钼 与 钢 的 焊 接

钼 与 钢 的 焊 接

（1）钼与钢的焊接特点

    钼及钼合金与钢的焊接结构件，在实际生产中应用较多，但由于钼及钼合金与钢的物理性能相差较大，在焊接过程中出现很多问题。从焊接问题的分析中得出结论，钼与钢的焊接性能主要取决于钼及钼合金的成分和性能。

铁-钼合金状态图见图1。从状态图中可知fe与mo能形成不同浓度的α-fe和α-mo固溶体。此外还可以形成两种金属间化合物脆性相ε-fe₃no₂和η-femo。fe₃no₂直至1450℃的温度范围都是比较稳定的。状态图中的η-相，它的存在温度区间为1180～1540℃,当冷却时，η-相分解为ε-相和α-相的固溶体。

钼与钢焊接主要有如下特点。

① 钼与钢的焊接性主要取决于钼及钼合金的成分和性能。钼及钼合金与钢焊接时，当加热到400℃时，发生轻微的氧化。在600℃以上时，迅速氧化成moo₃化合物。氧在钼中的溶解度很小，当氧含量增加时，所形成的氧化物沿晶界析出，其他杂质的化合物脆性相也析出于晶界，使焊接难以进行。

② 焊接钼与钢时，靠近钼母材金属侧，容易出现高硬度和高脆性区，其宽度可达0.5～3μm。这里的金属间化合物主要成分有fe₃mo₂及femo。靠近钢母材金属侧比钼母材金属的脆性倾向小，但焊后冷却速度快，钼母材金属侧会出现马氏体组织，导致焊缝热影响区及接头区脆化，在焊接应力的作用下，会严重地增加接头产生裂纹的倾向。所以，钼与钢的焊接性是比较差的。

③ 钼与钢焊接的异种焊缝金属由三部分组成，而且焊缝成分不均匀。靠近钢母材金属侧的是由钢与金属间化合物组成的双相组织，其硬度急剧上升；靠近钼母材金属侧的是由金属间化合物组成的双向组织，硬度也急剧上升；焊缝中间是由钼与钢之间的金属间化合物所组成的，硬度很高。

钼与钢焊接接头组织成分不均匀，对硬度的影响很大，如图2所示。图2中，（1）是钢与金属间化合物组成的双相组织；（2）是钢与钼之间的金属间化合物；（3）是钼与金属间化合物组成的双相组织。

（2）钼与钢的焊接工艺

1）钼与钢的熔焊-钎焊

钼与钢（碳钢、不锈钢）采用氩弧焊、电子束焊和气体保护焊等焊接方法，均可实现熔焊-钎焊接头。这种焊接工艺的实质是使钢一侧熔化金属较多，而钼一侧只是加热增加温度而不熔化或熔化很少，被钢的液态金属所浸润形成钎焊焊缝。这就避免了铁与钼形成化合物fe₃mo₂和femo，使接头区脆化问题得以解决。

钼与钢直接对接电子束焊接时，其焊缝金属主要由20mo-80fe组成，在mo母材一侧边界上显示出α+ε共晶，而且形成较多的金属间化合物fe₃mo₂和femo。由于金属间化合物的存在，使焊缝金属脆性增加而易于产生裂纹，降低了接头性能，其焊接性较差。因此钼与钢熔化焊时，接头强度不高，应避免直接熔焊，所以一般采用熔焊-钎焊。

为了提高钼与钢的接头性能，还可以采用加中间过渡层的方法，焊接工艺虽然复杂，但是其焊接性良好。焊前对焊件进行表面处理非常重要，焊接工艺参数须严格控制，表1列出了采用电子束焊和氩弧焊对钼与钢进行熔焊-钎焊的工艺参数及接头力学性能。

2）钼与钢的真空扩散焊

钼与1cr18ni9ti和1cr13等钢进行真空扩散焊时，能获得强度高、质量稳定的焊接接头。钼与1cr13的焊接接头强度可达382～450mpa，钼与18-8、1cr13真空扩散焊的工艺参数见表2。

钼与不锈钢真空扩散焊时，为了提高接头性能，可以采用中间扩散层。其中间扩散层材料一般采用镍和铜，采用镍或铜作为中间层的接头中不产生金属间化合物，接头变形小、塑性好、强度高，接头质量稳定可靠。

钼与1cr13真空扩散焊的接头强度高，主要是由于1cr13中的cr与mo可以形成无限连续的固溶体，且铬在钼与铁的固溶体中能形成cr-mo铁素体，在过渡区可形成由铬合金化的α铁固溶体和femo₂为基的金属间化合物。钼与1cr13的工艺参数：温度为900～1200℃、压力为4.6～24.5mpa、时间为5～25min、真空度为1.333×10^-2pa，焊后接头的强度可达382～451mpa。

钼与1cr18ni9ti真空扩散焊的工艺参数：温度为900～1200℃、压力为4.6～19.0mpa、时间为5～230min、真空度为1.333×10^-2pa。采用这些参数对钼与1cr18ni9ti进行焊接，焊接接头的质量良好，未发现缺陷。但金相分析表明，靠近接触区有宽度约为5μm亮带，亮带是发生扩散的结果，此亮带是铁、镍与钼的化合物混合区，如mofe₇、moni、moni₃、moni₄等。

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