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来源 : www.alloy-east.com   发布时间 : 2021-05-12

异种金属焊接这些经典常识
  异种金属焊接所存在的一些固有问题阻碍了它的发展,如异种金属熔合区的构成和性能,异种金属焊接结构的破坏多半发生在熔合区,由于靠近熔合区各段上焊缝结晶特点不同,又易形成性能不好的、成分变化的过渡层。
  另外,由于处在高温的时间长,这一区域的扩散层会扩大,会进一步使金属的不均匀性增加。而且异种金属焊接时或焊后经热处理或经高温运行后,经常发现低合金一侧的碳通过焊缝边界向高合金焊缝中“迁移”的现象,分别在熔合线两侧形成脱碳层和增碳层,在低合金一侧母材形成脱碳层,在高合金焊缝一侧形成增碳层。
  防碍和阻止异种金属结构的使用和发展主要表现在以下几个方面:
  1.在室温下,异种金属焊接接头区的机械性能(如拉伸、冲击、弯曲等)一般优于被焊母材的性能,但高温下或高温长期运行后,接头区的性能劣于母材。
  2.在奥氏体焊缝与珠光体母材之间存在一个马氏体过渡区,该区韧性较低,是一个高硬度脆性层,也是导致构件失效破坏的薄弱区,它会降低焊接结构的使用可靠性。
  3.焊后热处理或高温运行过程中碳迁移会导致在熔合线两侧分别形成增碳层和脱碳层。一般认为脱碳层由于碳的减少而导致该区域组织、性能发生较大变化(一般是劣化),从而使得该区域容易在服役过程中发生早期失效。很多服役中的高温管线或者试验中的高温管线的失效部位都集中在脱碳层。
  4.失效与时间,温度和交变应力等条件有关。
  5.焊后热处理不能消除接头区的残余应力分布。
  6.化学成分的不均匀性。
  异种金属焊接的时候,由于焊缝两侧的金属和焊缝的合金成分有着明显的差别,焊接过程中,母材和焊材都会熔化并相互混合,混合的均匀程度随着焊接工艺的改变而改变,而且焊接接头不同的位置,混合均匀程度也有很大差异,这就造成了焊接接头化学成分的不均匀性。
  7.金相组织的不均匀性。
  由于焊接接头化学成分的不连续,经历了焊接热循环后,焊接接头各个区域出现不同的组织,往往在某些区域出现极其复杂的组织结构。
  8.性能的不连续性。
  焊接接头的化学成分和金相组织的差异,带来了焊接接头力学性能的不同。沿焊接接头的各个区域强度、硬度、塑性、韧性、冲击性能、高温蠕变、持久性能都有很大差别。这种显著的不均匀性使得焊接接头不同区域在相同的条件下,表现出来的行为有很大的差异,出现弱化区域和强化区域,尤其是在高温的条件下,异种金属焊接接头在服役过程中经常出现早期失效。
  二
  不同焊接方法焊接异种金属时的特点
  大多数焊接方法都可用于异种金属的焊接,但在选择焊接方法及制定工艺措施时,仍应考虑异种金属焊接时的特点。根据母材和焊接接头不同的要求,熔焊、压焊及其他焊接方法在异种金属焊接中都有所应用,但也都各有其优缺点。
  1.熔焊
  异种金属焊接中应用较多的是熔焊方法,常用的熔焊方法有焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。为了减少稀释,降低熔合比或控制不同金属母材的熔化量,通常可选用热源能量密度较高的电子束焊、激光焊、等离子弧焊等方法。
  为了减小熔深,可以采取间接电弧、摆动焊丝、带状电极、附加不通电焊丝等工艺措施。但无论如何,只要是熔焊,总有部分母材熔入焊缝而引起稀释,另外,还会形成诸如金属间化合物、共晶体等。为了减轻这类不利影响,必须控制和缩短金属在液态或高温固态下的停留时间。
  然而,尽管熔焊方法和工艺措施不断改进和完善,却仍然难以解决所有异种金属焊接时的问题,因为金属种类繁多,性能要求又多种多样,接头形式又各不相同,许多情况下还需要采用压焊或其他的焊接方法来解决特定的异种金属接头的焊接问题。
  2.压焊
  大多数压焊方法都只将被焊金属加热至塑性状态或甚至不加热,而以施加一定的压力为基本特征。与熔焊相比,在焊接异种金属接头时压焊具有一定的优越性,只要接头形式允许,焊接质量又能满足要求,采用压焊往往是比较合理的选择。
