不銹鋼（或碳鋼）與鈮組成的焊接結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)中之所以能不斷得到應(yīng)用，是因?yàn)殁壥且环N化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬，具有熱強(qiáng)性、高溫耐蝕性，在1300℃時(shí)仍有良好的穩(wěn)定性。所以不銹鋼（或碳鋼）與鈮的焊接結(jié)構(gòu)可用于核電站和原子反應(yīng)堆等耐高溫耐腐蝕的裝置中，引起了世界各國(guó)焊接工作者的重視。

一、不銹鋼（或碳鋼）與鈮焊接特點(diǎn)

  1. 不銹鋼（或碳鋼）與鈮焊接時(shí)，由于鈮的化學(xué)性質(zhì)很活潑，對(duì)進(jìn)入焊接區(qū)的雜質(zhì)敏感性很強(qiáng)。因?yàn)檫@些雜質(zhì)能降低金屬的塑性，增加冷脆性，使焊縫容易產(chǎn)生裂紋。

  2. 不銹鋼（或碳鋼）與鈮焊接時(shí)，由于鈮的熔點(diǎn)高（熔點(diǎn)為2497℃），不銹鋼（或碳鋼）母材已熔化，而鈮還處于固態(tài)，這會(huì)造成鋼的液態(tài)金屬流失，對(duì)鈮與不銹鋼（或碳鋼）的焊接有不利的影響。

  3. 不銹鋼（或碳鋼）與鈮焊接時(shí)，鈮容易氧化，所以對(duì)焊接區(qū)的保護(hù)和焊接材料的純度要求很高。

  4. 不銹鋼（或碳鋼）與鈮焊接時(shí)，鈮具有較小的密度和較大的熱導(dǎo)率，所以要求采用加熱集中的焊接方法，如氬弧焊、等離子弧焊以及電子束焊。

二、不銹鋼（或碳鋼）與鈮的焊接工藝

  不銹鋼與鈮主要通過(guò)熔焊-釬焊的方法進(jìn)行焊接。利用熔焊（例如電子束焊、氬弧焊等），使不銹鋼（或碳鋼）一側(cè)金屬熔化，熔化的液態(tài)金屬對(duì)另一側(cè)不熔化的固態(tài)鈮金屬產(chǎn)生良好的潤(rùn)濕作用，實(shí)現(xiàn)了異種金屬的連接。

 1. 不銹鋼與鈮的氬弧焊

  實(shí)際生產(chǎn)中鈮常與不銹鋼進(jìn)行連接，為了獲得良好的異種材料焊接接頭，使焊縫金屬中不產(chǎn)生金屬間化合物相，讓界面間產(chǎn)生良好的冶金結(jié)合，可采用氬弧焊。

  鈮與不銹鋼氬弧焊時(shí)的接頭形式如圖5-42所示。當(dāng)焊件厚度為0.3～0.5mm時(shí)，可采用彎邊搭接的形式，如圖5-43a所示；當(dāng)焊件厚度為0.5～1.0mm時(shí)，可采用熔化的嵌入，如圖5-43b所示。

  焊前對(duì)鈮表面要采用60％HNO＋40％HF（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）溶液清洗，除去油污和氧化60% HNO₃+40%HI膜。施焊時(shí)，電弧要偏向不銹鋼一側(cè)，偏離鈮母材一定空隙，當(dāng)電弧指向不銹鋼一側(cè)時(shí)，不銹鋼熔化，而鈮一側(cè)被加熱，只有表面少許熔化。此時(shí)不銹鋼液體對(duì)鈮表面產(chǎn)生潤(rùn)濕過(guò)程而形成釬焊的冶金連接。焊后分析表明，焊接時(shí)，鈮被加熱到1700℃，并保溫1～1.5s，不銹鋼液體對(duì)鈮產(chǎn)生了潤(rùn)濕，形成了良好的釬焊接頭。在界面沒(méi)有金屬間化合物相，熱影響區(qū)也沒(méi)有產(chǎn)生過(guò)熱組織和晶粒長(zhǎng)大的現(xiàn)象。

 2. 不銹鋼與鈮的電子束焊

  厚度0.3mm的鈮合金板與厚度0.4mm的不銹鋼，利用電子束焊或用鎢極氬弧焊，采用熔焊-釬焊的工藝方法，形成熔焊-釬焊連接，焊縫成形均勻美觀，具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性。鈮合金（BH2）與不銹鋼（06Cr18Ni11Ti）熔焊-釬焊的焊接參數(shù)及力學(xué)性能見(jiàn)表5-94。

  表5-94 鈮合金（BH2）與不銹鋼（06Cr18Ni11Ti）熔焊-釬焊的焊接參數(shù)及力學(xué)性能