隨著使用溫度的升高，高溫合金的化學(xué)成分越來越復(fù)雜，焊接難度也越來越大。影響焊接性能的四個(gè)因素是材料因素、設(shè)計(jì)因素、工藝因素和使用環(huán)境。高溫合金的可焊性是指在一定的焊接條件下，對(duì)裂紋敏感性、組織均勻性、焊接接頭力學(xué)性能以及采取工藝措施的可行性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

高溫合金的焊接性主要受以下因素的影響

1） 高溫合金的焊接裂紋敏感性

在高溫合金的焊接過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)熱裂紋和再熱裂紋。熱裂紋分為結(jié)晶裂紋和液化裂紋。再熱裂紋主要是應(yīng)變時(shí)效裂紋。液化裂紋的形成機(jī)理與結(jié)晶裂紋的形成機(jī)理相同，都是由于在高溫焊接條件下，晶粒間存在弱的低熔點(diǎn)相或共晶相，不能承受力的作用。二者的區(qū)別在于液態(tài)焊縫金屬凝固過程中形成結(jié)晶裂紋，而固態(tài)母材在熱循環(huán)峰值溫度作用下重熔晶間層后形成液化裂紋。應(yīng)變時(shí)效裂紋一般發(fā)生在沉淀強(qiáng)化高溫合金焊后時(shí)效處理或焊后高溫時(shí)效處理過程中。由于沉淀強(qiáng)化，晶界強(qiáng)度普遍低于高溫環(huán)境下的晶界強(qiáng)度，這是由于G′的大量沉淀，由于雜質(zhì)元素偏析的不利影響，進(jìn)一步削弱了晶界。結(jié)果表明，塑性變形發(fā)生在晶界處，增加了應(yīng)變時(shí)效裂紋的傾向。當(dāng)晶界的實(shí)際變形超過其塑性變形能力時(shí)，裂紋會(huì)發(fā)生應(yīng)變時(shí)效裂紋。

2） 焊接接頭組織不均勻性

高溫合金焊接接頭的顯微組織表現(xiàn)出明顯的不均勻性，并且由于化學(xué)成分和焊接工藝的不同而存在明顯的差異。固溶強(qiáng)化高溫合金的組織相對(duì)簡單。焊接后，焊縫金屬由變形組織轉(zhuǎn)變?yōu)殍T造組織。由于熔池冷卻速度快，焊縫金屬因晶內(nèi)偏析形成層狀組織，嚴(yán)重偏析導(dǎo)致枝晶間形成共晶組織。例如，固溶強(qiáng)化高溫合金gh1015、gh1016和GH1140具有良好的焊接性能和良好的焊接組織。相比之下，沉淀強(qiáng)化高溫合金和鑄造高溫合金的組織更為復(fù)雜，焊縫和熱影響區(qū)的組織和成分更為復(fù)雜。焊縫金屬在焊接過程中經(jīng)歷熔化和凝固的過程。原始的G'相和碳化物溶解在基體中形成單一的G固溶體。焊縫金屬冷卻速度快，容易形成橫向枝晶短、主軸長的枝晶。枝晶與主軸之間存在較大的偏析，導(dǎo)致焊縫共晶。在熱循環(huán)周期性較大的熱影響區(qū)，強(qiáng)化相G′溶解，碳化物轉(zhuǎn)變，使熱影響區(qū)組織復(fù)雜，影響高溫合金的性能。例如，GH4169是具有細(xì)晶粒和等軸晶粒的變形合金。焊縫組織與母材完全不同，枝晶軸垂直于焊縫。焊接接頭的顯微組織對(duì)其拉伸性能影響不大，但會(huì)顯著降低其耐久性和疲勞性能。

3） 焊接接頭的等強(qiáng)度。

高溫合金的使用環(huán)境一般受到高溫和應(yīng)力的同時(shí)作用，因此要求高溫合金的焊接接頭具有良好的高溫強(qiáng)度、塑性、低周疲勞性能以及良好的抗氧化和耐腐蝕性能。同時(shí)，預(yù)計(jì)焊接接頭的強(qiáng)度與母材相同，即焊接接頭的強(qiáng)度相等。一般說來，高溫合金焊接的主要問題除了焊接過程中或焊接后產(chǎn)生的裂紋和微裂紋外，還包括力學(xué)性能的降低。焊接一般會(huì)使抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度明顯降低，塑性降低。此外，焊接熔體的凝固會(huì)引起元素偏析，降低其抗氧化性和耐蝕性，惡化焊接質(zhì)量