  压焊时,异种金属交界表面可以熔化,也可以不熔化,但由于有压力的作用,即使表面有熔化金属存在,也会被挤压而排出(如闪光焊和摩擦焊),只有少数情况下压焊后还保留了曾经熔化的金属(如点焊)。
  压焊由于不加热或加热温度低,可以减轻或避免热循环对母材金属性能的不利影响,防止产生脆性的金属间化合物。某些形式的压焊甚至能将已产生的金属间化合物从接头中挤压出去。此外,压焊时也不存在因稀释而引起的焊缝金属性能变化问题。
  不过,大多数压焊方法对接头形式是有一定要求的,例如点焊、缝焊、超声波焊必须用搭接接头;摩擦焊时至少有一个工件必须具有旋转体的截面;爆炸焊只适用于较大面积的连接等。压焊设备目前也还不普及。这些无疑地都限制了压焊的应用范围。
  3.其他方法
  除熔焊和压焊外,还有一些可以用于异种金属焊接的方法。例如钎焊就是钎料与母材之间的异种金属焊接方法,不过这里所讨论的则是较特殊的钎焊方法。
  有一种方法称作熔焊——钎焊,即对异种金属接头中低熔点母材一侧为熔焊,对高熔点母材—侧为钎焊。而且通常是以低熔点母材相同的金属为钎料。因此,钎料与低熔点母材之间就是同种金属的熔焊过程,不存在特殊困难。
  钎料与高熔点母材之间则是钎焊过程,母材不发生熔化、结晶,可以避免许多焊接性方面的问题,但要求钎料对母材能良好润湿。
  另一种方法称作共晶钎焊或共晶扩散钎焊。这是将异种金属接触表面加热到一定温度,使两种金属在接触表面处形成低熔点的共晶体,该低熔点共晶体在此温度下呈液态,实质上成了一种不用外加钎料的钎焊方法。
  当然,这要求两种金属之间能够形成低熔点的共晶体。异种金属扩散焊时加入中间层材料,在很低压力下加热使中间层材料熔化,或与被焊金属接触形成低熔点共晶体,此时形成的薄层液体,经一定时间的保温过程,使中间层材料全部扩散到母材中并均匀化,就能形成没有中间材料的异种金属接头。
  这类方法在焊接过程中都会出现少量液态金属。因而又被称作液相过渡焊,他们的共同特点就是接头中不存在铸造组织。
  三
  焊接异种金属的注意事项
  1.考虑焊件的物理、力学性能和化学成分
  (1)根据等强度的观点,选择满足母材力学性能的焊条,或结合母材的可焊性,改用非等强度而焊接性好的焊条,但考虑焊缝的结构形式,以满足等强度、等刚度要求。
  (2)使其合金成分符合或接近母材。
  (3)母材含C、S、P有害杂质较高时,应选择抗裂性能和抗气孔性能较好的焊条。建议选用氧化钛钙型焊条。如果尚不能解决,可选用低氢钠型焊条。
  2.考虑焊件的工作条件和使用性能
  (1)在承受动载荷和冲击载荷的情况下,除保证强度外,对冲击韧性、延伸率均有较高要求,应一次选用低氢型、钛钙型和氧化铁型焊条。
  (2)接触腐蚀介质的,必须根据介质的种类、浓度、工作温度以及区分是一般服饰还是晶间腐蚀等,选用合适的不锈钢焊条。
  (3)在磨损条件下工作时,应区分是一般还是受冲击磨损,是常温还是高温下磨损。
  (4)非常温条件下工作时,应选用相应的保证低温或高温力学性能的焊条。
  3.考虑焊件的集合形状复杂程度,刚度大小,焊接破口的制备情况和焊接位置。
  (1)形状复杂或大厚度的焊件,焊缝金属在冷却时收缩应力大,容易产生裂纹,必须选用抗裂性能强的焊条,如低氢型焊条,高韧性焊条或氧化铁型焊条。
  (2)受条件限制不能翻转的焊件,需选用能全位置焊接的焊条。
  (3)焊接部位难以清理的焊件,选用氧化性强的,对氧化皮和油污不敏感的酸性焊条,以免产生气孔等缺陷。
  4.考虑施焊工地设备
  在没有直流焊机的地方,不宜选用限用直流电源的焊条,而应选用交直流电源的焊条。某些钢材(如珠光体耐热钢)需焊后消除热应力,但受设备条件限制(或本身结构限制)不能进行热处理时。应改用非母材金属材料焊条(如奥氏体不锈钢),可不必焊后热处理。
  5.考虑改善焊接工艺和保护工人的身体健康
  在酸性焊条和碱性焊条都可以满足要求的地方,应尽量采用酸性焊条。
  6.考虑劳动生产率和经济合理性
  在使用性能相同的情况下,应尽量选用价格较低的酸性焊条,而不用碱性焊条,在酸性焊条中又以钛型、钛钙型为贵,根据我国矿藏资源情况,应大力推广钛铁型药皮的焊条。


