八方钢的异种材料焊接工艺全解.doc

河南工程学院《压力焊》考查课 专业论文 八方钢的异种材料焊接工艺 学生姓名： 郭锦鹏 学 院： 机械工程学院 专业班级： 材料成型及控制工程1241 专业课程： 压焊方法及设备 任课教师： 陈丹 2015 年 11 月 11 日 八方钢的异种材料焊接工艺 八方钢简介 本处八方钢将用于工程结构件，八方钢即为截面为正八面体的的实心钢，和管状钢不同。生产原材料：1000mm长20钢+300mm长1Cr18Ni9 八方钢规格要求：长度为1300mm；外接圆直径为80mm。 生产方法：可由80mm圆柱体切削加工而成。如图1所示。 图1 八方钢工件截面图 原料供货 经上网及实地查找，通过材料质量以及价格方面综合考虑，确定供货企业为深圳市华镍特种合金有限公司。 深圳市华镍特种合金有限公司简介：华镍特种合金有限公司是中国一家降低用户金属材料成本的公司，总部位于深圳。公司主要产品有高温耐腐蚀合金.耐高温耐腐蚀毛细管，精密合金.膨胀合金.软磁合金.永磁合金.特殊不锈钢.双相钢.焊材等。 材料化学成分如下： 碳 C ：≤0.15%　　硅 Si：≤1.00%　　锰 Mn：≤2.00%　　硫 S ：≤0.030%　　磷 P ：≤0.035%　　铬 Cr：17.00～19.00%　　镍 Ni：8.00～10.00% 1Cr18Ni9经冷加工有高的强度，但伸长率比1Cr17Ni7稍差。建筑用装饰部件。提高切削性，耐烧性。最适用于自动车床。螺栓、螺母。不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性，所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可满足建筑师和结构设计人员的需要。耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。[1]?又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到12%左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（ 自钝化膜），可阻止钢的基体进一步腐蚀。除铬外，常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。 现代异种材料焊接简介 现代工程结构中不仅需要对大量的同种材料进行焊接，也需要对相当数量的异种材料进行焊接。采用异种材料制造的焊接结构，不仅能满足不同工作条件对材质提出的不同要求，而且可节约大量的优质贵重材料，降低成本，充分发挥不同材料的性能优势。近年来，异种材料焊接结构在机械、化工、电力及核工业等行业得到广泛应用，对异种材料的焊接也越来越受到重视根据金相组织，钢材可以分为珠光体钢(碳钢和低合金钢)、铁素体钢和铁素体-马氏体钢（高铬钢）、奥氏体钢和奥氏体-铁素体钢（铬镍钢）三大类。于珠光体钢与奥氏体钢的物理性能、化学成分（尤其是含Cr量）存在差异，其焊接时存在如下三大问题：⑴?焊缝成分稀释⑵?熔合区性能恶化（包括形成凝固过渡层和碳迁移过渡层）⑶?接头应力复杂。 确定焊接方法 1Cr18Ni9钢的焊接特性 1Cr18Ni9奥氏体不锈钢和低碳钢的物理性能如表1： 1Cr18Ni9奥氏体不锈钢和低碳钢的力学性能如表2： (1)1Cr18Ni9奥氏体不锈钢的导热系数大约只有低碳钢的一半,而线膨胀系数却大得多,所以焊后在接头中会产生较大的焊接内应力。 (2)1Crl8Ni9奥氏体不锈钢中的成分,如碳、硫、镍等会在熔池中形成低熔点共晶。如硫与镍形成的Ni3S2熔点为645℃,而Ni—Ni3S2共晶的熔点只有625℃。 (3)1Cr18Ni9奥氏体不锈钢的液、固相线的区间 较大,结晶时间较长,且奥氏体结晶的枝晶方向性强,所以杂质偏析现象比较严重。[2]? 综上所述,1Cr18Ni9奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生焊接热裂纹,包括焊缝的纵向和横向裂纹、火口裂纹、打底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等。 焊接接头的晶间腐蚀 晶间腐蚀发生于晶粒边界,所以叫晶间腐蚀。它是奥氏体金属最危险的破坏形式之一。不锈钢具有抗腐蚀能力的必要条件是含铬量大于12%。当含铬量小于12%时,就会失去抗腐蚀能力。奥氏体 不锈钢就是由于晶界处形成贫铬区(含铬量小于12%)而造成的。其原因是奥氏体不锈钢处在450℃～850