异种钢的焊条选用

自体钢的铜焊换用

1、自体钢冲压的主要就难题：

●冲压接点的生物化学不光滑性及继而引发的组织机构和机械性能的不光滑性

●介面组织机构的复杂程度

●形变形变的复杂程度

2、赢得高质量自体钢冲压接点的冲压工艺技术关键点：

●防止退火钢的A43EI235E内部结构近缝区造成裂缝；

●确保沟槽合金中没热裂缝；

●确保Quillebeuf高压铸有明显的溶化；

●确保冲压接点与基本上合金有较近的电阻率。

3、自体钢冲压金属材料优先选择的基本上准则：

●所优先选择的冲压金属材料必须能够确保自体钢冲压接点设计所需要的性能，如机械性能、耐热、耐蚀性能等；

●所优先选择的焊材必须在有关溶化率、熔化温度和冲压件其他物理性能要求等方面能确保冲压性需要；

●在冲压接点中不造成裂缝等缺陷的前提下，当不可能兼顾沟槽合金的强度和塑性时，应优先换用塑性好的填充合金；

●冲压金属材料应经济、易得，并具有良好的冲压工艺技术性能。

4、碳钢与低合金内部结构钢或自体低合金内部结构钢冲压时的铜焊换用：

（1）换用的铜焊应能确保沟槽合金及接点的强度高于强度较低一侧的钢材，而沟槽的塑性及冲击韧性不低于强度较高而塑性、韧性较低一侧的钢材。即强度、塑性和韧性都不应低于被焊金属材料的最低值。

（2）一般换用低氢型铜焊，以确保沟槽合金的抗裂性能和塑性。

（3）要求焊丝中的碳含量低些，而锰的含量高些，希望锰/硅的比值提高，以减少热裂缝造成。

★JB/T4709-2000规定：不同强度钢号的碳素钢、低压铸之间的沟槽合金应确保机械性能，且其抗拉强度不应超过强度较高母材标准规定的上限值。

5、碳钢、低合金内部结构钢与珠光体耐热钢冲压时的铜焊换用：

（1）通常这类自体接点的使用温度不很高，一般换用与合金含量较低一侧的母材相匹配的焊材，并确保冲压接点的常温机械性能，接点强度不低于两种母材标准规定值的较低者。

（2）可换用碳钢铜焊，也可换用耐热钢焊材。但冲压工艺技术应遵循珠光体耐热钢的要求。如A3或16Mn与15CrMo冲压时，可采用J507或R207铜焊。

（3）内部结构刚性大、焊后不进行热处理的场合，可采用A307铜焊，但这类自体钢接点的最高工作温度不得超过350℃。

6、自体珠光体耐热钢冲压时的铜焊换用：

（1）在同工作温度下，应满足强度较低一侧钢材的要求，又要考虑使沟槽合金元素的含量不低于合金元素较少的一侧母材，但沟槽的热强性应等于或高于母材合金。一般情况下均换用低氢型铜焊。

（2）在某些情况下，为防止冲压时、焊后热处理时或使用过程中碳的迁移，确保接点的高温性能，应换用介于两种母材合金之间的铜焊。

■举例：

12Cr1MoV与10CrMo910管道冲压，当换用R307、R407、R317、J507时，冲压接点的室温机械性能均能满足（冲压工艺技术评定结果）。但按高温持久强度要求，换用R407、R317铜焊可以满足使用要求；而用R307、 J507则不能满足要求。

（3）若产品不允许或施工现场无法进行焊前预热和焊后热处理时，可换用奥氏体焊材。但对于高温状态下的珠光体自体接点，要慎用奥氏体焊材。

（4）若该类自体钢接点在使用温度下可能造成扩散层时，则最好在坡口面堆焊隔离层，隔离层合金应含有Cr、V、Ti等强烈碳化物形成元素。

7、珠光体钢与奥氏体不锈钢冲压时的铜焊换用：

☆通常把碳钢、低合金内部结构钢、珠光体耐热钢统称为珠光体钢。

●冲压特点：

珠光体钢与奥氏体钢接点的熔合线两侧出现碳和碳化物形成元素的浓度差，它处于350-400℃温度下长期工作时，或在焊后热处理过程中，往往会在熔合线区域出现碳元素的扩散：

◇在珠光体钢母材合金边缘形成脱碳层，脱碳层晶粒甚粗大，导致软化。

◇在奥氏体钢母材合金一侧形成增碳层，增碳层中的碳元素以铬的碳化物形态析出，并导致硬化。

★实践证明，脱碳层是接点中的薄弱环节，对高温持久强度的影响较大，约降低10-20%

●奥氏体不锈钢与珠光体钢冲压金属材料的优先选择要考虑的因素：

（1）克服珠光体钢对沟槽的释释作用。

■举例：

比较J507、A132、A302、A402四种铜焊冲压时的沟槽组织机构：

□用J507施焊，组织机构为马氏体，不允许采用；

□用A132施焊，沟槽基本上上也是马氏体组织机构，而且越靠近碳钢侧，马氏体数量越多，是脆性破坏的起始区域，也不适用；

□用含镍大于12%的A302、A402施焊时，组织机构基本上上是奥氏体或全部为奥氏体，可用。

（2）抑制熔合区中碳的扩散。提高焊材的奥氏体形成元素，是抑制熔合区中碳扩散最有效的手段。随着工作温度的提高，要阻止碳扩散，必须提高镍含量：

◇350℃以下：沟槽合金的镍含量可以不超过10%；

◇350-450℃：镍含量应为10-19%；

◇450-550℃：镍含量应为19-31%；

◇550℃以上：镍含量应为31%以上。

（3）改变冲压接点的形变分布。

◇国外常用与珠光体钢线电阻率相接近的Cr15Ni70镍基焊材来冲压该类自体钢，使得高温形变集中在奥氏体不锈钢一侧的熔合区，减轻了珠光体钢一侧熔合区的压力，对接点比较有利。

