鉬 與 鋼 的 焊 接

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1、（1）鉬與鋼的焊接特點(diǎn)鉬及鉬合金與鋼的焊接結(jié)構(gòu)件，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較多，但由于鉬及鉬合金與鋼的物理性能相差較大，在焊接過(guò)程中出現(xiàn)很多問(wèn)題。從焊接問(wèn)題的分析中得出結(jié)論，鉬與鋼的焊接性能主要取決于鉬及鉬合金的成分和性能。鐵-鉬合金狀態(tài)圖見(jiàn)圖1。從狀態(tài)圖中可知Fe與Mo能形成不同濃度的α-Fe和α-Mo固溶體。此外還可以形成兩種金屬間化合物脆性相ε-Fe3No2和η-FeMo。Fe3No2直至1450℃的溫度范圍都是比較穩(wěn)定的。狀態(tài)圖中的η-相，它的存在溫度區(qū)間為1180～1540℃,當(dāng)冷卻時(shí)，η-相分解為ε-相和α-相的固溶體。鉬與

2、鋼焊接主要有如下特點(diǎn)。①鉬與鋼的焊接性主要取決于鉬及鉬合金的成分和性能。鉬及鉬合金與鋼焊接時(shí)，當(dāng)加熱到400℃時(shí)，發(fā)生輕微的氧化。在600℃以上時(shí)，迅速氧化成MoO3化合物。氧在鉬中的溶解度很小，當(dāng)氧含量增加時(shí)，所形成的氧化物沿晶界析出，其他雜質(zhì)的化合物脆性相也析出于晶界，使焊接難以進(jìn)行。②焊接鉬與鋼時(shí)，靠近鉬母材金屬側(cè)，容易出現(xiàn)高硬度和高脆性區(qū)，其寬度可達(dá)0.5～3μm。這里的金屬間化合物主要成分有Fe3Mo2及FeMo?？拷撃覆慕饘賯?cè)比鉬母材金屬的脆性傾向小，但焊后冷卻速度快，鉬母材金屬側(cè)會(huì)出現(xiàn)馬氏體組織，導(dǎo)致焊縫熱影響區(qū)

3、及接頭區(qū)脆化，在焊接應(yīng)力的作用下，會(huì)嚴(yán)重地增加接頭產(chǎn)生裂紋的傾向。所以，鉬與鋼的焊接性是比較差的。③鉬與鋼焊接的異種焊縫金屬由三部分組成，而且焊縫成分不均勻。靠近鋼母材金屬側(cè)的是由鋼與金屬間化合物組成的雙相組織，其硬度急劇上升；靠近鉬母材金屬側(cè)的是由金屬間化合物組成的雙向組織，硬度也急劇上升；焊縫中間是由鉬與鋼之間的金屬間化合物所組成的，硬度很高。鉬與鋼焊接接頭組織成分不均勻，對(duì)硬度的影響很大，如圖2所示。圖2中，（1）是鋼與金屬間化合物組成的雙相組織；（2）是鋼與鉬之間的金屬間化合物；（3）是鉬與金屬間化合物組成的雙相組織。（

4、2）鉬與鋼的焊接工藝1）鉬與鋼的熔焊-釬焊鉬與鋼（碳鋼、不銹鋼）采用氬弧焊、電子束焊和氣體保護(hù)焊等焊接方法，均可實(shí)現(xiàn)熔焊-釬焊接頭。這種焊接工藝的實(shí)質(zhì)是使鋼一側(cè)熔化金屬較多，而鉬一側(cè)只是加熱增加溫度而不熔化或熔化很少，被鋼的液態(tài)金屬所浸潤(rùn)形成釬焊焊縫。這就避免了鐵與鉬形成化合物Fe3Mo2和FeMo，使接頭區(qū)脆化問(wèn)題得以解決。鉬與鋼直接對(duì)接電子束焊接時(shí)，其焊縫金屬主要由20Mo-80Fe組成，在Mo母材一側(cè)邊界上顯示出α+ε共晶，而且形成較多的金屬間化合物Fe3Mo2和FeMo。由于金屬間化合物的存在，使焊縫金屬脆性增加而易于產(chǎn)

5、生裂紋，降低了接頭性能，其焊接性較差。因此鉬與鋼熔化焊時(shí)，接頭強(qiáng)度不高，應(yīng)避免直接熔焊，所以一般采用熔焊-釬焊。為了提高鉬與鋼的接頭性能，還可以采用加中間過(guò)渡層的方法，焊接工藝雖然復(fù)雜，但是其焊接性良好。焊前對(duì)焊件進(jìn)行表面處理非常重要，焊接工藝參數(shù)須嚴(yán)格控制，表1列出了采用電子束焊和氬弧焊對(duì)鉬與鋼進(jìn)行熔焊-釬焊的工藝參數(shù)及接頭力學(xué)性能。2）鉬與鋼的真空擴(kuò)散焊鉬與1Cr18Ni9Ti和1Cr13等鋼進(jìn)行真空擴(kuò)散焊時(shí)，能獲得強(qiáng)度高、質(zhì)量穩(wěn)定的焊接接頭。鉬與1Cr13的焊接接頭強(qiáng)度可達(dá)382～450MPa，鉬與18-8、1Cr13真空

6、擴(kuò)散焊的工藝參數(shù)見(jiàn)表2。鉬與不銹鋼真空擴(kuò)散焊時(shí)，為了提高接頭性能，可以采用中間擴(kuò)散層。其中間擴(kuò)散層材料一般采用鎳和銅，采用鎳或銅作為中間層的接頭中不產(chǎn)生金屬間化合物，接頭變形小、塑性好、強(qiáng)度高，接頭質(zhì)量穩(wěn)定可靠。鉬與1Cr13真空擴(kuò)散焊的接頭強(qiáng)度高，主要是由于1Cr13中的Cr與Mo可以形成無(wú)限連續(xù)的固溶體，且鉻在鉬與鐵的固溶體中能形成Cr-Mo鐵素體，在過(guò)渡區(qū)可形成由鉻合金化的α鐵固溶體和FeMo2為基的金屬間化合物。鉬與1Cr13的工藝參數(shù)：溫度為900～1200℃、壓力為4.6～24.5MPa、時(shí)間為5～25min、真空度

7、為1.333×10-2Pa，焊后接頭的強(qiáng)度可達(dá)382～451MPa。鉬與1Cr18Ni9Ti真空擴(kuò)散焊的工藝參數(shù)：溫度為900～1200℃、壓力為4.6～19.0MPa、時(shí)間為5～230min、真空度為1.333×10-2Pa。采用這些參數(shù)對(duì)鉬與1Cr18Ni9Ti進(jìn)行焊接，焊接接頭的質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)缺陷。但金相分析表明，靠近接觸區(qū)有寬度約為5μm亮帶，亮帶是發(fā)生擴(kuò)散的結(jié)果，此亮帶是鐵、鎳與鉬的化合物混合區(qū)，如MoFe7、MoNi、MoNi3、MoNi4等。