1。2 不锈钢与铌的焊接性

异种材料焊接因为兼容了异种材料的性能，使其有着更加广泛的应用。但是，由于不同的材料性能存在差异，也导致了异种材料焊接的困难性。异种材料焊接性与材料的物理性能差异，结晶化学性能差异，材料表面状态和过渡层控制有关[4-8]。而本课题研究的304不锈钢钢与铌的焊接就属于异种材料焊接，所以应该充分了解304不锈钢与铌的焊接性，以保证得到良好的焊接接头。

1。2。1 根据物理性能分析不锈钢与铌的焊接性文献综述

材料物理性能的差异对异种材料焊接的影响主要包括以下的方面：

   1。熔点的不同   材料的熔点不同会导致焊缝熔化与结界不一致，从何导致焊接接头力学性能变差；

   2。热导率不同   材料的热导率不同会造成热输出的不同，从而导致材料的熔化程度和焊缝两侧的结晶存在差异；

   3。热膨胀系数不同   材料的热膨胀系数不同会使焊接接头的应力变大，从而可能在焊缝和热影响区产生开裂；

   4。电导率，电磁率不同    材料的导电导磁不相同会使焊接电弧不稳定，得到的焊接接头焊缝成型差[9-11]。

304不锈钢的主要成分是铁，18%左右的铬和10%左右的镍。在表1-1中，主要研究了铌与304不锈钢中铁的物理性能。

表1-1 304不锈钢中的Fe与Nb的物理性能

材料 密度

 ρ/(g·cm-3) 熔点

Tm /℃ 线膨胀系数

α/(10-6·K-1) 热导率

λ/( W·m-1 ·K-1) 沸点

Tk /℃ 比热容

C/J·kg·K-1

Fe

Nb 7。8

8。57 1535

2468 15。24

7。08 13。31

53。7 2750

4742 460

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由表1-1可以看出304不锈钢中的铁与铌物理性能的差异很大，这样会提高304不锈钢与铌焊接的困难性。钢与铌的熔点，热导率，热膨胀系数，电导率等方面存在差异会导致以下的结果：

（1）铌的熔点比铁高很多，接近1000℃。熔点低的铁会先熔化发生流淌，或者有可能与熔点高的铌金属未熔合，这样熔化和结晶的不同步会降低焊接接头的力学性能。

（2）304不锈钢的线膨胀系数比铌的线膨胀系数高很多，超过了2倍。焊接接头会因此产生很大的焊接应力和变形，而且此应力不容易消除，会导致焊缝和热影响区产生开裂。

（3）不锈钢与铌的热导率存在很大的差异，铌的热导率比钢的大得多。铌的热影响区会比较宽，且冷却速度快，产生淬硬。而热导率低的钢则会发生过热。两者力学性能也不同，从而使接头的力学性能不均衡，得到的焊接接头质量比较低。来.自^优+尔-论,文:网www.youerw.com +QQ752018766-

1。2。2 根据冶金学分析不锈钢与铌的焊接性

 异种材料焊接还与材料的结晶化学性能有关。结晶化学性能的差异也被称为“冶金学上的不相容性”，它主要取决于材料的晶格类型、参数，以及原子的外层电子结构和原子的大小。异种材料的结晶化学性能相差不大，它们在固体和液体时可以互溶，溶化后产生了共晶或者固溶体，从而得到焊接接头，这样称它们在冶金学上相容。异种材料的结晶化学性能满足晶格类型相同，电化学性能相近，而且原子半径尺寸相差不能超过15%左右，才能得到固溶体，实现在冶金学上的相容。否则会得到塑韧性差的脆性化合物[4-8]。