有色金属的焊接培训讲解课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,有色金属的焊接,第一章 铝及铝合金的焊接,一、铝及铝合金的分类及特性,铝具有密度小、耐蚀性好、导电及导热性能优良等特点。在化学活性方面，铝非常活泼，在空气中易在其表面上形成十分致密的,Al,2,O,3,薄膜，可防止硝酸及醋酸的腐蚀。但在碱类及含有氯离子的盐类溶液中，这层薄膜将被破坏，引起腐蚀。,1,、工业纯铝：,其铝含量的纯度为,98.8-99.7%,，其余为,Cu,、,Si,、,Fe,、,Zn,等杂质，强度较低。,2,、铝合金：,为提高纯铝的强度，常在其中加入少量合金。如：,Cu,、,Mn,、,Mg,可提高其强度；,Ti,可细化晶粒；,Mg,可提高耐蚀性；,Ni,能提高耐热性等。,成分于,D,右边的合金，具有共晶组织，为铸造铝合金，适合于铸造而不适于压力加工；,D,左边的合金，为变形铝合金，加热时能形成单相固溶体，塑性好，适合于压力加工。其中，,F,点左边的变形铝合金，不能进行热处理强化，为非热处理强化铝合金；在,F,点和,D,点之间的合金，可进行热处理强化，称为热处理强化铝合金。,图,1,铝合金的平衡状态图,变形铝合金；,铸造铝合金；,1,非热处理强化铝合金；,2-,热处理强化铝合金,非热处理强化变形铝合金如,Al-Mg,合金、,Al-Mn,合金，其强度较好，塑性和耐蚀性好，焊接性优良，故其应用十分广泛；热处理强化变形铝合金的焊接性较差，焊接时易出现裂纹，故其应用较少；铸造铝合金的焊接性较好，可对其出现的常规铸造缺陷进行焊补。,二、铝及铝合金的焊接性,铝及其合金的导热性极强，在焊接时容易出现不熔合现象；表面形成的,Al,2,O,3,薄膜的密度与铝十分接近，容易形成焊缝金属的夹杂物；,Al,2,O,3,薄膜以及,MgO,等薄膜易吸收较多的水分形成焊缝气孔；铝及其合金的膨胀系数大，导热性好，焊接时易产生翘曲变形等。,铝及铝合金焊接时具有以下特点：,1,、易氧化：,铝与氧的亲和力很强，铝及铝合金在任何温度下都会氧化，在空气中容易与氧结合生成致密的,Al,2,O,3,薄膜，高温焊接时氧化更激烈。,Al,2,O,3,薄膜的熔点高达,2050,，密度为铝的,1.4,倍，其对水分的吸附能力很强，焊接时若薄膜存在于熔池表面会影响电弧的稳定性，形成未熔合、气孔、夹渣等缺陷，故焊前应采用机械或化学方法清除焊件坡口和焊丝表面的氧化物，并对熔池及高温区金属进行有效的气体保护。,2,、耗能大：,铝及铝合金的热导率约为钢的,4,倍，要达到与钢同样的焊速，焊接线能量应为钢的,2-4,倍，因此，铝及铝合金焊接时应采用能量集中、功率大的热源，并采用预热等措施。铝及铝合金的导电性好，在电阻焊时需要比焊钢更大容量的电源。,3,、焊缝气孔：,焊接时，弧柱气氛中的水分、焊材及母材表面氧化膜吸附的水分均含有大量的氢，氢易溶于高温铝合金中。在平衡条件下，氢在液态铝中的溶解度为,0.69mL/100g,，而在,660,的凝固温度时突然降至,0.036mL/100g,，缩小了,20,倍，使原来溶于液态铝中的氢大量析出。由于铝合金的密度小，且其冷却速度很快（为高强钢的,4-7,倍），不利于气泡的逸出，故易在焊缝中形成气泡。