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电子束焊接 几种材料的焊接 简介： 　　在熔焊方法中，真空电子束焊接是材料可焊接性较好的焊接方法之一。常用的金属、合金、金属间化合物等都可以采用电子束焊接结构，并且焊接接头与其他熔焊方法相 ... 在熔焊方法中，真空电子束焊接是材料可焊接性较好的焊接方法之一。常用的金属、合金、金属间化合物等都可以采用电子束焊接结构，并且焊接接头与其他熔焊方法相比具有更佳的力学性能。　　 1钢　　 (1)低碳钢低碳钢易于焊接。与电弧焊相比，焊缝和热影响区晶粒细小。焊接沸腾钢时，应在接头间隙处夹一厚度为0．2—0．3mm的铝箔，以消除气孔。半镇静钢焊接有时也会产生气孔，降低焊接速度、加宽熔池也有利于消除气孔。　　 (2)合金钢这些钢材电子束焊接的焊接性与电弧焊类似。经热处理强化的钢材，在焊接热影响区的硬度会下降，采用焊后回火处理可以使具硬度回升。　　 焊接刚性大的工件时，特别是基本金属已处于热处理强化状态时，焊缝易出现裂纹。合理设计接头时焊缝能够自由收缩；采用焊前预热、焊后缓冷以及合理选择焊接条件等措施可以减轻淬硬钢的裂纹倾向。对于需进行表面渗碳、渗氮处理的零件，一般应在表面处理前进行焊接。如果必须在表面处理后进行焊接，则应先将焊缝区的表面处理层除去。　　 w(C)低于0．3％的低合金钢焊接时，不需要预热和缓冷。在工件厚度大、结构刚性强时，需预热到250～300℃。对焊前已进行过淬火和回火处理的零件，焊后回火温度应略低于原回火温度。轻型变速箱的齿轮大多采用电子束来焊接组合。齿轮材料是20CrMnTi或16CrMn，焊前材料处于退火状态，焊后进行调质和表面渗碳处理。　　 合金高强度钢的w(C)高于0．30％时，应在退火或正火状态下焊接，也可以在淬火加上火处理后焊接。当板厚大于6mm时，应采用焊前预热和焊后缓冷，以免产生裂纹。　　 对于：w(C)大于0．50％的高碳钢，用电子束焊接时，开裂倾向比电弧焊低。轴承钢也可用电子束焊接，但应采用预热和缓冷。　　 (3)工具钢　工具钢的电子束焊接接头性能良好，生产率高。例如4Cr5MoSiV钢焊前硬度为50HRC，厚度为6mm；焊后进行550℃正火，焊缝金属的硬度可以达到56～57HRC，热影响区硬度下降到43～46HRC，但其宽度只有0．13mm。　　 (4)不锈钢不锈钢的电子束焊接性较好，电子束焊接设备通常以不锈钢的最大焊接深度及焊缝深宽比作为设备焊接能力的标志。　　 奥氏体钢的电子束焊接接头具有较高的抗晶间腐蚀的能力，这是因为高的冷却速度可以防止碳化物的析出。　　 马氏体钢可以在任何热处理状态下焊接，但焊后接头区会产生淬硬的马氏体组织，而且随着含碳量的增加和焊接速度的加快，马氏体的硬度将提高，开裂敏感性也较强。　　 沉淀硬化不锈钢焊接接头的力学性能较好。含磷高的沉淀硬化不锈钢的焊接性差。半奥氏体钢，例如17—7PH和PHl4—8Mo，焊接性很好，焊缝为奥氏体组织。降低半马氏体钢的碳含量可以降低马氏体的硬度，改善其焊接性。　　 2铝和铝合金　　 焊前应对接缝两侧宽度不小于10mm的表面应用机械和化学方法做除油和清除氧化膜处理。　　 铝合金的熔点低，焊接时，合金中的一些元素气化而产生焊缝气孔，在高速焊时尤为明显。表１列出了常用铝合金的焊接条件。　　 为了防止气孔和改善焊缝成形，对厚度小于40mm的铝板，焊接速度应在60～120cm／min；对于40mm以上的厚铝板，焊接速度应在60cm／min以下。 　　 表１　推荐使用的铝合金焊接条件 利用电子束扫描焊接或将焊缝用电子束再熔化—次，有利于消除焊缝气孔，改善焊缝成形。添加焊丝可改善焊缝成形，补偿合金元素(Mn、Mg、Zn、Li等)的蒸发，消除焊缝缺陷，还可降低裂纹倾向，采用高速来焊接热硬铝合金对于减小软焊缝的宽度和热影响区的宽度是有好处的。　　 3钛和钛合金　　　 钛是—种非常活泼的金属，所以应在良好的真空条件下(1.33X10—2pa)进行焊接，电子束焊接是钛及钛合金理想的焊接方法。氢气孔是熔化焊接钛时最常见的缺陷。预防措施是降低熔池中氢含量和保证良好的结晶条件，例如焊前焊缝进行化学清洗和刮削，施加重复焊道，焊接速度低于30cm／min以下。　　 用碱或碱土金属的氟化物为基的熔剂对熔池进行冶金处理对消除气孔很有效，例如将氟化钙加入熔池，可以消除30mm厚钛合金焊缝中的气孔。　　 TC4是一种常用的钛合金，它可以在退火或固熔时效条件下焊接。焊后接头强度与基体金属相差无几，断裂韧度略差，疲劳强度可达到基体金属的95％。　　4铜和铜合金　　 由于铜的导热性好，焊接热源的热量易散失，因此用能量密度高的电子束焊接铜具有突出的优点。对于40mm厚的铜板，采用电子束焊接所需要的热输入是自动埋弧焊所需热输入的1／5—1