 

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  超级铁素体不锈钢继承了普通铁素体不锈钢强度高、抗氧化性好、抗应力腐蚀优秀等特性,同时改善了铁素体不锈钢的延性-脆性转变、对晶间腐蚀较敏感和焊态的低韧性等局限性。采用精炼技术,降低C和N含量,添加稳定化和焊缝金属韧化元素,可取得高Cr、Mo且超低C、N的超级铁素体不锈钢,使铁素体不锈钢在耐腐蚀、耐氯化物的点蚀和缝隙腐蚀等应用方面进入了一个新的阶段。



  超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢,它和普通不锈钢的区别超级双相不锈钢该类钢是20世纪80年代后期开展起来的,牌号主要有SAF2507、UR52N、Zeron100等,其特性是含C量低,含有高Mo和高N,钢中铁素体相含量占40%~45%,具有优秀的耐腐蚀性能。

2020-11-28     精密合金的分类方式有很多种,本文主要介绍精密合金的主要用途分类。

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  全球高温合金产业发展现状 寡头特征明显

  2012年,全球高温合金消费量为28万吨,占钢铁总消费量的0.02%,市场规模达100亿美元。目前来看,全球范围内能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50家,主要集中在美、英、法、德、俄、日等国,整个行业具有较为明显的寡头特征。在涉及航天航空应用领域的高温合金钢产品,发达国家均视其为战略军事物资,对外进行严密管控。

  美国在高温合金研发以及应用方面一直处于************地位,年产量约为5万吨,其中近60%用于民用领域。美国有多家独立的高温合金公司,包括能够生产航空发动机所用高温合金的公司有通用电气公司(GE),普特拉-惠特尼公司(PW),以及其他能生产特钢和高温合金的公司如汉因斯-斯泰特公司(HaynesStel-liteCompany),佳能-穆斯克贡公司(Cannon-MuskegonCorporation),因科国际公司(IncoInternationalInC),特殊金属公司(SpecialMetalInC)和卡彭特公司(Carpenter)等。

  欧盟国家中英、德、法是世界上主要的高温合金生产和研发代表。英国是世界上最早研究和开发高温合金的国家之一。英国的铸造合金技术************,代表性的是国际镍公司(MondNickelcompany)的Nimocast合金,后该国的飞机发动机制造商罗罗控股公司(Rolls-Royceplc)又研制了定向凝固和单晶合金SRR99、SRR2000和SRR2060等,主要用于航空发动机制造。

  日本在镍基单晶高温合金、镍基超塑性高温合金和氧化物晶粒弥散强化高温合金方面取得较大的成功。近年来则致力于开发新型耐高温合金,并成功开发出在1200℃高温下依然能保持足够强度的新合金。日本主要的高温合金生产企业是IHIcorporation,JFE、新日铁和神户制钢公司。但是近年来,日本所有钢企的整体营业利润不容乐观,公司整体业绩呈下滑趋势,但是生产航天航空领域所需要的钢材是营业利润主要来源之一,用以弥补其他业务收入的损失。

  我国高温合金产业供不应求局面未发生明显变化

  我国2009年高温合金材料年生产量约1万吨左右,每年需求达2万吨以上。近年来需求端不断提升,供不应求的局面未发生明显变化。

  国内从事高温合金材料生产的企业数量有限,分为生产基地和研发基地两大类。生产方面主要形成了以抚顺特钢、上钢五厂、长钢三厂和齐齐哈尔等特钢厂等

  为主体的变形高温合金生产基地、以航空发动机制造公司精密铸造厂为主体的铸造高温合金生产基地和以钢铁研究总院、北京航材院和沈阳金属所等科研院所为主体的高端高温合金材料的生产研发基地等三大基地。我国目前航空和其他工业部门使用的各种一般高温合金均可在国内生产供应。

  国家对高温合金产业高度重视,2010年国家最高科学技术奖颁发给我国高温合金之父、中国科学院金属研究所所长师昌绪院士。在经济转型升级的背景下,《国家“十二五”科学和技术发展规划》将新材料列为七大战略新兴产业之一,一系列重大政策出台为高温合金产业发展提供了有力的支持。