此外，氧化膜也易吸附氢形成集中式气孔，由于其密度较大而沉积到熔池底部。,图,2,氢在主要金属中的溶解度,图,3,氢在铝中的溶解度,图,4,母材氧化膜引起的焊缝横截面和纵截面上的气孔,4,、焊接热裂纹：,铝的高温强度低，塑性差，膨胀系数比钢大一倍，其体积收缩率为,6.5%,，比钢大两倍，当在拘束条件下焊接时，易产生较大的焊接应力，冷却时由于低熔点共晶的析出在焊缝金属中形成结晶裂纹和在热影响区形成液化裂纹。,防止热裂纹产生的措施主要是改进接头设计；合理选择焊接工艺参数；选用适应母材特点的焊接填充材料等。,研究表明，铝合金中合金元素的含量也是影响热裂纹敏感性的主要因素。,图,5,铝合金中不同合金元素含量对焊接热裂纹的影响,5,、降低焊接接头的力学性能：,下图为热处理强化铝合金焊接接头的微观形貌。焊缝区为铸态组织，晶粒粗大，性能低于母材；半熔化区由于高温晶粒严重粗化，晶粒易出现氧化，塑性严重下降；在过时效软化区，由于加热温度超过了时效温度而产生退火作用，使强度、硬度大大降低。,图,6,热处理强化铝合金焊接接头的微观形貌,6,、焊接接头的耐蚀性：,铝及铝合金表面的保护性氧化膜一旦被破坏，腐蚀就会急剧发生。,铝合金焊接接头的耐蚀性一般均低于母材，原因是焊接接头的组织不均匀，使电极电位不均匀；焊缝出现杂质、晶粒粗大及脆性相（如,FeAl,3,）的析出，降低耐蚀性。,焊接接头中出现的残余拉应力对耐蚀性十分敏感，尤其易在热影响区诱发产生应力腐蚀。,改善焊接接头耐蚀性的措施：,使接头组织成分均匀，细化晶粒，减少热影响区，防止过热；,消除焊接应力，如用锤击可消除局部表面拉应力；,焊后热处理，使热影响区的电极电位均匀化，改善接头耐蚀性；,采取保护措施，如涂层等。,7,、无色泽变化：,铝及铝合金从固态变为液态时，无明显的颜色变化，不易判断母材金属的温度，故焊接时常因无法觉察而导致烧穿。,三、铝及铝合金的焊接工艺,1、由于铝合金的导热性好，膨胀系数大，熔点低，高温强度小，故其焊接较困难。,首先，焊接时热源应尽量集中，以保证熔合性好；其次，焊接前应使用垫板和夹具，防止焊接变形；第三，由于铝合金表面易形成,Al,2,O,3,薄膜，成为夹杂物。该薄膜还易吸附水分使焊缝产生气孔，故焊前应清理焊丝和母材表面的氧化物。,2,、焊接方法的选用：,铝合金的焊接常采用保护气体为氩的钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。焊接薄板时常采用钨极氩弧焊；焊接板厚在,3mm,以上的产品时常采用熔化极氩弧焊。,熔化极氩弧焊时，当其电流超过,300-400A,，由于其高速弧柱等离子流将破坏氩气保护，产生紊流而卷入空气，使焊缝及其附近产生氧化和氮化，焊缝表面出现,“,皱皮,”,现象。,铝及铝合金常用焊接方法的特点及适用范围,焊接方法,焊接特点,适用范围,气焊,氧乙炔火焰功率低，热量分散，由于长时间加热使热影响区及工件变形大，生产率低,用于厚度,0.5,10mm,的不重要结构，铸铝件焊补,焊条电弧焊,电弧稳定性较好，飞溅大，接头质量较差,用于铸铝件焊补和一般焊件修复,钨极氩弧焊,电弧热量集中，燃烧稳定，焊缝成型美观，接头质量好,用于厚度,0.5-2.5mm,的重要结构焊接,熔化极氩弧焊,电弧功率大，热量集中，焊件变形及热影响区小，生产效率高,用于,3mm,以上中厚板材的焊接,电阻焊,不需焊接材料，生产效率高,用于焊接,4mm,以下的铝薄板,3,、焊丝的选用：,、同质焊丝,焊丝成分与母材相同。