钢与镍及镍合金焊接，常见问题解答

　　热裂纹

　　钢与镍及其合金的焊缝中，产生热裂纹的主要原因是，由于高镍焊缝具有树枝状组织，在粗大晶粒的边缘上，高纯度纯镍窄料，集中了一些低熔点共晶体，从而削弱了晶粒间的联系，纯镍窄料，降低了焊缝金属的抗裂能力。另外，焊缝金属的镍含量过高对焊缝金属产生热裂纹有重大的影响，在铁镍焊缝中，氧、硫、磷等杂质对焊缝热裂纹倾向也有很大的影响。

　　当采用无氧焊剂时，由于焊缝中氧、硫、磷等有害杂质质量的减少，特别是含氧量的下降，使裂纹量大为减小。因为熔池结晶时，氧和镍能形成Ni+NiO共晶体，共晶温度为1438℃，而且氧还能加强硫的有害作用。所以焊缝中含氧量较高时，热裂纹倾向较大。

　　Mn、Cr、Mo、Ti、Nb等合金元素，均能提高焊缝金属的抗裂性能。Mn、Cr、Mo、Ti、Nb均是变质剂，高强度纯镍窄料，能细化焊缝组织，并能打乱其结晶方向。Al、Ti还是强烈的脱氧剂，能降低焊缝中氧的含量。Mn能与S形成难熔化合物MnS，从而减少硫的有害作用。

　　焊接接头的力学性能

　　铁镍焊接接头的力学性能与填充金属材料以及焊接参数有关。在焊接纯镍和低碳钢时，当焊缝中Ni当量低于30%，在焊缝快速冷却条件下，焊缝中会出现马氏体结构，使接头的塑性和韧性急剧下降。因此，为了使接头获取较好的塑性和韧性，铁镍焊缝中的Ni当量应大于30%。

　　镍合金在产品设计中的应用

　　家电产品

　　交通工具

　　厨房卫浴

　　成型工艺

　　金属常见的铸造工艺、冲压工艺等都是镍合金加工的常用方式。

　　(1)锻造：锻造是普遍的金属加工工艺，通过反复将金属加热锤击淬火，直到得到想要的形状。适合单件和小批量生产。

　　工艺流程：开合模具锻造：加热的金属块通过上下模具锤压成型，用于延长金属形状，必须由经验丰富的操作工手工操作;闭合模具锻造：加热的金属块(黄色部分)通过上下模具锤压成型，用于金属的快速成型

　　CMF实验室 | 镍合金

　　CMF实验室 | 镍合金

　　(2)冲压成型：是一种金属冷处理加工方法，又被称之为冷冲压或板料冲压，借助冲压设备的动力，使金属板材在模具内直接受力成型，高温纯镍窄料，冲压的零件广泛应用于汽车零件制造和家用电器的制造。适合大批量生产。

　　工艺流程：将金属板材固定在模具台面上 → 冲头垂直下落，使金属板材在模具内部受力成型 →

冲头上升，零件被取出等待下一步修边打磨工序，整个过程在1s-1min左右

　　CMF实验室 | 镍合金

　　(3)失蜡成型：是一种少切削或无切削的精密铸造工艺，生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其它精密铸造方法要高。

　　镍合金的发展

　　同铁和铜一样，自从进入文明社会，镍就被用于合金。但是与钢、黄铜和青铜相比，镍合金是化学工业的后来者。

　　个具有商业重要性的镍合金是合金400，它是由国际镍公司(后来叫Inco合金公司)于1905年开发出来并推向市场，商标为蒙乃尔(MONEL)。下一个重要的里程碑是1930年左右问世的镍-钼合金B和镍-铬-钼-钨合金C。它们的是HaynesStellite公司(现在叫Haynes国际公司)，其中的两个注册商标为HASTELLOY。镍基合金发展的下一个重要阶段来自于Inco公司，1931年开发出镍-铬-铁合金600及1949年开发出镍-铁-铬合金，分别命名为INCONEL和INCOLOY。

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