什么是異種鋼接頭脫碳層和增碳層 ？

 在異種鋼焊接過程中，特別是在異種鋼接頭處于熱處理及高溫運行過程中，由于某些元素（特別是碳）的擴散，在熔合區(qū)中形成擴散層。在異種鋼接頭中廣珠光體鋼母材與奧氏體鋼焊縫的界面可以明顯看到碳的擴散層，在熔合區(qū)的珠光體鋼一側(cè)，碳通過熔合線向奧氏體焊縫擴散。在靠近熔合線的珠光體鋼母材上形成了鐵素體脫碳層而軟化；在奧氏體焊縫一側(cè)，則形成了高硬度的黑色增碳層。由于擴散層兩側(cè)性能相差懸殊，接頭受力時，容易引起應(yīng)力集中，從而降低接頭高溫持久強度和塑性。

  擴散層的形成與碳擴散能力相關(guān)，由于碳原子的尺寸很小點能與鐵形成間隙固溶體，所以碳在鋼中的擴散能力很強，無論在鐵素體固溶體還是在奧氏體固溶體中，其擴散能力都比其他元素大104~106倍。在所有的溫度下，碳在鐵素體中擴散系數(shù)均比在奧氏體中高。碳在液態(tài)鐵中的溶解度大大高于固態(tài)鐵，碳在奧氏體中的溶解度大于鐵素體。因此，碳在熔合區(qū)兩側(cè)的熔池和母材接觸期間，由于碳在兩側(cè)溶解度不同而促使碳的擴散。在接觸的兩種金屬中，碳化物形成元素含量較多也促使碳向其擴散，由于焊縫金屬中一般含有碳化物形成元素，如鉻，鈦等，促使碳向焊縫金屬中擴散。

 影響擴散層發(fā)展的因素如下：

1. 接頭加熱溫度和在高溫停留時間。焊后狀態(tài)，特別是在單層焊縫的接頭中，即使采用大功率的焊接規(guī)范，擴散層也是比較弱的。把接頭重新加熱到較高溫度時，并保持到一定時間后，擴散層就開始明顯得到發(fā)展，在600~800℃時最為強烈，800℃時達(dá)到最大值。隨著加熱時間加長，擴散層加寬。由此可知，在通常情況下，異種鋼接頭進(jìn)行熱處理（特別是在600~800℃的熱處理）是不適宜的。

 2. 碳化物形成元素的影響。焊縫金屬中碳化物形成元素的種類和數(shù)量對珠光體鋼中脫碳層的寬度有不同的影響。碳化物形成元素按其對碳親和力的大小，由弱到強按下列次序排列：鐵、錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈮、鈦。當(dāng)焊縫金屬中處于自由狀態(tài)的碳化物形成元素（未焊縫金屬中碳結(jié)合的）數(shù)量相同時，對碳親和力越大的碳化物形成元素，其在珠光體鋼中形成的脫碳層越寬。對某一種碳化物形成元素，隨其數(shù)量的增加，脫碳層加寬，但當(dāng)達(dá)到某一極限濃度之后，繼續(xù)增加元素的數(shù)量，對脫碳層的發(fā)展已無明顯影響。對大多數(shù)碳化物形放元素而言，這個極限濃度是不大的，對鉻來說，它接近于6%。因此，為了改善焊縫的其他性能，完全可以把高合金焊縫中碳化物形成元素的含量，提高到它的極限濃度之上而不會加劇擴散層的發(fā)展。珠光體鋼中碳化物形成元素也能降低擴散層的發(fā)展，當(dāng)其數(shù)量足夠高時，也能防止出現(xiàn)擴散層。因此往珠光體鋼中加入鉻、鉬、釩、鈦等元素時，其數(shù)量要足以完全把碳固定在穩(wěn)定碳化物中，是抑制異種鋼接頭熔合區(qū)擴散過程的有效手段之一。這種鋼又叫做穩(wěn)定珠光體鋼。

 3. 母材含碳量的影響。碳從珠光體鋼向含強烈碳化物形成元素焊縫的擴散，不是兩者含碳量不同引起的，但鋼中含碳量對擴散層的發(fā)展卻是有影響的。在焊縫中存有碳化物形成元素的情況下，珠光體鋼中含碳量愈高，擴散層的發(fā)展愈強烈。

 4. 鎳的影響。鎳是一種石墨化元素，它降低碳化物的穩(wěn)定性，并削弱碳化物形成元素對碳的結(jié)合能力。因而提高焊縫中的鎳含量，可以減弱擴散層。隨著鎳含量的增加，擴散層變窄。當(dāng)用鎳基合金為堆焊材料時，即使接頭長期在450~550℃溫度下停留，也不會出現(xiàn)明顯的擴散層?？梢娞岣咛畛浣饘俚膴W氏體化能力，也是一種抑制熔合區(qū)擴散過程的有效手段。