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異種金屬焊接中存在的問題

2022-02-28 13:55

異種金屬焊接在我國超聲波行業中經常會遇到銅、鋁、鎳三種材料相互之間的焊接,且超聲波焊接的導電性和強度性能良好。

異種金屬焊接中的一些固有問題阻礙了其發展,如異種金屬熔合區的成分和性能。異種金屬焊接結構的大部分損傷發生在熔合區。由于熔合區附近各部位焊縫結晶特征不同,容易形成性能差、成分變化大的過渡層。

此外,由于長期暴露在高溫下,該區域的擴散層將擴大,進一步增加金屬的不均勻性。而異種金屬焊接或熱處理后的焊接或高溫操作,往往會發現低碳高合金通過焊縫邊界一側的合金在焊縫中“遷移”現象,分別在熔合線兩側形成脫碳層和碳層,脫碳層形成在低合金母材一側,高合金焊縫成形側的滲碳層。

防止和防止異質金屬結構的使用和發展主要表現在以下幾個方面:

1.在室溫下,異種金屬焊接接頭區域的機械性能(如拉伸、沖擊、彎曲等)通常優于母材,但接頭區域的性能低于母材在高溫下或在高溫下長期運行后的性能。

2.奧氏體焊縫和珠光體母材之間存在馬氏體過渡區。該區域韌性低,是一個高硬度脆性層,也是導致部件失效的薄弱區域,這將降低焊接結構的可靠性。

3.焊后熱處理或高溫操作過程中的碳遷移將導致熔合線兩側形成滲碳層和脫碳層。人們普遍認為,脫碳層中碳的減少將導致該區域的結構和性能發生重大變化(通常情況下會惡化),這使得該區域在使用中容易出現早期故障。高溫管道在役或試驗中的許多故障都集中在脫碳層。

4.故障與時間、溫度和交變應力有關。

5.焊后熱處理不能消除接頭區域的殘余應力分布。

6.化學成分的不均勻性。

異種金屬焊接,由于焊縫兩側金屬和焊縫金屬成分有明顯差異,焊接工藝、焊接材料和本體材料會相互熔化和混合,混合的均勻程度會隨著焊接工藝的變化而變化,焊接接頭和不同位置、混合程度有很大差異,這就造成了焊接接頭的化學成分的不均勻性。

7.金相組織的不均勻性。

由于焊接接頭化學成分的不連續性,在焊接熱循環后,焊接接頭的每個區域都會出現不同的組織,在某些區域往往會出現極其復雜的組織。

8.性能不連續性。

焊接接頭的化學成分和金相組織的差異導致了焊接接頭力學性能的差異。焊接接頭各部位的強度、硬度、塑性、韌性、沖擊性能、高溫蠕變和耐久性有很大差異。這種顯著的不均勻性使得焊接接頭不同區域的行為在相同條件下有很大差異,包括弱化區域和強化區域。特別是在高溫條件下,異種金屬焊接接頭在使用過程中經常發生早期失效。

異種金屬焊接中存在的問題(圖1)

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