如：当母材为纯铝或,Al-Zn-Mg,合金时，可采用同质焊丝；,、异质焊丝,焊丝成分与母材相差较大，目的是提高抗裂性能。如：含,Mg,量较低的,Al-Mg,合金可用高,Mg,焊丝焊接；焊接,Al-Cu-Mg,合金时可用,Al-5%Si,焊丝进行焊接。,铝及铝合金焊丝,名称,型号,用途及特性,纯铝焊丝,SAl-1,、,SAl-2,、,SAl-3,焊接纯铝及对接头性能要求不高的铝合金，塑性好，耐蚀性好，强度较低,铝镁合金焊丝,SAlMg-1,、,SAlMg-2,、,SAlMg-3,、,SAlMg-5,焊接铝镁合金和铝锌镁合金，焊补铝镁合金铸件，耐蚀、抗裂、强度高,铝硅合金焊丝,SAlSi-1,焊接除铝镁合金以外的铝合金，抗裂,铝锰合金焊丝,SAlMn,焊接铝锰及其它铝合金，耐蚀，强度高,铝铜合金焊丝,SAlCu,焊接铝铜合金,4,、焊前准备及焊后清理,a,、焊前准备,先将坡口及两侧各约,30mm,内的油污、脏物用汽油、丙酮、醋酸已酯、松香水等清洗干净；对于只有轻微油污的，可用温度为,60,70,的碱性混合液（,W,NaoH,1%+W,Na3PO4,5%+W,Na2SiO3,3%,水溶液）或温度为,60,70,的,W,NaOH,(3-5)%,溶液清洗；当焊件表面比较干净时，可用热水或蒸汽吹洗。,氧化膜的清理有机械清理和化学清理两种：,机械清理,采用机械切削、喷砂处理、细钢丝刷或锉刀等将焊口两侧,30-40mm,范围内的氧化膜去除。当使用砂轮、砂纸或喷砂等方法处理时，容易使残留砂粒进入焊缝，故焊前应清除残留在焊口上的砂粒。选用钢丝刷时，钢丝直径约为,0.1-0.15mm,，否则会使划痕过深。,化学清理,用酸或碱溶液溶解金属表面以消除氧化膜，即用（,5-10,）,%,体积的,NaOH,溶液浸泡坡口两侧各,100mm,范围，,30-60,秒后先用清水冲洗，然后在约,15%,的,HNO,3,水溶液中浸泡,2min,，用温水冲洗后再用清水洗干净，最后进行干燥处理。,氧化膜清除以后，为防止新氧化膜生成，应在,2,小时内焊接。,b,、垫板设置：,垫板由铜或不锈钢板制成，用以控制焊缝根部形状和余高量。垫板表面开设有圆弧形或方形槽。,图,7,垫板及槽口尺寸,a,、方形槽；,b,、圆弧形槽,c,、预热：,由于铝的导热性好，为防止焊缝区热量的大量流失，焊前应对焊件进行预热。薄、小铝件可不预热；厚度超过,5-8mm,的铝件焊前应预热至,150-300,；多层焊时，层间温度应不低于预热温度。,d,、焊后清理：,焊后残留在焊缝及表面的溶剂及焊渣，在空气、水分的参与下会强烈腐蚀铝件，故必须及时予以清理。可将焊件在,10%,的硝酸溶液中清洗，处理温度为,15-20,，时间为,10-20min,；若处理温度为,60-65,，时间则为,5-15min,。浸洗后用冷水冲洗一次，然后用热空气吹干或在,100,干燥箱内烘干。