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铬钼钢与不锈钢的焊接工艺

工品易达2022-10-30焊条11

0序言

近几年自体钢冲压应用领域十分广为，在航太、化工、工程机械等行业应用领域愈来愈多[1]。但由于自体钢在成份、机械锻造兼容性、耐热性和生物化学操控性等各方面存在非常大差别，在冲压操作过程中会再次出现钛原素的北迁、成份、金相组织机构的不光滑，还会产生电绝缘、冲压形变，再次出现冲压裂缝等，减少冲压接点的机械操控性[2]。

责任编辑特别针对12Cr2Mo1可拆式钢和S30408钢制的自体钢冲压接点，展开冲压性预测，选择最合适的冲压方法、冲压金属材料和冲压工艺技术模块，并展开焊后退火，根据NB/T47014《走低电子设备冲压工艺技术综合评价》展开冲压工艺技术综合评价，预测自体钢冲压接点的机械操控性，制订冲压工作台标准规范，用作辅导实际生产。

01 冲压性预测

12Cr2Mo1为低钛耐热钢，具备较好的耐热和抗氢操控性，主要用作锻造己烷器的超临界和加热系统等电子设备中， 12Cr2Mo1的铬和钼能明显提高钢的淬限制性，在一定的加热速率下，沟槽钛和热影响镇内可能逐步形成对冷裂脆弱的造影组织机构。所含大量的Cr、Mo等强铌逐步形成原素，使接点的失灵区具备不同程度的再热裂缝脆弱度。在350-550℃环境温度区段长期运转时，当有毒残存钛总浓度超过允许无限大时，发生的渐进式的脆变现象。

S30408为莱氏体钢制，三种废钢之间成份、金相组织机构、耐热性和生物化学操控性等各方面有非常大差别，冲压时难再次出现以下问题。

1.1沟槽的溶化

在冲压操作过程中，沟槽钛会受到12Cr2Mo1熔敷钛的溶化作用，在紧邻12Cr2Mo1另一侧charged区的沟槽钛中，逐步形成和沟槽钛成分不同的过渡层，母材钛浓度越大，溶化率越大，charged比越大，溶化率也越大。12Cr2Mo1另一侧过渡层可能会因溶化而产生脆性马氏体组织机构。.

1.2 碳北迁

高温下，由于铬原素与碳原子的亲和能力很强，易逐步形成碳化铬的化合物，在冲压操作过程中，12Cr2Mo1另一侧因贫铬而使碳原子脱离逐步形成脱碳区，进而软化，晶粒粗大，脆性增大，抗腐蚀能力下降，而S30408另一侧因富含铬而使碳原子向其北迁逐步形成增碳层，进而硬化，晶粒变细，操控性变好。

1.3 冲压应力

由于三种金属材料的热导率和线膨胀系数不同，冲压操作过程中，高温区产生电绝缘，并且该电绝缘无法消除，使沟槽和charged区附近产生附加拉应力，在加热操作过程中，因收缩不一致产生冲压残存应力，导致在12Cr2Mo1侧产生裂缝。

02 冲压工艺技术综合评价

2.1 金属材料的成份和机械操控性

综合评价用金属材料为12Cr2Mo1和S30408钢制，规格均为400mm×150mm×10mm，三种金属材料的成份和如表1所示

2.2 冲压方法

为了减少沟槽的溶化，防止产生冷裂缝和再热裂缝，12Cr2Mo1和S30408自体钢冲压时，在12Cr2Mo1侧先堆焊镍基焊材，选用charged比小、溶化率低的冲压方法，钨极氩弧焊和焊条电弧焊的charged比较小，沟槽成分也比较稳定，因此，该自体钢选用氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面的冲压方法。

2.3 焊材

采用镍基焊条ENi6182和镍基焊丝SNi6082，利用镍的石墨化作用阻碍逐步形成铌，减小过渡层，防止产生脆性的马氏体组织机构，进一步抑制12Cr2Mo1中的碳北迁。

2.4 冲压坡口

对于冲压坡口形式，应尽量考虑冲压层数、填充钛量、charged比和冲压残存应力，设计的坡口形式及尺寸如图1所示。

2.5预热和层间环境温度控制

12Cr2Mo1造影组织机构为回火贝氏体，S30408造影组织机构为莱氏体，12Cr2Mo1具备淬限制性、再热裂缝倾向和回火脆性，而 S30408具备较好的冲压性，根据三种金属材料的成份、接点形式、冲压方法和冲压金属材料等考虑，通过冲压性试验确定，预热环境温度在200℃左右，冲压的道间环境温度控制在100℃之内，焊后立即展开350℃×2h后退火。

2.6 冲压工艺技术模块

焊前，对坡口及两侧各200mm之内的氧化层、油污、水分、铁锈等展开清理，具体的冲压工艺技术模块如表2所示。

2.7 焊后消除应力退火

焊后消除应力退火是防止冲压裂缝的重要工艺技术措施，12Cr2Mo1和S30408自体钢冲压时，会产生很大的冲压残存应力，因此，焊后需要展开690±10℃×2h的退火，以消除冲压残存应力，避免裂缝的产生。

03. 工艺技术综合评价结果及预测

冲压工艺技术综合评价采用NB/T47014-2011《走低电子设备冲压工艺技术综合评价》标准展开，对综合评价试板展开外观检查，表面没有气孔、夹渣、裂缝等缺陷，然后展开100%射线检测，射线检测按照NB/T47013-2013《走低电子设备无损检测》综合评价，Ⅱ级合格。按照NB/T47014-2011标准要求加工试样，展开拉伸、弯曲和冲击等机械操控性试验，机械操控性试验结果如表3、表4、表5所示。