镍及镍合金的焊接性

出处：按学科分类—工业技术 上海科学技术文献出版社《焊接材料选用手册》第254页（928字）

镍及镍合金焊接的难点主要反映在两个方面，即防止焊接热裂纹和气孔。

1．焊接热裂纹

镍合金焊缝金属对焊接热裂纹有较高的敏感性。由于镍合金系单相奥氏体组织，焊缝中的一些杂质元素和低熔点物质容易在晶界偏析和集聚，在熔池的凝固过程中造成开裂。这些低熔点物质主要是Ni－S和Ni－Si等的化合物与镍形成的共晶体，其熔点大多在1000℃以下。所以为了减少焊接热裂纹产生的概率，应该尽量控制焊缝中硫、磷以及硅、铅等元素的含量，选用纯度高的优质焊接材料，在焊接工艺上应尽可能采用小的焊接规范，保持焊接坡口的高度清洁，采用合理的焊接顺序以及减少焊接应力水平等。

此外，还有一种理论认为，由于在冷却过程中的晶格缺陷造成多边化晶界也是造成焊缝金属产生微裂纹的原因。对于这种裂纹，一般认为，可以在镍基焊材中适当加入铬、锰、钼、钨和铌等合金元素，以抑制多边化的发展，有利于提高焊缝金属的抗热裂能力。

由于镍合金焊缝金属对焊接热裂纹(微裂纹)有较强的敏感性，而这种裂纹通过无损检测又很难发现，故在焊材标准中规定在试样的弯曲面允许有一定量的开裂来加以控制。

2．气孔

镍合金焊缝金属对气孔也比较敏感，这是由于镍合金的固液相温度间距比较小，而且液态金属的流动性也比较差，倘若加上焊缝金属的冷却速度比较快，熔池中的气体来不及逸出，就可能被凝固在焊缝中，造成气孔。而且氧气、二氧化碳和氢气等气体在液态镍中的溶解度比较大，冷却时溶解度明显减少，也是造成气孔的一个原因。此外，如果在焊接坡口中还带有涂料、漆、油脂等脏物，则其分解物更容易进入熔池而产生气孔。所以在焊接镍及镍合金前一定要将坡口清理干净。气体保护焊时，在有条件的情况下，可以在气体中适当加入一些氢气，以提高保护气体的还原性，减少气孔生成。如在焊接材料中适量加入铝和钛，也有利于减少焊缝中的气体。