,5,、有关焊接工艺选择：,a,、接头形式：,图,8,铝及铝合金手工钨极氩弧焊时的接头形式,b,、焊接电源：,直流反接法虽然具有阴极清理作用，但易使钨极端部过热熔化，污染焊缝金属；直流正接法虽然没有钨极过热，但也无阴极清理作用。因此，铝及铝合金焊接一般采用交流电源，以利用,“,阴极清理,”,作用来消除焊件表面的氧化膜。,c,、操作技术：,钨极氩弧焊时，填充焊丝与工件间应保持一定的角度，如下图。焊丝倾向越小越好，一般约为,10,-25,，倾角太大容易扰乱电弧及气流的稳定性。,图,9,焊枪及填充焊丝位置,6,、焊接实例：,右图为外径,152.4mm,、壁厚,4.8mm,的铝合金管，用手工钨极氩弧焊进行焊接。管线长且处于水平位置，需全位置焊接。接头为,U,形对接坡口，不留间隙。,图,10,管线用大直径铝管的焊接,焊接时，对接头表面先用溶剂擦净，用夹具对准接头后先进行定位焊。定位焊后，拆除夹具，接头分三层焊接，每层由三段组成。在引燃电弧时要再熔每段的起端和末端，以防止可能出现的缺陷。焊接时，横卧在管下仰焊,1,、,4,、,5,段；跪在地上焊接向上的其余各段。,其焊接工艺参数如下：,接头形式,U,形坡口无间隙对接,焊接位置,全位置,电源,400A,交流弧焊机组,焊枪,水冷式,电极,钨铈极,4.8mm,填充焊丝,SAlMg-23.2mm,保护气流量,Ar, 22L/min,电流,交流, 190A,焊缝层次,3,第二章 铜及铜合金的焊接,铜及铜合金的导电性好，导热性好，耐蚀性好，塑性好，冷加工性能好，其产量仅次于钢和铝，是目前应用十分广泛的一种有色金属。,纯铜的表面呈紫红色，亦称紫铜，其结构为面心立方，塑性极好，导电性能和导热性能也非常优良，但其强度很低，故向铜中常加入,Zn,、,Sn,、,Al,、,Ni,等合金元素，通过固溶强化提高其强度。,一、铜合金的分类及特性,1,、黄铜,由,Cu,、,Zn,二元合金组成，表面呈淡黄色。当其中的,Zn,含量为,30-40%,时，将形成单一的,相组织（,Zn,在,Cu,中的固溶体），如,H62,、,H68,。黄铜的强度、硬度比纯铜高得多，且塑性较好，能进行冷加工，常用于制作水管、油管和螺钉等。,2,、白铜,即,Cu-Ni,合金，,Ni,无限固溶于,Cu,，为单相组织，不能热处理。其耐蚀性好，冷热加工性能优良，可制作精密仪器及热交换器等。,3,、青铜,不以,Zn,或,Ni,为主要合金元素的铜合金称为青铜，如锡青铜、铝青铜等。青铜的耐蚀性优于纯铜和黄铜，且强度好、硬度高，常用于制造弹性及耐磨、耐蚀零件，如弹簧、阀门等。,二、铜及铜合金的焊接性,1,、焊缝成型能力差：,由于铜合金的导热率比普通碳钢大,7-11,倍，焊接时输入的热量容易很快从母材中消失，散热严重，焊接区难以达到熔化温度，因此，易出现母材难于熔合现象；此外，由于铜在熔化温度时的表面张力比铁小,1/3,，流动性比钢大,1,倍左右，故其表面成型能力差，易出现熔化金属流失以及坡口焊不透的现象。,2,、气孔倾向严重：,由于铜合金的导热率比普通碳钢大得多，其冷却凝固速度很快，焊缝中的气体要扩散逸出十分困难，故铜合金焊接时极易出现气孔，焊缝的气孔敏感性比低碳钢严重得多。,图,11,纯铜焊缝中的气孔,扩散气孔,由氢产生。高温时，氢在铜中的溶解度较大，但随温度的降低溶解度急剧下降。冷却时，过饱和固溶的氢将从铜中析出，产生气孔。