◇在坡口面堆焊隔离层也有效。但用于堆焊的铜焊合金成分应高于沟槽合金。如：在珠光体钢一侧坡口上堆焊两层A302或A307铜焊，然后与奥氏体不锈钢冲压。

（4）提高沟槽合金的抗裂缝能力：在不影响使用性能的前提下，最好使沟槽合金中含有一定数量的铁素体组织机构。

★试验表明，A302、A307铜焊的抗裂性能比单相的A402、A407铜焊优越。

★综上所述，此类自体钢冲压所换用的铜焊只有A302、A307或A402、A407适宜，不仅能克服珠光体钢对沟槽的溶化，对抑制熔合区中碳扩散和改变冲压接点形变分布也有利。但A402、A407的热裂缝倾向较大，生产上比较少用。

★JB4709-2000规定：奥氏体高压铸与碳素钢或低压铸之间的沟槽合金应确保抗裂性能和机械性能。宜采用铬镍含量较奥氏体高压铸母材高的冲压金属材料。

■工程应用实例：

（1）12CrMo、15CrMo珠光体钢与1Cr18Ni9Ti奥氏体钢冲压时，若换用A307、A407铜焊，则即使溶化率达25-30%，沟槽合金中也不致出现马氏体组织机构。

（2）内部结构刚性大、板厚超过20mm的珠光体钢与奥氏体钢的冲压接点，在焊后热处理过程中或周期性的加热、冷却运行条件下，将造成很大的热形变，导致珠光体钢一侧的熔合线出现热疲劳裂缝。为消减热形变，采用热电阻率与珠光体耐热钢相接近的含镍量高的A507或Ni307铜焊。

（3）运行温度高于400-500℃的自体钢内部结构冲压时，在珠光体钢（如15Cr1MoV）坡口上采用含V、Nb、Ti、W等碳化物形成元素的珠光体耐热钢铜焊（如R317、R337）堆焊一层厚约5-6mm的过渡层，以限制珠光体钢中的碳向奥氏体沟槽扩散。然后再用相应的奥氏体钢铜焊（如A307）冲压对接接点。

（4）为提高高温下运行的珠光体与奥氏体钢管冲压接点的高温持久强度，可在自体钢管间加一段含V、Nb、Ti等强碳化物形成元素的珠光体钢中间过渡管段（如12Cr1MoV）。先用铬钼钢铜焊（如R317）冲压珠光体钢与中间过渡管段的连接沟槽，焊后在700-760℃下进行退火处理，再用奥氏体钢铜焊（如A307）冲压奥氏体钢管与中间过渡管段的沟槽。

（5）用A407焊成的12Cr2Mo1与1Cr18Ni9Ti自体钢接点，在600℃长期试验时，由于碳的强烈扩散，使熔合线附近的性能降低。但若用含铌的12Cr2Mo1铜焊R337在珠光体钢一侧堆焊一层过渡层，则碳的扩散能力明显减弱，高温持久强度提高，试样断裂位置移至珠光体母材合金一侧。

（6）珠光体耐热钢管与奥氏体钢过热器管的冲压内部结构，采用镍基合金铜焊及加衬环的方法进行冲压，可消除熔合线区域的形变突变，提高接点的工作能力。

8、奥氏体不锈钢与铁素体低温钢冲压时的铜焊换用：

☆此类自体钢冲压接点的主要就难题是：碳的迁移和合金元素的扩散。

■资料介绍：对于中强度低温钢如06MnNb、3.5Ni等与奥氏体不锈钢冲压时，不论用A402、A302、A102或A202铜焊，都不可防止在熔合线造成马氏体组织机构。而用超低碳的A022铜焊冲压06MnNb与1Cr18Ni9Ti时是可行的。

（1）优先选择含碳量相同的不同牌号铜焊时，应换用含镍量较高的铜焊，对控制碳的迁移和提高低温冲击韧性都有利。

（2）优先选择含镍量相同的不同牌号铜焊时，应换用含碳量较低的铬镍奥氏体铜焊，可以控制沟槽中的碳迁移和改善机械性能。

（3）当不同钢号的低温钢冲压时，应优先选择与低温韧性较高的钢材相匹配的铜焊。

（4）考虑到母材对沟槽的溶化作用，可对沟槽合金的生物化学成分进行适当的调整。

9、奥氏体不锈钢之间冲压时的铜焊换用：

☆此类自体奥氏体钢的冲压，主要就是防止冲压接点内造成热裂缝、晶间腐蚀及σ相脆化等难题。

（1）根据合金含量较低一侧母材或介于两者之间换用铜焊。

（2）换用奥氏体-铁素体的双相组织机构铜焊，使沟槽合金含3-5%的铁素体，以提高接点的抗裂性能及抗腐蚀性能。

（3）控制沟槽合金的含碳量。

■举例：1Cr18Ni9Ti与0Cr18Ni12Mo2Ti冲压换用A132、A137、A202、A207、A212均可。