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Inconel601镍基合金的化学成分 Inconel601镍基高温合金材料为蒂森克虏伯公司提供的轧制板材，厚度为3mm ， 如图 2-1 所示。  材料在出厂前经过固溶退火处理过， 其化学成分如表 2-1 所示。  镍基高温合金的焊接特点 镍基高温合金化学成分相对其它合金相对比较复杂， 随工作温度和加工方式 的差异， 合金的组织状态也有所差异， 对镍基高温合金焊接街头质量的要求也有所不同。 不同的焊接工艺规程的变化对接头的质量的影响也不同。 在固溶强化合金、 工业纯镍、 铸造镍基合金和镍基耐腐蚀合金等的热加工过程中， 出现的主要问题是焊缝区的过热导致的组织长大和焊缝金属的液化结晶裂纹。 镍基高温合金焊接时也存在这些问题。 对沉淀强化型镍基高温合金， 焊缝金属除有结晶裂纹存在外还可能产生焊后时效裂纹等问题。 镍基高温合金焊接时， 奥氏体导热性能不好导致焊缝金属温度过高， 导致某 些元素被氧化成高熔点的氧化物， 如三氧化二锆、 二氧化钛、 三氧化二铝等化合物的出现， 由于这些氧化物的熔点很高， 因此会导致使焊缝中液态金属的流动性变差， 就会引起其它缺陷的产生， 如夹渣、 气孔、 疏松等缺陷。 基体中的铁元素、镍元素虽与氧亲合力较小， 在高温条件下也又有被氧化的可能。 在焊接过程中如果气体保护不得当时， 还能产生其它问题。 镍基合金焊接中经常遇到的一些问题有结晶裂纹、 多边化裂纹和液化裂纹。 （1） 结晶裂纹。 镍基耐腐蚀合金和镍基高温合金的焊接过程中焊缝金属中 产生结晶裂纹的倾向很大。 产生原因主要是镍基高温合金在凝固时温度梯度很大 会形成方向性很强的奥氏体柱状晶， 低熔点的共晶物会在柱状晶体中偏析， 在焊接应力影响下， 共晶物强度低很容易开裂从而产生晶间裂纹。 镍基高温合金中的合金元素相对较多， 这些合金元素在焊接过程中会与基体中的镍元素作用生成熔点较低强、 度较弱的共晶物质， 这些共晶物容易在晶界偏析， 从而产生结晶裂纹。硫、 磷和硅等元素都是形成晶间低熔点共晶组织的主要元素， 尤其是对硫元素的控制更加严格， 这种晶间共晶组织是引发工业纯镍和单相奥氏体镍基合金焊缝结晶裂纹的首要因素， 因此要求镍基耐蚀合金和镍基高温合金中的硫元素的含量在0.005% 以下， 焊丝中的含硫量要小于 0.015% ， 焊缝金属总体含硫量应控制在0.030% 以下。 在焊丝中加入锰元素能与硫元素形成稳定的化合物， 降低硫元素的溶解度， 从而降低该有害元素的不利因素。 （2） 多边化裂纹。 多边化裂纹属于焊接热裂纹中的一种， 一般多是显微裂 纹， 然而在焊接应力作用下往往会扩展形成宏观裂纹。 在焊缝金属结晶凝固过程中， 前沿固相的晶粒中存在着大量晶体学缺陷， 如位错、 空位等缺陷。 焊接冷却过程是一个特殊的结晶过程， 与其它热加工过程相比其冷却过程温度梯度很大，形成非平衡的结晶过程， 使得晶体中晶体点阵的排列不完整， 结晶过程中形成的空位和位错都以过饱和的状态存在于焊缝金属中， 当存在应力应变或者焊接热循环时， 晶体内的这些缺陷会由高能位向低能位移动， 发生聚集或者扩散， 使得金属由不稳定的状态向稳定状态发展， 形成与一次结晶不同的新晶界， 被称为多边化晶界或亚晶界。这种晶界的形状大多是弯曲封闭线网， 晶界力学性能相对较差，会增加合金的高温脆性。 （3） 液化裂纹。 液化裂纹在工业纯镍和镍基高温合金焊接过程中是一种常 见的焊接热裂纹， 也是一种的显微裂纹。 它主要形成沿晶开裂， 多发生在多层焊的层间过热区或焊缝熔合区。 镍基高温合金对液化裂纹是十分敏感， 会引起力学性能的急剧下降。 |
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