,图,12,氢在铜中的溶解度变化,反应性气孔,由氧产生。高温时，铜与氧反应生成,Cu,2,O,，并溶解在液态铜中。冷却时，,Cu,2,O,与溶解在铜中的氢反应：,Cu,2,O + 2H = 2Cu,+ H,2,O ,生成的水不溶于铜中而形成气孔残留在焊缝中。,为消除焊缝中的气孔，应从源头上控制氢和氧。同时，可通过加入一定量的脱氧元素（如,Al,、,Ti,、,Si,、,Mn,）加强熔池的脱氧，或用预热方法使熔池缓慢冷却，使气体有足够的时间充分逸出。,3,、热裂纹倾向：,在焊缝及热影响区中，铜溶解了较多的,O,、,S,、,Pb,等杂质，并与之形成低熔点共晶，分布在晶界或枝晶间，导致热脆性。同时，由于铜的膨胀系数和收缩率较大，容易产生应力，增大热裂纹倾向。,图,13,白铜焊缝中出现的热裂纹,4,、接头性能下降：,铜合金在焊接过程中，由于晶粒粗化、杂质和合金元素的渗入、合金元素的氧化使焊接接头塑性下降，导电性下降，耐蚀性下降，导致接头性能下降。,三、铜合金的焊接工艺,1,、焊接方法,由于铜合金的导热性好，故宜选用功率大、能量密度高、热效率高、能量集中的焊接方法，如：焊条电弧焊、钨极和熔化极氩弧焊、等离子弧焊、埋弧焊等。对于,6mm,以下的薄板，常采用焊条电弧焊、钨极氩弧焊；对于,6mm,以上的厚板，常采用熔化极氩弧焊、埋弧焊等。,由于焊条电弧焊焊缝的,O,、,H,含量高，易出现气孔，降低焊接接头的强度、导电性和导热性，故焊条电弧焊不适宜纯铜的焊接。,2,、焊接材料：,焊丝：,选择焊丝时，焊丝应有较好的杂质控制能力和脱氧能力。焊丝中应含有,Si,、,Mn,等脱氧元素。其中,Si,还可在熔池表面形成一层,SiO,2,薄膜，从而阻止,Zn,的挥发和烧损。但在钨极氩弧焊时，宜选用无,Zn,的焊丝，以免,Zn,的严重蒸发影响氩气的保护效果。,焊条：,主要有纯铜焊条和青铜焊条两种，应根据母材的成分选择相应的焊条。,焊剂：,在焊接过程中，为防止熔池金属氧化及其它气体侵入，改善液体的流动性，气焊时常用熔点为,743,、主要成分为硼砂（,Na,2,B,4,O,7,）的焊剂。该焊剂在液态时具有很强的化学去膜能力，能迅速与金属氧化物（如,ZnO,、,CuO,）反应，生成硼酸盐，并以薄膜状形式浮于熔池表面，以有效防止熔池金属氧化和,Zn,的蒸发。,3,、注意要点：,焊接前的清理：焊前应将吸附在焊丝表面和工件坡口上两侧,30mm,范围内的油脂、水分及氧化膜清理干净，从源头上消除引起焊缝裂纹和气孔出现的氢和氧。,接头设计：应尽量采用散热条件相同的对接接头。对于单面焊，在开坡口的接头背面应加上垫板，以防液态铜流失。,焊前预热及采用大热量输入焊接：由于铜的导热性好，为使焊后气体能充分逸出，焊前应进行预热并采用大热量输入焊接法。,第三章 钛及钛合金的焊接,一、钛及钛合金的性能和分类,钛的密度小（,4.5g/cm,3,）,但强度比铁高一倍，其熔点高（,1690,）、导热率小，高温强度、低温韧性、耐蚀性好。钛的化学活性好，,400,以上时极易被空气、水分、油脂、氧化物污染，且易吸收,O,2,、,H,2,、,N,2,、,C,。低温时，钛为密集六方的,-Ti,，在,882,时转变为体心立方的,-Ti,。