  我国军用航空发动机产业将迎来庞大市场

  2014年中国国防预算8082.3亿元,同比增长12.2%,增速高于2013年,过去20年保持两位数以上的复合增速,军费稳定高速增长为军备建设提供了有力支撑。然而,就军费占GDP的比重来看,近20年中国军费占GDP比重始终保持在1%-1.5%之间,即使以斯德哥尔摩国际和平研究所的统计数据,中国军费历年来占GDP的比重仍不到2%,低于英、法、印度的2%-3%,更远低于美、俄的4%-5%,因此我们认为,我国军费仍有巨大的增长空间,预计未来10年我国的国防开支将保持12%左右的年均增速。

  我们认为,2014年美国重返亚太战略继续深化、周边岛屿纷争、朝核危机、克里米亚危机等因素使得我国面临的外部战略压力进一步增大。军事实力尤其是海空军装备水平相对落后导致我国在处理上

  述危机问题时受到制约,马航事件从另一个侧面折射出这一问题,今年4月习近平视察空军机关时谈马航事件,也言及马航失联令人痛心,强调要加快建设空天一体的强大空军。我国国家安全委员会的设立等一系列举措体现我国维护国家安全的决心。随我国安全战略向外扩展,航母、大型运输机、预警机、先进战斗机等的海空军武器装备建设已进入快速装备通道。

  我们预计,未来20年中国各类战机采购需求在约2900架,对航空发动机的市场需求折合人民币约为2800亿元,对应高温合金折合人民币约500亿元。

  民用航空领域前景更加辽阔

  相较于我国军用发动机跨越式发展的步伐,我国民用发动机依然是几乎空白。我国最新自主研制的ARJ-21客机使用美国GE公司的CF34-10A发动机,而C919大飞机则使用CFM国际公司研制的LEAP-X1C发动机。中航工业已于2009年出资设立中航商用航空发动机有限责任公司,作为国家大型客机发动机项目主体和总承制单位。未来随民用飞机发动机国产化,高温合金需求前景非常辽阔。

  相对军机来说,民用飞机是更庞大的市场,强劲的经济和客流增长将成为亚太地区新飞机需求的主要推动因素。波音预计未来20年,美国和欧盟等已形成一定规模的航空市场增长将逐步放缓,全球主要的增长由新兴经济体引领,20年内亚太地区将超越北美成为世界******的航空市场,复合增速5.5%。中国作为亚太地区乃至经济增长最快的经济体之一,增速达到6.5%以上。

  波音公司2013年预测到2032年中国民航机队的规模将达到2012年的3倍,未来20年中国将需要5580架新飞机,总价值达7800亿美元。按历史数据看,波音的预测往往略偏保守,中航工业集团则预测到2032年年末,中国民用飞机的机队规模将达到6691架,是2012年机队规模的3.4倍。

  以20年5400架7560亿美元的民用飞机需求量测算,对应高温合金需求约1600亿元。此外,燃气轮机领域也有数百亿的需求空间。

  钢研高纳:依托钢研总院 未来3-5年净利润增速30%-50%

  钢研高纳是我国高温合金领域技术水平最为先进、生产种类最为齐全的企业之一。公司具有生产国内80%以上牌号的高温合金的技术和能力。承继原钢研院高温所雄厚的技术实力,公司逐步发展形成了完整的技术产业链,在高温合金领域保持技术领先优势,占据高端产品市场。


  依托发动机产业布局,公司60%以上的产品面向航空航天领域的客户。2014年6月30日,公司募投项目完工。未来2-3年将是募投项目产能释放的高峰期,产能瓶颈将得到大幅度突破,公司将迎来高速增长期。

  我们看好公司的长期投资价值,作为我国高温合金的龙头企业,依托发动机产业的的布局,且有望受到国家政策的有力扶持,成长空间广阔。海空军装备的加速建设带来大量飞机及发动机需求,将为公司贡献大量订单。

  受益于募投项目陆续投产和发动机产业的高增长,我们预计未来3-5年净利润增速30%-50%,且有望受两机专项有力扶持。混合所有制改革子公司员工持股激发活力,核电重启在即公司有望从中受益,外延式增长亦值得期待。

