異種鋼的焊接組合在現代工業中應用最廣泛,異種鋼焊接構件的組合分類是這樣的,工程結構中應用較多的是不同金相組織的異種鋼焊接,這類結構件主要分以下兩種情況:
①母材金相組織相同而合金化程度不同的異種鋼焊接結構件,例如低碳鋼與鉻鉬耐熱鋼、1Cr18Ni9Ti與高鎳奧氏體鋼之間的焊接結構件;
②母材金相組織不同的異種鋼焊接結構件,最常見的有珠光體鋼與鉻鎳奧氏體鋼、珠光體鋼與高鉻鐵素體鋼的焊接結構件等。
在機械制造業中,經常遇到要求把不同強度級別和性能的鋼材焊接在一起的情況。
異種鋼常見組合為不同珠光體鋼的焊接,以及珠光體鋼與鐵素體鋼、珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接。
其中,高鉻不銹鋼(Ⅶ類)中的1Cr13、2Cr13、3Cr13等及區類高鉻熱強鋼也稱為馬氏體鋼,類鋼中的0Cr13、Cr14及Ⅷ類鋼一般為鐵素體+馬氏體雙相組織,稱為鐵素體鋼或半鐵素體鋼。常用奧氏體鋼可以分為五類,它們可以相互組成十五種組合。
高鉻鐵素體鋼中含有碳化物形成元素鉻,且含量較高,所以焊接時熔合區內不會出現明顯的擴散層,選擇焊接材料時可首先考慮焊縫中是否會出現裂紋。低碳鐵素體不銹鋼(0Cr13)焊前可以不預熱,但應采用小的焊接熱輸入,層間溫度在100℃以下,以免晶粒過分長大和近縫區金屬的沖擊韌性下降。
焊接純鐵素體鋼(Cr17,Cr25Ti,Cr28等)時,固溶體分解形成新相(馬氏體、碳化物),使接頭的抗晶間腐蝕性能下降,鐵素體晶粒粗大使近縫區的沖擊韌性下降。因此,焊接接高鉻鐵素體鋼時,不要選用焊縫成分和金相組織為純鐵素體的焊條,因為這類焊縫容易產生晶間腐蝕,沖擊韌性很差,應選用鉻鎳鐵素體奧氏體鋼焊條,用這種焊條施焊的焊縫晶粒不易長大,經焊后回火,焊縫金屬仍具有良好的耐蝕性、塑性和沖擊韌性。
碳和其他碳化物元素含量較高的高鉻鋼(1Cr13,2Cr13等),組織中具有相當數量的馬氏體,近縫區的馬氏體脆化引起裂紋,是焊接時必須注意的問題。為了避免在接頭中形成裂紋,通常要進行300~400℃預熱,焊后立即高溫回火,回火溫度比基體金屬焊前回火度低20~40℃。無法進行焊前預熱和焊后熱處理時,可以選用鉻鎳奧氏體焊接材料,但能保證焊縫與基體金屬等強度,并且不能用于換熱器這種熱循環焊件。