钛由高温快速冷却时，易生成不稳定的针状,-Ti,，即,“,钛马氏体,”,，其强度较高，但塑性较低，常通过加,Al,、,V,、,Mn,、,Cr,、,Mo,等元素改善其性能。,1,、工业纯钛：,按照纯钛中,O,、,N,、,H,等杂质含量由少到多，工业纯钛可分为,TA1,、,TA2,、,TA3,等牌号，其强度逐渐升高，塑性逐渐降低，总体焊接性优良。,2,、,-Ti,合金：,含有,Al,、,Sn,等合金元素的钛合金，牌号为,TA6,、,TA7,等，其高温强度、抗氧化性、焊接性好。,3,、,-Ti,合金：,含有,Mn,、,V,、,Mo,、,Cr,等合金元素的钛合金，牌号为,TB2,等,热处理后强度和塑性好，加工性能优良，但耐热性和焊接性差。,4,、,（,+,）,-Ti,合金：,含有,Al,、,Sn,、,Mn,、,Mo,、,Cr,等合金元素的钛合金，牌号为,TC2,、,TC4,等，加工性能好，可热处理强化，但高温强度低，焊接性最差。,二、钛及钛合金的焊接性,1,、气体杂质污染引起的脆化,钛及钛合金在常温下比较稳定，但随着温度的逐步升高，钛在,250,开始吸氢，,400,开始吸氧，,600,开始吸氮，从而对焊缝质量造成影响。,氧的影响,随氩气中氧含量的增加，焊缝中氧含量急剧上升。氧为稳定,相区的元素，并扩大,相区，使,与,之间的同素异构转变温度上升。随焊缝中含氧量的增加，抗拉强度、硬度增加，但塑性显著下降。为保证足够塑性，氧含量应小于,0.15%,。,氮的影响,随电弧气氛中氮的分压增加，氮在高温,-Ti,和,-Ti,中的溶解度增大；氮也为稳定,相区的元素；氮对提高焊缝的抗拉强度和硬度、降低塑韧性、增强污染脆化比氧元素更为强烈。纯钛焊接时，焊缝含氮量应为,0.05%,以下。,碳的影响,随冷却温度的降低，碳在,-Ti,中的溶解度下降，并析出网状,TiC,。随含碳量的增加，焊缝塑性急剧下降，在焊接应力的作用下易出现裂纹。故钛合金中母材的碳含量应在,0.1%,以下，焊缝的碳含量应低于母材。,氢的影响,氢是,相的稳定元素，氢在,相中的溶解度大于在,相中的溶解度。在,325,时，将发生,+,的共析转变。其中，,相为钛的氢化物,TiH,2,，形状为细片状或针状，其作用类似缺口，对冲击性能最敏感，使焊缝的冲击性能显著降低。随氢含量的增加，,相急剧增加。工业纯钛及钛合金母材以及焊缝中的氢含量均应在,0.015%,以下。,2,、接头裂纹,当焊缝中,O,、,N,含量较高时，易使焊缝或热影响区的性能变脆，在较大的焊接应力和较低温度下，就会出现裂纹。此外，在焊接接头的热影响区还容易出现延迟几小时、几天甚至几月的延迟裂纹。这是由于混入的氢由高温熔池向较低温度的热影响区逐步扩散，形成,TiH,2,并析出，增加脆性。同时，,TiH,2,析出时，由于体积膨胀将引起较大的组织应力，加速裂纹的形成。,防止延迟裂纹产生的措施：,减少焊接接头中氢的来源；进行真空退火处理，减少接头的含氢量。,由于钛及钛合金中,S,、,C,等杂质较少，晶界上的低熔点共晶少，且由于钛及钛合金的凝固收缩量小，故钛及钛合金对热裂纹不敏感。,3,、焊缝气孔,由于氩气、母材及焊丝中,O,2,、,H,2,、,N,2,、,H,2,O,的影响以及钛板和焊丝表面受到水分、油脂、氧化物、碳化物等的影响，使焊缝中易出现气孔。