不銹鋼的焊接性分析不銹鋼和耐熱鋼的種類繁多,主要以合金成分為CrNi。一般來講,只有ω(Cr)>12%時才能在大氣環境下不發生銹蝕,增加Ni或提高Cr含量,耐蝕性或耐熱性均可提高。不銹鋼和耐熱鋼按材料供應狀態的組織可分為以下五種類型,即鐵素體剛、馬氏體剛、鐵素體-奧氏體雙相鋼和沉淀硬化鋼。不銹鋼的腐蝕形式主要有均勻腐蝕和局部腐蝕,局部腐蝕包括晶間腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕等。而奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti熔焊時的焊接缺陷主要有(1)晶間腐蝕,防止措施①選擇超低碳[w(C)<0.03%]或添加鈦和鈮等固碳元素的焊接材料;②形成奧氏體-鐵素體雙相組織的焊縫;③合理選擇焊接工藝,減少敏化溫度范圍的停留時間;④焊后將工件加熱到1050~1150℃固溶處理后淬火,使晶界上的碳化物溶入晶粒內部,形成均勻奧氏體組織。(2)應力腐蝕,對于不銹鋼來說,應力腐蝕斷裂的部位通常不存在均勻腐蝕,斷裂往往以點蝕,縫隙腐蝕為起始點。防止措施雙相不銹鋼焊接接頭具有優良的耐應力腐蝕性能,主要是因為以下幾點1)雙相不銹鋼的屈服強度比奧氏體不銹鋼高,產生表面滑移所需要的應力水平高,在相同的腐蝕介質中,雙相不銹鋼的表面膜因表面滑移而破壞所需的應力較大,應力腐蝕開裂較難發生。2)雙相不銹鋼中含有Mo元素,Cr含量也很高,耐點蝕能力強,應力腐蝕開裂缺乏起始點。3)雙相不銹鋼的兩個電極電位不同,裂紋在不同相和相界的擴展機制不同,對裂紋的擴展起到阻止或抑制作用,應力腐蝕開裂的發展速度緩慢。尤其是在熔合區附近的熱影響區中,應控制母材和焊縫的相比例,以獲得合適的δ/γ雙相組織。(3)點蝕最容易產生點蝕的部位是熔合區,因該區域化學成分極不均勻。焊縫中心部位也會產生點蝕,其主要原因是CrMo的偏析。防止措施實驗證明,提高Ni的含量,晶軸中Cr、Mo的偏析減少,因此采用高Ni焊絲對防止點蝕有利。此外還要考慮母材的稀釋作用,采用超合金話的焊絲,以保證焊絲金屬中含有足夠的合金元素,而不能采用自熔焊接。(4)熱裂紋與一般鋼結構相比,奧氏體不銹鋼焊接時更容易產生熱裂紋,并以結晶裂紋為主,有時也可能出現液化裂紋。這是因為1)奧氏體不銹鋼的熱導率小和線膨脹系數大,在焊接局部加熱和冷卻下,接頭在冷卻過程中易形成較大的拉應力;2)奧氏體不銹鋼易于聯生結晶形成方向性強的柱狀晶組織,促使形成晶間液膜;3)奧氏體鋼焊縫的合金成分組織復雜,S、P、SnPb等雜質元素或者Si、Nb等有線溶解度元素都可能形成低熔點共晶液膜,導致產生熱裂紋。防止措施焊縫成分對奧氏體鋼的熱裂紋敏感性有決定性影響,因為它直接影響液態金屬及合金的凝固模式。只有合金以FA模式凝固時,形成的初生δ相呈蠕蟲狀,能阻礙γ相枝晶的充分發展,細化晶粒,減少元素偏析,因而熱烈傾向最低。焊縫組織構成對奧氏體的熱裂紋傾向有很大的影響。由奧氏體和少量的鐵素體構成的焊縫組織比單相奧氏體組織的抗裂性能好。因為單相得奧氏體焊縫金屬合金化程度高,奧氏體非常穩定,焊接時易形成方向性強的粗大柱狀晶,會促進有害雜質S、P的偏析,易于形成連續的晶間液態夾層,從而增大熱裂紋的傾向。對于Ni的質量分數低于15%5%左右的奧氏體鋼,如果能使焊縫存在少量的δ鐵素體,那么可以大幅度提高焊縫金屬的抗裂紋能力。

