或软化。结构钢焊条的影响，用E4303或E4315焊接基层钢板时，热循环使复合不锈钢中的合金元素渗入焊缝，在熔合区附近产生马氏体淬硬组织；不锈钢焊条的影响，用E308-16或E347-15焊接复层奥氏体不锈钢时，容易熔化基层钢板，使焊缝金属成分稀释，焊缝金属组织为奥氏体+马氏体组织，使塑性和耐蚀性降低，熔合区脆性增加；隔离焊缝：为了防止碳迁移，可在基层和复层之间采用“隔离焊缝”。常选用含Nb的铁素体焊条在基层钢板上焊接

33、“隔离焊缝”，然后用奥氏体钢焊条焊接复层，最后用结构钢焊接基层。预防措施 40 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.3.2 焊接材料5.3 不锈复合钢的焊接表 8-5 不锈复层钢板焊接材料的选用 复合钢板的基层（碳钢或低合金钢）和复层（奥氏体不锈钢）分别选用各自适用的焊接材料进行焊接。基层和复层交接的过渡区：必须考虑基层的稀释作用，应选用Cr、Ni当量较高的奥氏体焊接材料，以免出现马氏体淬硬组织。41 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.3.3

34、 复合钢的焊接工艺要点5.3 不锈复合钢的焊接1）焊接方法 焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、CO2气体保护焊 常用氩弧焊焊接复层和过渡层，用埋弧焊和焊条电弧焊焊接基层。2)坡口形式 薄板可用I型坡口；厚板可用V、U、X、V和U型复合坡口；双面焊尽可能采用X型坡口 去掉复层金属坡口：也可以在接头背面一小段距离内进行机械加工，去掉复层金属，以确保焊第一道基层焊道不受复层金属的过大稀释 图513 去掉复层金属的复合钢板焊接坡口形式 42 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.3 不锈复合钢的焊接5.3.3 复合钢的焊接工艺要点 3

35、）焊接顺序 先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层 保证焊接接头具有较好的耐蚀性图513 复合钢板焊接顺序 采用从基体侧施焊，将复层面焊缝磨光，在上面堆焊。基层与复层各自采用各自合适的焊材 基层复层的过渡区应选用Cr、Ni含量足够的奥氏体填充金属来焊接过渡区防止出现淬硬组织 43 5.3 不锈复合钢的焊接1.1 焊接性及影响因素5.2 异种钢的焊接5.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点5.3 不锈复合钢的焊接5.3.3 复合钢的焊接工艺要点 4）焊后热处理 不锈复合钢热处理时，复合交接面上会产生碳元素从基层想复层的扩散，并随温度升高，保温时间延长而加剧。不锈复合钢的焊接接头，一般不进行复层的固溶处理，也不进行消除应力热处理。对于极厚的复合钢的焊接中，在基层焊完后进行消除焊接残余应力热处理，再焊过渡层和复层。也可采用喷丸处理复合钢的不锈钢部分，使材料表面形成残余压缩应力，从而防止应力腐蚀裂纹的发生。