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　　钢与镍及镍合金焊接，常见问题解答

　　制造化工和石油设备时，为了节省昂贵的镍，经常需要将钢与镍及合金焊接在一起。

　　焊接的主要问题

　　焊接时，焊缝中的主要成分是铁和镍，铁和镍能够互溶，不形成金属间化合物。在一般情况下，焊缝中的含镍量相对高，所以在焊接接头的熔合区，不会形成扩散层。焊接的主要问题是在焊缝中容易产生气孔和热裂纹。

　　气孔

　　钢与镍及其合金焊接时，影响焊缝中形成气孔的主要因素是氧、镍及其他合金元素的含量。

　　氧的影响。焊接时，液态金属中可能会溶解较多的氧，而氧在高温时与镍氧化，形成nio，nio能与液体金属中的氢和碳发生反应生成水蒸气和，在熔池凝固时如来不及逸出，残留在焊缝中就形成气孔。在纯镍与q235-a埋弧焊的铁镍焊缝中，高纯镍热轧板材，在氮和氢含量变化不大的情况下，焊缝中含氧量越高，焊缝中气孔数量越多。

　　镍的影响。在铁镍焊缝中，氧在铁镍中的溶解度不同，氧在液态镍中的溶解度大于液态铁中的溶解度，而氧在固态镍中的溶解度却比在固态铁中的小，因此，氧的溶解度在镍结晶时的突变，比在铁结晶时的突变明显。所以，焊缝中ni为15%~30%时的气孔倾向小，而ni含量大时，气孔倾向进一步提高到60%~90%，钢的溶入量必然下降，因此引起形成气孔的倾向变大。

　　其他合金元素的影响。当铁镍焊缝中含有锰、铬、钼、铝、钛等合金元素或符合合金化时，能提高焊缝抗气孔能力，这是由于锰、钛和铝等都具有脱氧作用，而铬和钼则提高焊缝固态金属中的溶解度。所以镍与1cr18ni9ti不锈钢焊缝的抗气孔能力比镍与q235-a钢焊缝高。铝和钛还能把氮固定在稳定的化合物中，---纯镍热轧板材，也能提高焊缝抗气孔能力。

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　　热裂纹

　　钢与镍及其合金的焊缝中，产生热裂纹的主要原因是，由于高镍焊缝具有树枝状组织，在粗大晶粒的边缘上，集中了一些低熔点共晶体，从而削弱了晶粒间的联系，降低了焊缝金属的抗裂能力。另外，焊缝金属的镍含量过高对焊缝金属产生热裂纹有重大的影响，在铁镍焊缝中，氧、硫、磷等杂质对焊缝热裂纹倾向也有很大的影响。

　　当采用无氧焊剂时，由于焊缝中氧、硫、磷等有害杂质的减少，---是含氧量的下降，使裂纹量大为减小。因为熔池结晶时，氧和镍能形成ni+nio共晶体，共晶温度为1438℃，而且氧还能加强硫的有害作用。所以焊缝中含氧量较高时，热裂纹倾向较大。

　　mn、cr、mo、ti、nb等合金元素，均能提高焊缝金属的抗裂性能。mn、cr、mo、ti、nb均是变质剂，能细化焊缝组织，并能打乱其结晶方向。al、ti还是---的脱氧剂，能降低焊缝中氧的含量。mn能与s形成难熔化合物mns，从而减少硫的有害作用。

　　焊接接头的力学性能

　　铁镍焊接接头的力学性能与填充金属材料以及焊接参数有关。在焊接纯镍和低碳钢时，当焊缝中ni当量低于30%，在焊缝快速冷却条件下，纯镍热轧板材发货快不快，焊缝中会出现马氏体结构，使接头的塑性和韧性急剧下降。因此，为了使接头获取较好的塑性和韧性，铁镍焊缝中的ni当量应大于30%。

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