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    钼 与 钢 的 焊 接
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    当前位置: > 焊工技术更新时间:2013-01-31 12:38:47主题:钼 与 钢 的 焊 接 围观:

    钼 与 钢 的 焊 接

     

    (1)钼与钢的焊接特点

        钼及钼合金与钢的焊接结构件,在实际生产中应用较多,但由于钼及钼合金与钢的物理性能相差较大,在焊接过程中出现很多问题。从焊接问题的分析中得出结论,钼与钢的焊接性能主要取决于钼及钼合金的成分和性能。

    铁-钼合金状态图见图1。从状态图中可知fe与mo能形成不同浓度的α-fe和α-mo固溶体。此外还可以形成两种金属间化合物脆性相ε-fe3no2和η-femo。fe3no2直至1450℃的温度范围都是比较稳定的。状态图中的η-相,它的存在温度区间为1180~1540℃,当冷却时,η-相分解为ε-相和α-相的固溶体。

     

    钼与钢焊接主要有如下特点。

    ① 钼与钢的焊接性主要取决于钼及钼合金的成分和性能。钼及钼合金与钢焊接时,当加热到400℃时,发生轻微的氧化。在600℃以上时,迅速氧化成moo3化合物。氧在钼中的溶解度很小,当氧含量增加时,所形成的氧化物沿晶界析出,其他杂质的化合物脆性相也析出于晶界,使焊接难以进行。

    ② 焊接钼与钢时,靠近钼母材金属侧,容易出现高硬度和高脆性区,其宽度可达0.5~3μm。这里的金属间化合物主要成分有fe3mo2及femo。靠近钢母材金属侧比钼母材金属的脆性倾向小,但焊后冷却速度快,钼母材金属侧会出现马氏体组织,导致焊缝热影响区及接头区脆化,在焊接应力的作用下,会严重地增加接头产生裂纹的倾向。所以,钼与钢的焊接性是比较差的。

    ③ 钼与钢焊接的异种焊缝金属由三部分组成,而且焊缝成分不均匀。靠近钢母材金属侧的是由钢与金属间化合物组成的双相组织,其硬度急剧上升;靠近钼母材金属侧的是由金属间化合物组成的双向组织,硬度也急剧上升;焊缝中间是由钼与钢之间的金属间化合物所组成的,硬度很高。

    钼与钢焊接接头组织成分不均匀,对硬度的影响很大,如图2所示。图2中,(1)是钢与金属间化合物组成的双相组织;(2)是钢与钼之间的金属间化合物;(3)是钼与金属间化合物组成的双相组织。

     

               

    (2)钼与钢的焊接工艺

    1)钼与钢的熔焊-钎焊

    钼与钢(碳钢、不锈钢)采用氩弧焊、电子束焊和气体保护焊等焊接方法,均可实现熔焊-钎焊接头。这种焊接工艺的实质是使钢一侧熔化金属较多,而钼一侧只是加热增加温度而不熔化或熔化很少,被钢的液态金属所浸润形成钎焊焊缝。这就避免了铁与钼形成化合物fe3mo2和femo,使接头区脆化问题得以解决。

    钼与钢直接对接电子束焊接时,其焊缝金属主要由20mo-80fe组成,在mo母材一侧边界上显示出α+ε共晶,而且形成较多的金属间化合物fe3mo2和femo。由于金属间化合物的存在,使焊缝金属脆性增加而易于产生裂纹,降低了接头性能,其焊接性较差。因此钼与钢熔化焊时,接头强度不高,应避免直接熔焊,所以一般采用熔焊-钎焊。

    为了提高钼与钢的接头性能,还可以采用加中间过渡层的方法,焊接工艺虽然复杂,但是其焊接性良好。焊前对焊件进行表面处理非常重要,焊接工艺参数须严格控制,表1列出了采用电子束焊和氩弧焊对钼与钢进行熔焊-钎焊的工艺参数及接头力学性能。

     

     

    2)钼与钢的真空扩散焊

    钼与1cr18ni9ti和1cr13等钢进行真空扩散焊时,能获得强度高、质量稳定的焊接接头。钼与1cr13的焊接接头强度可达382~450mpa,钼与18-8、1cr13真空扩散焊的工艺参数见表2。

    钼与不锈钢真空扩散焊时,为了提高接头性能,可以采用中间扩散层。其中间扩散层材料一般采用镍和铜,采用镍或铜作为中间层的接头中不产生金属间化合物,接头变形小、塑性好、强度高,接头质量稳定可靠。

    钼与1cr13真空扩散焊的接头强度高,主要是由于1cr13中的cr与mo可以形成无限连续的固溶体,且铬在钼与铁的固溶体中能形成cr-mo铁素体,在过渡区可形成由铬合金化的α铁固溶体和femo2为基的金属间化合物。钼与1cr13的工艺参数:温度为900~1200℃、压力为4.6~24.5mpa、时间为5~25min、真空度为1.333×10-2pa,焊后接头的强度可达382~451mpa。

    钼与1cr18ni9ti真空扩散焊的工艺参数:温度为900~1200℃、压力为4.6~19.0mpa、时间为5~230min、真空度为1.333×10-2pa。采用这些参数对钼与1cr18ni9ti进行焊接,焊接接头的质量良好,未发现缺陷。但金相分析表明,靠近接触区有宽度约为5μm亮带,亮带是发生扩散的结果,此亮带是铁、镍与钼的化合物混合区,如mofe7、moni、moni3、moni4等。

     

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