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1、珠光体钢与奥氏体钢虽都是钛基合金，但两者成分差异较大，实质上属于异种金属的焊接。异种金属焊接时，存在的问题比同种金属焊接复杂。因为除了金属本身物理、化学性能对焊接性带来的影响外，两种金属成分与组织上的差异，在更大程度上会影响接头性能。要注意的是：在制定焊接工艺规程时，对两种母材自身的问题，也需予以解决。一、珠光体钢与奥氏体钢焊接的焊接性珠光体钢与奥氏体钢由于在化学成分、金相组织及力学性能方面的差异，焊接时引起了一系列的特殊困难，为了保证焊接质量，必须考虑以下问题：1.母材对焊缝的稀释，引起焊缝组织与性能的变化焊缝是由填充金属与熔化的两种母材熔合而成，一般来说， 可以认为焊缝金属大体上是搅拌均匀
2、的， 然而由于珠光体钢母材的熔入，必将使填充金属被稀释，引起其成分与组织的变化。可以根据填充金属与母材的成分及熔化比计算出焊缝金属的成分，然后根据铬镍当量用舍弗勒组织图大致推断出焊缝的组织。2.凝固过渡层的形成前面所讲的焊缝化学成分是指焊缝中间部分的平均成分，实际上， 靠近珠光体一侧焊缝边界的成分常常显示出浓度梯度的特征，这是由于在焊接热源作用下，熔池内部和边缘的液态金属在温度、 机械搅拌作用、 液态停留时间上均不同所致。具体表现在： 熔池边缘的液态金属较低、 流动性较差、 液态停留时间较短，机械搅拌作用较弱，导致熔化的母材不能与填充金属充分混合，这部分焊缝中母材熔化金属所占比例较大。因此，
3、在毗邻珠光体钢一侧的熔合线的焊缝金属中，就会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体组织会使脆性增加，塑性显著下降，形成低塑性带，从而降低了焊接结构的可靠性。低塑性带的宽度随所用焊条的不同而异。随焊缝中含Ni 量的增加而减小。对于低温下工作和承受冲击载荷的珠光体钢和奥氏体钢接头，应当选用高镍合金焊条，以减小融合去脆性马氏体层广度和减小熔合线附近冲击韧度降低的幅度。3.碳迁移过渡层的形成在珠光体钢和奥氏体钢焊接或焊后加热时，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
4、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。形成碳扩散迁移的原因：碳在液态铁的溶解度大于在固态铁中的溶解度；在奥氏体中的溶解度大于在铁素体中的溶解度；另外， 奥氏体材料中含有较多的碳化物形成的元素，使碳在其中多以化合状态存在，活度比较低。 综合上述原因，碳必然从溶解度低而活度高的一侧钢向溶解度高而活度低一侧迁移。一般来说， 碳化物形成元素都会降低碳的活度系数，非碳化物形成元素都会增大碳的活度系数，并且在液态与固态中的影响趋势是一致的。但碳在固态时的活度系数要大于液态时的活度系数，这种钢所处状态的影响有
5、时比成分影响还要显著。影响碳迁移过渡层的形成于发展的因素有以下几点：（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影响，即使采用大的线能量，焊后亦不一定出现明显的迁移过渡层。而焊后加热到一定温度，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。担当碳化物形成元素达到一定数量后，继续增加其数量，迁移过渡层就不再加宽。对低碳钢母材脱碳层宽度的影响最
6、为明显，而进一步提高铬量，则影响减小。 此外， 在珠光体钢中增加一定数量的碳化物形成元素如Cr、Mo、V、Ti 等，能有效抑制迁移过渡层的发展。（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，迁移层发展的越。（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。4.接头的复杂应力状态珠光体钢与奥氏体钢焊接时，接头在焊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，不仅在焊后会产生加大的应力残余，经过热处理是无法消除的。二、焊接材料的选用珠光体
7、钢与奥氏体钢焊接时，焊缝及熔合区的组织和性能主要取决于焊接材料。应根据 母材的种类和工作条件选择填充金属，并充分考虑珠光体钢异种钢焊接的前述问题。可归纳为：克服珠光体钢对焊缝的稀释作用；抑制熔合区碳迁移过渡层的形成和发展；抑制凝固过渡层的形成；改善焊接接头的残余应力分布，希望所选用焊接填充金属的热膨胀系数与珠光体钢相近，使高温应力集中在奥氏体钢一侧；提高焊缝金属的抗热裂能力。三、焊接工艺要求1.焊接方法的选择在异种钢焊接时，为了降低母材的稀释作用，应选用熔合比小的焊接方法。不同焊接方法熔合比的变化范围是不同的。带极堆焊和非熔化极气体保护焊可以得到最小的熔合比。焊条电弧焊的熔合比也比较低，而且变
8、化范围小，焊缝成分稳定， 是异种钢接头中应用最多的方法。熔合比的大小主要取决于电流值。埋弧焊时， 电流变化的范围比较宽，熔合比也随之有较大的变化。 因此，焊接异种钢时必须对电流进行严格的控制。在选用的电流恰当的条件下，可以得到与焊条电弧焊相同的熔合比，加之埋弧焊时强烈的搅拌作用，过渡层的宽度可能更窄。2.焊接参数的确定为了降低熔合比，应尽量用小直径的焊条和焊丝，并选用小电流、大电压和快速焊。如果珠光体钢有淬硬倾向，应适应进行预热。3.堆焊过渡层在焊接厚大焊件时，为了防止因应力过高在回火处理或使用过程中在熔合区出现开裂现象，可以再珠光体钢的坡口表面堆焊过渡层。过渡层中应含有较多的强碳化物形成元素，具有较小的淬硬倾向，可用高铬镍奥氏体钢焊条或镍及镍合金电焊条堆焊过渡层。过渡层一般厚69mm。4.珠光体钢与奥氏体钢焊接接头，一般不进行焊后热处理。
