Comment souder du métal réfractaire sur de l’acier ?

Le 23 juin 2020

Le Nb, Mo, W et autres métaux réfractaires communs ont une mauvaise soudabilité et sont faciles à oxyder et nitrurer à haute température, ce qui entraîne des fissures de soudage et une fragilisation des métaux soudés et des zones affectées par la chaleur. Elle se manifeste principalement sous les aspects suivants :

(1) Fragilisation du métal fondu et de la zone affectée thermiquement

Le cycle thermique de soudage rend Nb, Mo, W et leurs alliages en solution solide en chauffant le film cassant brisé sur le joint de grain et en précipitant le long du joint de grain lors du processus de refroidissement ultérieur. Dans le même temps, la surface totale des limites des grains diminue et la teneur en impuretés augmente, ce qui entraîne une fragilisation, une réduction de la plasticité et une augmentation de la température de transition plastique-fragile du métal fondu et de la zone affectée thermiquement. Si la protection du soudage n'est pas bonne, la quantité d'oxygène et d'hydrogène dans le métal fondu augmente, ce qui entraînera également la fragilisation du métal fondu. Lorsque des éléments d'impuretés tels que C, Si et S pénètrent dans le métal fondu, ils provoquent également les effets de l'oxygène et de l'azote.

(2) Fissures et pores de soudage

Nb, Mo et W ont un module d'élasticité et une contrainte de soudage élevés, et les joints soudés sont faciles à fragiliser. Par conséquent, lorsque la teneur en impuretés est élevée et le degré de contrainte important, des fissures de soudage se produisent facilement. Les mesures visant à réduire la tendance aux fissures sont les suivantes :

(1) Pour empêcher la contamination des impuretés sur le métal fondu ;

(2) Dans la mesure du possible, réduire la contrainte des joints de soudure ;

(3) Préchauffer la température de transition fragile du plastique à une température supérieure à celle du matériau de base avant le soudage et immédiatement après le soudage à une température inférieure à la température de recristallisation du matériau de base.

L'utilisation du soudage par impulsion pour détruire la direction des cristaux du métal soudé.

(3) Sensibilité de la concentration du stress

Le Nb, le Mo, le W et leurs alliages sont sensibles à la concentration des contraintes en raison de leur température de transition plastique fragile élevée. Par conséquent, il est nécessaire d’éviter l’apparition de défauts tels que le mordant des bords et le manque de pénétration lors du soudage. Après le soudage, les ondulations sur la surface de la soudure doivent être supprimées et la zone de transition entre la soudure et le matériau de base doit être lisse, ce qui favorise la prévention de la rupture fragile du joint soudé.

La soudabilité de l'acier avec Nb, Mo et W dépend principalement des performances de Nb, Mo et W. Ces métaux réfractaires réagissent fortement avec l'oxygène de l'air à haute température et sont susceptibles de produire des défauts tels que des pores, une fragilisation des joints et des fissures. dans le processus de soudage. Les impuretés présentes dans les métaux ont une grande influence sur leurs propriétés mécaniques, leur déformabilité et leur soudabilité.

Le Nb, le Mo, le W et d'autres métaux adsorbent, dissolvent, diffusent et interagissent avec le gaz pour former des oxydes, des nitrures et des hydrures, provoquant une grave fragilisation des joints soudés et réduisant considérablement les propriétés mécaniques des joints soudés.

Nb a une bonne soudabilité tandis que Mo et W ont une mauvaise soudabilité. Par exemple, lorsque le molybdène ne contient que 2 % d'O0.002, 0.00 % de C et 2 % de N0.008, ces impuretés précipitent avec le métal pour former des phases fragiles telles que des oxydes, des nitrures et des carbures, qui sont principalement distribués à la limite du produit et produisent facilement des cristaux. fissures sous l'action des contraintes de soudage.

Lors du soudage de Nb, Mo, W avec Fe, Ni, Co et d'autres matériaux, la solubilité des métaux Nb, Mo et W est réduite en raison de la grande différence de propriétés physiques et chimiques entre eux, et la plupart d'entre eux existent dans une solubilité mutuelle finie. , et une série de composés fragiles peuvent se former. De plus, leur point de fusion et leur coefficient de dilatation linéaire sont très différents, et ils sont susceptibles de générer d'importantes contraintes thermiques et des défauts de soudage dans le processus de soudage, ce qui augmentera également la sensibilité aux fissures.

Lors du soudage de l'acier avec du Nb, du Mo, du W et d'autres métaux réfractaires, les mesures technologiques correspondantes suivantes doivent être prises :

(1) ajouter des éléments d'alliage appropriés dans la soudure, de sorte qu'elle puisse non seulement avec Nb, Mo, W et les principaux éléments de l'acier former une solubilité mutuelle infinie ou une plus grande solution solide.

(2) ajouter une bonne plasticité et un bon soudage avec une couche métallique intermédiaire en Nb, Mo, W et en acier.

C'est la méthode la plus efficace pour appliquer la technologie de soudage par brasage au Nb, Mo et W uniquement en utilisant le soudage par fusion de l'acier.