銅的焊接性分析銅及銅合金具有優良的導電性、導熱性、延展性以及在某些介質中良好的抗腐蝕性能,因而成為電子、化工、船舶、能源動力、交通等工業領域中換熱管道、導電裝置及抗腐蝕部件的優選材料。銅及銅合金的種類和性能按化學成分和表面顏色可將銅及其合金分為純銅、黃銅、青銅及白銅四大類別,工業純銅中常見的雜質元素有氧、硫、鉛、砷及磷等。

少量的雜質元素能完全固溶與銅中,對銅的塑性變形性能影響不大。但當雜質元素含量超過其在銅中的溶解度而出現多想結構時,將顯著降低銅的各種性能,如鉛、氧、硫與銅形成的低熔點共晶組織分布在晶界上,增加了材料的脆性和焊接熱裂紋的敏感性。用于制造焊接結構的銅材要求其含鉛的質量分數小于0.03%,含鉍量小于0.03%,含氧和含硫硬分別小于0.03%0.01%。磷雖然也可能與銅形成脆性化合物,但當其含量不超過它在室溫銅中最大溶解度時,可以為一種良好的脫氧劑。純銅在退火狀態下具有很好的塑性,但強度低。經冷加工變形后,強度可以提高一倍,但塑性降低若干倍。加工硬化的純銅經550~600℃退火后,可使塑性完全恢復。銅及銅合金熔焊時已出現的缺陷主要有1)難于熔化及形成。焊接銅及銅合金時,當采用與同厚度低碳鋼一樣的焊接參數,母材就很難熔化,填充金屬也與母材不易熔合,這與銅及銅合金的熱物理性能有關。銅的導熱率比鐵大7~11,厚度越大,散熱越快,越難達到熔化溫度,熱影響區也寬。采用熱能量密度低的焊接熱員進行焊接時,如氧乙炔焊和焊條電弧焊,需要進行高溫預熱。采用氬弧焊,必須采用強規范才能熔化母材,否則需要高溫預熱后才能進行焊接。2)熱烈傾向大。銅及銅合金中存在氧、硫、磷、鉛、鉍等雜質元素,銅能與它們形成多種低熔點共晶物,這些低熔點共晶在熔池結晶過程中分布在樹枝晶間或晶界處,使銅和銅合金有明顯的熱脆性。

在雜質中,氧的危害最大,它不但在冶煉時以雜質的形式存在于銅內,在以后的軋制加工和焊接過程中,都會以Cu2O的形式存在于焊縫金屬中。而且Cu2O能與Cu形成熔點略低于銅的低熔共晶物,會導致焊接熱裂紋的產生。3)氣孔嚴重熔化焊接銅及銅合金,出現氣孔的傾向比低碳鋼要大得多,所形成的氣孔幾乎分布在焊縫的各個部位。氣孔的形成主要與氫、氧和氮在銅中的溶解有關,而且熔池凝固時間短也加劇了氣孔的形成傾向。4)接頭性能下降。銅及銅合金在熔焊過程中,由于晶粒嚴重長大,雜質及有害元素的參入,有益合金元素的氧化、蒸發等,使接頭性能發生很大的變化。(1)塑性嚴重變壞焊縫與熱影響區晶粒變粗、各種脆性的易熔共晶出現于晶界,使接頭的塑性和韌性顯著下降。(2)導電性下降銅中任何元素的摻入都會使其導電性下降。因此,焊接過程中雜質和合金元素的溶入都會不同程度低降低接頭的導電性能。(3)耐蝕性能下降銅合金的耐蝕性能是依靠鋅、錫、錳、鎳、鋁等元素的合金化而獲得的,熔焊過程中這些元素的蒸發和氧化燒損都會不同程度地使接頭耐蝕性能下降。