某大功率柴油机排气管总成是由壁厚为4～8 mm的若干组15Cr?Mo耐热钢直管段与1Crl8Ni9Ti奥氏体钢弯管以各种角度的相贯形式焊接而成。其焊接质量要求严格，整个结构应耐高温及耐0．5 MPa压力，密封性要好，不允许有裂纹、夹渣、气孔等焊接缺陷。由于这两种材料的物理性能差异较大，焊接时必须采取特殊的工艺措施，才能获得良好的焊接接头。因此必须确定切实合理的焊接方法、焊接材料、工艺参数以及其它措施。

一、焊接性分析

由于两种钢的化学成分、金相组织和力学性能差异很大。焊接时焊缝是由两种不同母材和填充金属材料熔化而成，焊缝的组织取决于熔合比。而熔合比反映了母材的熔入量及对焊缝的稀释程度。若熔合比过大，则焊缝裂纹倾向变大。根据异种钢焊接材料的选择原则，选定R307焊条进行试验及分析，焊接时发现熔化的母材和填充金属在熔池内部和熔池边缘的混合程度不同，靠近母材边缘区的温度较低，熔融金属流动性差，母材和填充金属不能充分熔合，使母材的稀释作用比焊缝中心处明显；其埘(Cr，Ni)远低于焊缝中心的平均值，形成了与焊缝内部金属成分不同的过渡层，其组织为马氏体+贝氏体+铁素体，降低了接头的韧性，导致熔合线附近出现脆性微裂纹。

若选用18—8型焊接材料，在焊接过程中，C易迁移，形成扩散层，结果在15CrMo钢一侧形成脱碳层，奥氏体钢一侧形成增碳层，由于两侧材料性能相差悬殊，接头受力时易引起应力集中，降低了接头的高温持久强度。

二、焊接方法及工艺参数选择

为了避免裂纹的产生，减小焊缝中脆性层的宽度，抑制熔合区中C的扩散，使焊缝组织形成奥氏体+铁素体的双相组织，选用A307焊条，并将熔合比控制在40％PA下。焊接方法采用焊条电弧焊，该方法灵活方便，不受工件形状及焊接位置的限制，容易控制，使熔合比较小。焊接工艺参数对熔合比有直接影响，热输入越大，母材熔入焊缝越多。而热输入又取决于焊接电流、电弧电压和焊接速度等参数。根据这一原则，焊前对待焊部位进行预热，焊接电流应尽量小。施焊时，采用多层焊，每层焊完后，应彻底清理焊渣，检查焊缝，不得有任何缺陷。应保证道间温度不低于预热温度后，再施焊下一层。

由于焊接时采用了小工艺参数，施焊部位应开较大坡口。操作时沿直线快速运弧，不作过大横向摆动，角焊缝焊脚不宜过大。焊后应进行回火热处理以改善焊缝性能。

该排气管段上有5条主要焊缝为异种钢接头，制定的焊接工艺如下：

采用咖2．5 mm A307焊条，弧焊整流器。焊接电流70～75A，按各零件在工装上的具体位置装配后，分别定位焊，焊点间距沿圆周不得少于4点。

焊前严格清理待焊部位两侧的油污等脏物，用氧乙炔火焰预热。温度控制在150～200℃。采用多层焊法，用西3．2 mmA307焊条，焊接电流85～100 A，施焊第1道；焊后仔细清理焊渣，道间温度应控制在预热温度范围内；用3.2mm．A307焊条，焊接电流130～150 A，焊下一层，接头处应尽量错开。焊缝表面应平整光滑，并且清理全部焊渣及飞溅，焊后用隔热材料包住焊缝，保温2～4 h。

三、试验分析

焊件经过680～710℃回火及喷丸处理后，经金相分析焊缝组织为奥氏体+铁素体。另外，对焊缝金属及对接接头进行力学性能试验，所测得结果与母材进行比较，均高于母材标准的下限值。接头部位冲击试验的缺口位置选在焊接热影响区中性能最薄弱的熔合线处，其冲击吸收功远大于母材，接头横向弯曲试验结果合格，应力测试和承压密封试验的结果均能满足技术要求。

四、结语

(1)通过分析对比，15CrMo钢与1Crl8Ni9Ti钢采用A307焊条进行焊接是可行的。

(2)上述异种钢的焊接，只要选择焊接材料适当，焊接工艺合理一定能获得满意的焊接接头。

用上述工艺焊接的排气管及其它部件，经多年运行的结果显示，该焊接工艺是有效、可靠的，可以避免焊缝裂纹的产生，满足构件的使用要求。