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H13高温合金焊接性的影响

发布时间:2021-05-12人气:

H13高温合金焊接性的影响

随着使用温度的升高,高温合金的化学成分变得越来越复杂,从而使其焊接变得越来越困难。影响焊接性能的四个主要因素是材料因素,设计因素,工艺因素和使用环境。高温合金的可焊接性是指对合金中裂纹的敏感性,焊接后接头结构的均匀性,焊接接头的机械性能以及在某些焊接工艺条件下采取工艺措施的可行性的综合评估。超级合金的可焊性主要受以下因素影响:

(1)对高温合金的焊接裂纹的敏感性。

在高温合金的焊接过程中,出现的焊接裂纹通常包括热裂纹和过热裂纹。热裂纹分为结晶裂纹和液化裂纹。过热裂纹主要是指应变时效裂纹。液化裂纹和结晶裂纹具有相同的形成机理,因为晶体之间存在脆性,低熔点或低共熔相,不能承受在高温条件下因焊接而产生的力。两者的区别在于,在液态焊接金属的凝固过程中会形成结晶裂纹,而在热循环的最高温度的作用下,固体基材将晶界层重新熔化后会形成液化裂纹。当在沉淀增强的高温合金的焊接后进行时效处理时或在焊接后在高温下使用时,通常会产生时效应变裂纹。由于大量的g'析出使析出强化的高温合金晶体的内部增强,因此在高温环境下,晶界强度通常小于晶内强度。由于杂质元素的偏析的不利影响,晶界被进一步削弱并且晶界被削弱。塑性变形的出现增加了变形时效裂纹的趋势。当晶界的实际变形超过其塑性变形能力时,将发生应变时效裂纹。

(2)焊接接头的等效强度。

高温合金的使用环境通常必须同时承受高温和压力。因此,高温合金焊接接头应具有良好的耐高温性,可塑性,低周疲劳性能和良好的氧化性。和耐腐蚀性。同时,期望焊接接头的强度与基材的强度相同,即,焊接接头的强度相同。通常,在焊接高温合金时发现的主要问题,除了在焊接期间或之后出现的裂纹和微裂纹外,另一个是机械性能的降低。焊接通常会显着降低抗拉强度和屈服强度,同时会降低可塑性。另外,熔融焊料的固化将导致元素偏析,降低抗氧化性和耐腐蚀性,并降低性能。因此,采用合理的焊接工艺和优良的焊接材料对提高高温焊接接头的强度非常重要。如果使用摩擦焊接来焊接高温合金,则焊接接头的电阻系数几乎为100。如果使用异种焊丝,则接合强度将进一步降低。焊接接头的电阻系数是由焊接结构的不均匀性引起的。在热影响区中的晶粒结构生长并且增强相g相的溶解容易形成弱化区。因此,塑性变形将首先出现在弱化区域,最终将导致断裂失败。因此,高温合金钎焊接头的强度和可塑性大大降低。因此,应该开始焊接工艺,焊接材料,焊接方法和热处理,以优化工艺参数并确保焊接接头系数K接近100。

(3)焊接接头结构的不均匀性。

高温合金钎焊接头的结构明显不均匀,并且由于化学成分和钎焊技术的使用而明显不同。固溶增强超级合金的结构相对简单:在焊接这种类型的合金之后,焊接金属从变形结构变为铸造结构。由于焊缝池的快速冷却速度,焊缝金属会由于晶内偏析而形成分层结构,而严重的偏析会在枝晶之间形成共晶结构。焊接接头的热影响区沿晶界产生局部熔化和晶粒长大,例如GH1015,GH1016和GH1140固溶增强高温合金具有相对较好的可焊性,并且焊接结构良好。相反,析出强化的高温合金和熔融的高温合金的组织更复杂,焊缝和热影响区的组织更复杂。焊接金属在焊接过程中经历熔化和凝固过程,原始的g相和碳化物均等地溶解在基体中,形成单g固溶体。焊接金属的冷却速度快,并且容易形成横向枝晶短且主轴长的枝晶。树枝状晶体和主轴之间会存在大量的成分偏析,从而导致焊缝中的共晶成分。在具有大的热循环循环的热影响区中,增强相g'将溶解并且碳化物相将改变,这将使热影响区的结构非常复杂并影响超合金的性能。例如,基础材料GH4169具有细晶粒,主要是等轴晶体,其属于变形的合金结构。焊缝的结构与母材完全不同,分支的结构很明显,枝晶的轴垂直于焊缝。这种焊接接头的结构对拉伸性能影响很小,但是会大大降低耐用性和疲劳性能。

H13合金可焊性的影响

高温合金对热裂纹的敏感性,接头结构的不规则性以及焊接接头的强度是决定高温合金可焊性的关键因素。此外,选择合理的焊接工艺也是评估高温合金可焊性的重要基础。因此,在使用高温合金之前,应该对高温合金的可焊性进行分析和研究。只有掌握了高温合金的可焊性及其影响因素,才能成功完成高温合金焊接件的生产,才能保证高温合金焊接件的安全使用。

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