,消除气孔的措施：,用纯度不低于,99.99%,的高纯度氩气进行焊接；,应对接头表面及端面进行机械清理，然后进行酸洗、水洗、丙酮和酒精擦洗；焊丝应用丙酮脱脂，并进行真空脱氢；焊接的辅助装置应没有油污。,三、钛及钛合金的焊接工艺要点,钨极氩弧焊是焊接钛及钛合金的主要焊接方法。焊接时，必须对母材及焊丝中的杂质含量进行有效控制；应采用高纯度氩气，以保护接头不被氧化；焊前应对工件及焊丝进行认真的处理；对焊缝及热影响区应采用氩气进行保护等。,钛及钛合金焊接后，若焊缝为银白色（即钛和钛合金的本色），表明保护效果好，无氧化；若为黄色（,TiO,），表明有轻微氧化；若为蓝色（,Ti,2,O,3,），表示氧化较严重；若为灰色（,TiO,2,），表示氧化很严重。,工业纯钛及,TC1,即,(+),钛合金,在焊接后，其焊接接头的塑性稍有降低，原因是：,由于钛及钛合金的熔点高，其导热性比铁低,4-5,倍，因此过热区在高温停留的时间长，冷却缓慢，易使过热区出现显著的晶粒长大，导致塑性下降；,当工业纯钛及,TC1,合金加热到相变点以上快速冷却时，会出现,的无扩散型转变。,是某些元素在六方晶格,钛中的过饱和固溶体，形状为针状，其塑性低于,相。,欲使工业纯钛及,TC1,合金焊接后有良好的塑性，需选择合适的焊接热输入。若焊接热输入过大，热影响区在高温停留的时间长，过热区域大，晶粒将因过热而变得粗大，使塑性降低；若焊接热输入过小，,后获得的,相将多且致密，也会使塑性降低。,第四章 高温合金的焊接,一、高温合金分类及简介,高温合金是在高温下具有较高力学性能、抗氧化性和抗腐蚀性能的合金。,按基体成分，高温合金可分为镍基高温合金和钴基高温合金；按强化方式，可分为固溶强化高温合金和时效硬化高温合金；按生产工艺，可分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金和机械合金化高温合金。,1,、镍基高温合金,镍基高温合金是含镍量大于,50%,的高温合金，一般以,Ni,、,Cr,固溶体为基体并添加了如,W,、,Mo,、,Al,、,Ti,、,Nb,、,Co,等多种合金元素。,镍基高温合金按强化方式分为固溶强化、时效硬化和机械强化合金。具有优良的抗氧化性、抗腐蚀性能，塑性较高，易于焊接。,镍基高温合金最常见的牌号为,GH163,、,GH99,、,GH4169,等。,2,、铁基高温合金,铁基高温合金是含铁,50%,左右的高温合金。其中，,Ni,含量大于,20%,，,Cr,含量大于,12%,，以保证合金的组织稳定和具有较高的抗氧化及抗腐蚀性能。同时还添加了,W,、,Mo,、,Al,、,Ti,、,Nb,等多种合金元素，对合金进行不同方式的强化。,铁基高温合金具有良好的抗氧化性和抗腐蚀性，较好的工艺塑性和焊接性，主要用于制造,500-800,以下工作的构件。常见牌号有,GH1140,、,GH1015,、,GH1016,、,GH1035,、,GH1132,等。,3,、钴基高温合金,钴基高温合金是含钴,50%,左右的合金，并加入了,Cr,、,Ni,、,W,、,Mo,、,Nb,等合金元素进行强化。其中含,Cr20%,左右是为了保证具有良好的抗氧化和抗腐蚀性能，主要用于制造,700-900,下工作的构件。