镍及镍基合金焊接学习教案.ppt

镍及镍基合金是随着航空、宇航、核能和石油化工工业的兴起而迅速发展起来的。现已成为上述工业生产领域(lǐnɡyù)不可缺少的重要材料。
镍及镍基合金不仅在高温具有热强性，在介质作用下还具有高的耐蚀性能。所以，目前在航空发动机上所需要镍合金材料约占整体结构材料的60％。如发动机的燃烧室、火箭叶片、导向叶片等均采用镍基合金的焊接结构，因而镍基合金的焊接技术及其专用焊接材料等在航空结构制造中已占据着重要地位。镍基合金在石油化工(shíyóuhuàɡōnɡ)领域中的应用主要(zhǔyào)内容一、镍与镍基合金的分类(fēnlèi)及其应用镍基合金2．按合金强化方式分
(1)非热处理强化的工业纯镍这类纯镍金属，不加入(jiārù)任何合金元素，不能用热处理来使之提高强度。如Ni200系列纯镍等，这种工业纯镍，根据纯镍本身的特性，多用于火箭发动机构件、耐腐蚀的蒸发器、声纳设备中的元件、点火塞极和电子管阴极等，其应用也很广泛。
(2)固溶强化合金这类合金是加人适当少量的合金元素如Al、Cr、Cu、Fe、Mo、Ti、w、v、Nb以及稀土合金等。采用高温固溶处理方法来提高合金的强度。(3)沉淀强化镍基合金这类合金是加入合金元素之后，采用固溶处理，再加上时效处理，来达到提高强度的目的(mùdì)。研制这类合金主要是适应高温高应力状态下的工作条件。
(4)弥散强化合金这类合金主要是以氧化钍弥散强化的镍基合金，如TD-Ni和DS-Ni等。合金中约有2％的氧化钍和98％的Ni，氧化物呈弥散分布于合金的基体中，使其抗拉强度有显著的提高。含Cr为20％左右的Ni-Cr型TD--NiCr合金与TD-Ni合金相比，具有更高的强度和耐蚀性。3．按合金成形方式来分
(1)变形镍基合金这类合金主要是以压力加工成形的镍基合金，可轧制成薄板和其它小形轧件等。因此，这种合金的特点，它具有较高的热稳定性和热强性。固溶处理后的镍基合金具有良好的塑韧性(rènxìnɡ)，可承受高温动载荷，还可进行冲压加工。组成焊接结构件是生产中常见的。
(2)铸造镍基合金采用铸造工艺将镍基合金铸造成有一定形状和尺寸的设备构件。在生产中多是采用精密成型的铸造方法。其合金仍具有良好的热强性和焊接性。由于铸造合金的铸造性组织，加上易于出现铸造缺陷，所以，铸造合金的应用没有变形合金多。二、镍及镍基合金的合金化(4)铅的影响铅在镍合金中是不利的元素．主要是易于引起焊接热裂纹。也就是所说的铅的脆化。
(5)磷的影响磷对镍合金的影响与硫、铅相似。它在合金中虽含量很少，但不能低估它的有害作用、磷在合金中主要是与镍形成低熔点共晶物，偏析于晶界，增大(zēnɡdà)半熔化区宽度，促使裂纹倾向增大(zēnɡdà)。
(6)硼的影响硼在镍合金中对改善高温机械性能、提高强度是有利的，但也有不利的作用.在镍合金焊缝金属和热影响区中，当含量超过限量时，硼与镍可形成低熔点共晶体，同时它还可参与其合金元素形成低熔点物，有增加热裂纹倾向。
(7)锆的影响在镍基合金中锆的作用与硼相似，如果加入少量的锆，可以提高镍合金的高温机械性能和提高断裂韧性。如果含量过多时，尤其是在焊接条件下，在焊缝金属中更易于偏析，增加热裂纹倾向。(8)碳的影响碳在镍合金中呈间隙强化(qiánghuà)元素，与镍合金中的Mo、Cr、Nb等碳化物元素形成碳化物起到强化(qiánghuà)作用。碳在无铬镍合金中，在焊接高温条件下，在热影响区晶粒边界可析出形成颗粒状的石墨，可降低热影响区的塑性。另外，对Ni-Cr、Ni-Cr-Fe等合金中，可增加晶间腐蚀敏化程度。如果合金中加入钛和铌起稳定作用，可不会增加晶间腐蚀倾向。采用超低碳的镍铬合金也会得到同样的效果。
(9)钼的影响钼在镍及镍基合金中是碳化物形成元素，它可明显的起到固溶强化(qiánghuà)和时效强化(qiánghuà)作用，而且也提高合金的热强性，是非常有利的元素。所以，在Ni-Cr,Ni-Cr-Fe合金都加入一定量的钼。
(10)硅的影响硅在镍基合金中都控制在较低的含量。因为硅在镍合金易引起热裂纹，尤其是在高Ni-Cr合金硅的作用更为敏感。同时硅含量过高时还明显的降低塑韧性。为防止硅能增加热裂纹倾向，往往加入铌元素可抵消硅的不利作用。作者在研制ZNiCrFe-1镍合金焊条中，一方面控制硅含量,另一方面加入铌元素，可大大提高抗裂性能。(11)铝的影响铝作为脱氧剂加入镍合金中．产生氧化物还可起到时效硬化作用。所以，在高镍合金中的铝都是以起到时效硬化效应才加入的。在焊镍合金时，铝也是焊接材料(cáiliào)中的添加剂，使焊缝金属的性能得到提高，与基本金属性能相匹配。但铝含量不能过多，否则降低焊缝金属性能。
(12)钛的影响钛是镍合金中不可缺少的合金化元素之一。它与铝很相似，既可脱氧产生氧化物又可产生时效硬化