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1、高温合金的焊接性分析高温合金的焊接性分析 焊接裂纹 随着使用温度的升高，高温合金合金化程度越来越高，使得其具有较高的焊接裂纹敏感性。结晶裂纹、液化裂纹和应变时效裂纹。焊缝气孔 镍基高温合金熔化后的液体粘度大、若焊接坡口清理不彻底，容易导致焊缝中产生气孔。高温合金的焊接性分析高温合金的焊接性分析 组织不均匀 焊缝冷却速度快、由于晶内偏析形成层状组织，温度超过1150、热影响区晶粒粗化、析出有害相，强化相及碳化物的溶解和转变。性能变化 焊缝区高温合金的焊接性分析高温合金的焊接性分析 结晶裂纹高温合金的裂纹敏感性 结晶裂纹敏感性程度 固溶强化高温合金：较小的结晶裂纹敏感性，裂纹敏感系数K10%，适于
2、制造复杂形状的焊接构件。固溶强化型高温合金中的强化元素W、Mo、Cr、Co、Al等在Ni中溶解度很大，几乎全部溶入基体，形成面心立方固溶体。焊接过程中不发生相变，故对结晶裂纹无直接影响。裂纹敏感系数，十字搭接裂纹试验法，热裂纹敏感性试验方法评价对象：裂纹长度/焊缝长度*100%高温合金的焊接性分析 结晶裂纹高温合金的裂纹敏感性 防止结晶裂纹措施 微量元素聚集于晶界，形成低熔点共晶组织，导致裂纹敏感性增大。S、P、C、B明显增加裂纹敏感性；Si、Mg稍微增大裂纹敏感性。高温合金的焊接性分析 结晶裂纹高温合金的裂纹敏感性 结晶裂纹敏感性程度 铝钛含量较低（4%）的沉淀强化高温合金：中等结晶裂纹敏感
3、性，裂纹敏感系数K=10%15%，属于可焊合金，适于制造结构简单的焊接件。铝钛含量高的沉淀强化合金：较大的结晶裂纹敏感性，裂纹敏感系数K15%，属于难焊合金，不适于制造熔焊的焊接构件。高温合金的焊接性分析 结晶裂纹高温合金的裂纹敏感性 结晶裂纹敏感性程度 制定焊接工艺时，选用较小的焊接电流，降低热输入量，改善熔池结晶形态，减小枝晶偏析；采用抗裂性优良的焊丝；尽量在固溶状态或淬火状态下焊接。高温合金的焊接性分析 液化裂纹高温合金的裂纹敏感性 液化裂纹的倾向 高温合金含合金元素较多，大部分合金具有液化裂纹的倾向，随着合金元素含量增加，合金液化裂纹越显著。液化裂纹的部位 产生在近缝区，沿晶开裂。高温
4、合金的焊接性分析 液化裂纹高温合金的裂纹敏感性 液化裂纹的形成 强化元素在晶界形成碳化物，其中部分为共晶组织，也有部分相发生溶解。焊接时，靠近熔池的近缝区迅速加热到固-液相区温度，晶界上的共晶体和某些相来不及发生平衡转变，在晶界上形成液态薄膜，造成晶界液化。晶界液膜在拘束应力作用下被拉裂形成液化裂纹。液化裂纹的防止 尽量降低热输入、减小过热区和母材高温停留时间。高温合金的焊接性分析 应变时效裂纹高温合金的裂纹敏感性 应变时效裂纹的形成 高温合金在焊后热处理或者高温服役过程中，在熔合线附近产生的一种沿晶裂纹。应变时效裂纹的成因 焊接残余应力和拘束应力时效过程中的塑性损失。应变时效裂纹的敏感性 手
5、工氩弧焊：裂纹敏感性最大。电子束焊：裂纹敏感性最小。高温合金的焊接性分析 应变时效裂纹高温合金的裂纹敏感性 应变时效裂纹的防止 选择含Al、Ti较低，或用Nb代替部分Al、Ti的高温合金。选用合理的接头形式和焊缝分布，减少焊接件的拘束度。调节焊接热循环，避免热影响区中碳化物产生相变而引起的脆性。焊后对焊缝和热影响区进行合理的锤击或喷丸处理，在消除拉应力的同时形成压应力状态。高温合金的焊接性分析 固溶强化高温合金接头组织的不均匀性p 固溶强化高温合金的组织比较简单 焊缝金属：熔池冷却速度快，晶内偏析形成层状组织。偏析严重时在枝间形成共晶组织；热影响区：沿晶界局部熔化和晶粒长大，在焊缝两侧形成两条
6、粗晶带。焊缝区层状组织 粗晶区的粗晶带高温合金的焊接性分析 沉淀强化合金和铸造高温合金接头组织的不均匀性p 沉淀强化合金和铸造高温合金的组织比较复杂p 焊缝金属：经历熔化凝固过程，原或相、碳化物相、硼化物相等溶入基体，形成单一的固溶体。焊缝冷速快，形成树枝状晶，在树枝状晶间和主轴之间存在较大成分偏析，焊缝中产生共晶成分的组织。p 热影响区：焊接热循环区域引起、相强化相溶解、碳化物相转变，影响合金高温性能。高温合金的焊接性分析 与母材相比，要求高温合金接头具有同样的抗氧化、耐腐蚀、高温强度、塑性、疲劳性能。焊接接头等强性：常用接头强度系数K表征。焊接接头的等强性 接头强度系数：K=接头抗拉强度/母材抗拉强度高温合金的焊接性分析焊接接头的等强性 接头强度系数影响因素：p 强化相和碳化物相溶解，热影响区形成弱化区。p 合金类型和焊接方 固溶强化型高温合金：手工/自动氩弧焊的K为90-95%；电子束焊的K为95-98%。沉淀强化型高温合金的K普遍较低，氩弧焊的为82-90%。p 焊后经固溶和时效处理后接头强度接近母材的水平。