常见牌号有,GH188,、,GH605,等。,二、合金元素对高温合金焊接性的影响,高温合金中合金元素的含量越高，其裂纹敏感性就越大。铁基和镍基高温合金可按下式计算其裂纹敏感性：,K,1,=l /,L100%,；,K,1,裂纹敏感性，裂纹率，,%,；,l,每个试样的裂纹总长度，,mm,；,L,每个试样的焊缝总长度，,mm,。,一般而言，在固溶强化型高温合金中，其,Al,、,Ti,的总含量小于,2%,，裂纹敏感性指数,K,1,一般小于,10%,；在时效强化型高温合金中，当,Al,、,Ti,的总含量小于,4%,时，,K,1,一般为,10-15%,。当,Al,、,Ti,的总含量大于,6%,时，其,K,1,一般在,20%,以上。,K,1,越大，其焊接就越困难。,图,14,高温合金焊接性与,Al,、,Ti,含量的关系,A-,易焊；,B-,可焊；,C-,难焊,在高温合金中，,Nb,可起沉淀强化作用，降低形成应变时效裂纹的倾向；,W,对形成焊接热裂纹无直接影响；,Mo,可抑制焊接热裂纹的形成；,C,含量高时，会形成晶间化合物晶界膜，使合金变脆，其含量一般为,0.05-0.1%,；,B,与,Zr,均可净化晶界，改善合金的综合性能，但含量较高时，易形成热裂纹，故,B,、,Zr,的含量一般控制在,0.005%,以下。,三、焊接方法及工艺,目前焊接高温合金的焊接方法主要有钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、埋弧焊等。其中，钨极氩弧焊特别适用于焊接薄壁焊件；熔化极气体保护焊用于焊接较厚固溶强化合金构件；埋弧焊由于在焊接过程中加剧了强化元素的烧损，且焊缝金属中增碳、增硅和抗腐蚀性能下降等原因，目前使用较少。,1,、钨极氩弧焊,a,、焊接材料的选择,焊接镍基和铁基固溶强化合金及,Al,、,Ti,含量较低的时效强化合金时，一般选用与母材化学成分相同或相近牌号的焊丝，以获得与母材性能接近的焊接接头；焊接,Al,、,Ti,含量较高的时效强化合金或拘束度大的焊件时，为防止产生焊接裂纹，最好选用抗裂性好的,Ni-Cr-Mo,系合金焊丝，如,HG3113,、,HSG-1,、,HSG-5,等。,b,、焊接工艺,、,焊前应彻底清除焊接处和焊丝表面上的氧化物、油污等；,、,为使焊接区快速冷却，可采用激冷块和垫板，垫板应开适宜尺寸的成型槽；,、,在保证焊透的情况下，应采用较小的焊接能量；多层焊时，应控制层间温度；,、,薄板高温合金焊前可不预热；大于,4mm,的厚板焊前可适当预热，焊后应及时进行热处理以消除应力。,2,、熔化极气体保护焊,用熔化极气体保护焊进行焊接时，其热输入较大，焊接效率高，常用于较厚构件的焊接。由于焊接时易产生飞溅，为此，可采用,Ar+,（,15-20,）,%He,的混合气体，并采用较大直径的焊枪喷嘴和较大的气体流量，焊缝背面应进行保护或垫以成型槽垫板，防止氧化。,焊接时，可采用与母材成分相同牌号的焊丝；当焊件拘束度较大时，为防止裂纹产生，可选用抗裂性较高的,Ni-Cr-Mo,系焊丝，焊丝直径一般不大于,1.6mm,。,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,