珠光体钢与奥氏体钢的焊接

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第605页（2163字）

1．珠光体钢与奥氏体钢的焊接性

(1)焊缝易出现脆性马氏体组织。

(2)在毗邻珠光体钢一侧熔合区的焊缝金属中，形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层，降低熔合区塑性。

(3)碳的扩散迁移对接头的常温和高温瞬时强度的不良影响较小，但对持久强度影响较大，而且断裂大部分发生在熔合区脱碳层上，在高温下长期运行，脱碳层上还容易产生晶间腐蚀。

采用含强烈碳化物形成元素的珠光体钢做过渡段；在珠光体钢焊接坡口上堆焊一层保护性过渡层；采用镍基焊接材料等工艺措施可以防止或减小扩散层。

(4)产生热应力，热应力是影响接头强度和产生热疲劳的重要原因。

2．焊接工艺

(1)焊接方法 珠光体钢与奥氏体钢焊接时，一般常规的焊接方法均可采用。选择焊接方法除考虑生产条件和生产效率外，还应考虑选择熔合比最小的焊接方法。

(2)焊接工艺的一般要求 焊接珠光体钢与奥氏体钢异种接头时，为了降低熔合比，减少焊缝金属被稀释，应采用大坡口、小电流、快速、多层焊等工艺。由于线膨胀系数不同，借助适当的系统设计和接头布置以改变应力分布。长焊缝应分段跳焊。

(3)焊接材料 一般遵循如下原则选择焊接材料：能克服珠光体钢对焊缝金属稀释作用带来的不利影响；抑制碳化物形成元素的不利影响；保证接头使用性能，包括力学性能和综合性能；接头内不产生冷、热裂纹；良好工艺性能和生产效率，尽可能降低成本。

根据焊接接头的预期使用条件，在考虑稀释对焊缝金属成分的影响后，选用合适的填充金属。中温作业，即使用温度低于427℃时，一般不采用奥氏体不锈钢填充金属，而用Ni－Cr－Fe填充金属。多道焊时，根据各焊道稀释的变化，可采用多种填充金属。

采用不锈钢填充金属时，为使珠光体侧焊缝金属中产生奥氏体加铁素体组织，并减小熔合区塑性降低，可在珠光体钢坡口面先用含镍量高的奥氏体焊条堆焊，然后加工，再用含镍量低的奥氏体焊条焊接接头，以提高焊缝金属抗热裂性能，降低焊接成本及改善焊接工艺性。

用于371℃以上的珠光体钢与奥氏体钢异种接头，通常采用镍合金做填充金属。这类填充金属用于在温度周期变化中工作的过渡接头有下列优点：能容许多种母材稀释而不产生对裂纹敏感的组织；对碳的溶解度低，可减少碳从低合金钢迁移到焊缝内部。

当选用的镍合金填充金属(如ERNiCr－3)的线膨胀系数接近于低合金钢(如2．25Cr－1Mo)母材时，焊缝界面处产生的应力比用奥氏体不锈钢填充金属时小得多，同时界面处的金属具有足够的抗氧化能力和高的蠕变断裂强度，可以保证使用中适宜的接头等强性。

(4)焊前预热和焊后热处理 如果被焊异种钢中有一淬硬倾向大的钢，就应进行适当的预热。淬硬倾向大的珠光体钢与奥氏体钢异种接头还需焊后热处理，以防出现淬硬组织，降低焊接残余应力和防止出现冷裂纹。由于上述异种钢接头在熔合区产生脆化和扩散层，尤其在焊接大厚度刚性构件时，焊件在回火处理或以后使用的过程中可能出现熔合区脆断。为此，可用高镍焊条先在珠光体钢坡口面堆焊，然后再焊接。

由于珠光体钢与奥氏体钢线膨胀系数不同，焊后在接头处产生很大的残余应力，可借助适当的系统设计和接头布置以减小作用于接头的外载荷，需要时，可使用过渡层。

奥氏体钢与珠光体钢异种接头焊接时，焊接材料、焊前预热及焊后热处理温度按表2－6－20选取。气体保护焊焊接材料选择见表2－6－21。表2－6－22为Q235与奥氏体不锈钢焊接的焊接方法及焊接材料。

表2－6－20 奥氏体钢与珠光体钢的焊条、预热及焊后热处理温度的选择^［2］

注；①括号内为GB／T983－1995型号。

表2－6－21 奥氏体钢与珠光体钢气体保护焊焊接材料的选择^［4］

表2－6－22 Q235+奥氏体不锈钢的焊接方法及焊接材料的选择

注：①括号内为GB／T983－1995型号。