2021-06-01双相不锈钢具有良好的焊接性能,与铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢相比,它既不像铁素体不锈钢的焊接热影响区,由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低,也不像奥氏体不锈钢那样,对焊接热裂纹比较敏感。
       双相不锈钢由于其特殊的优点,广泛应用于石油化工设备、海水与废水处理设备、输油输气管线、造纸机械等工业领域,近些年来也被研究用于桥梁承重结构领域,具有很好的发展前景。
        “节约型双相钢"经常会出现的焊接性能问题。而焊接标准双相钢并不是一个问题,而且不论采用何种工艺,都有适合这些应用的焊材。从金相的角度来看,焊接2101(1.4162)根本就没有问题,实际上它甚至要比标准级的双相钢更加容易焊接,因为这种材料事实上可以采用乙炔焊工艺来进行焊接,而对于标准双相钢材料而言,始终必须避免使用这种工艺。焊接2101所面临的实际问题是熔池的粘度不同,因此可湿性差了一点。这迫使操作人员在焊接的过程中更加多地使用电弧焊,而这正是问题的所在。尽管可以通过选择超合金化焊材加以弥补,但是我们经常希望选择匹配的焊材。
       在2101中,也存在低温热影响区和高温热影响区中的显微结构之间的热影响区相互作用,比2304、2205或2507更加有利。在以2101进行试验时,也已经发现由于镍含量较低,因此产生了含有较多氮与锰的不同类型的"回火色",而这影响了腐蚀性能。在电弧和熔池中发生的这一成分损失是由于氮与锰的蒸发与熔敷,这对于双相钢等级的材料来说是一个新问题,因此在这次讲课中将作了较多描述。

2018-05-23经过时效热处理,从奥氏体基体中析出一些相使高温合金强化。因为这些相是从基体中析出的,因此有时称为第二相或沉淀相,所以时效强化又称为第二相强化或沉淀强化。用固溶强化手段设置位错运动障碍是不够稳定的,其强化效果也不够强烈。为了更有效地阻碍位错运动,就要利用稳定的障碍物,高温合金通常采用固态析出的时效相,如γ’、γ’’和碳化物(见高温合金材料的间隙相、高温合金材料的金属间化合物相)等作为稳定的障碍物。
从位错理论出发,时效强化效应是和位错与析出相的交互作用密切相关的。运动着的位错与析出相遇时,其机械障碍作用有4种情况:(1)应力场障碍。时效相析出时会在基体中产生应力场,特别当时效相与基体具有共格关系时,可以产生很高的弹性应力场。(2)位错攀移析出相克服障碍。(3)位错绕过析出相的障碍。位错线在靠近析出相颗粒时受阻变弯,位错线绕过析出相并在其周围留下位错环后才能继续向前运动,这是有名的欧罗万(orowan)机制。(4)位错切割析出相的障碍。位错切割析出相时,增加了它与基体之间的界面而需要做功。如果析出相为有序结构时,当位错切过时会在有序结构中产生反相畴界而需要做功。
γ’相是高温合金中最重要的时效强化相。随着7,相数量增加,强化效果增加。在镍基高温合金中,7,相的数量能达到60%~65%;而铁基高温合金中只能达到20%左右。铁基高温合金中γ’相的合适尺寸是0.01~0.05μm,通常呈球形。镍基高温合金中应使γ,相的平均间距保持在0.05μm左右;当γ’相含量超过40%时,γ’相间距对强化不敏感,此时γ’相可以达到很大尺寸(0.2μm左右),形貌为立方体形。

2018-11-26GH3044是固溶强化镍基抗氧化合金,在900℃以下具有高的塑性和中等的热强性,并具有优良的抗氧化性和良好的冲压、焊接工艺性能,适宜制造在900℃以下长期工作的航空发动机主燃烧室和加力燃烧室零部件及隔热屏、导向叶片,供应的品种有板、带、丝、管、棒材和环形件等。

2022-12-17镍铬与铁、铝、硅、碳、硫等元素可以制成合金镍铬丝具有较高的电阻率和耐热性。是电炉、电烙铁、电熨斗等的电热元件镍铬丝合金通常用于滑动变阻器的线圈起到保护电路和通过改变接入电路部分的电阻来改变电路中的电流,从而改变与之串联的导体(用电器)两端的电压的作用。

镍铬丝网又名镍铬合金网、镍铬合金丝网,镍铬合金网,镍铬合金过滤网。具有优越的延伸率、抗压强度、表面光洁度、抗氧化性、抗硫性、抗渗透性等功能。反复弯曲次数多,电阻及温度系数稳定,允许表面负荷高,比重轻且价格经济合理.

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