专利名称：中、高碳钢与不锈钢的焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种中、高碳钢与不锈钢的焊接方法，尤其是指一种先运用表面脱碳方法将中、高碳钢表面碳素游离脱碳后，再以电子束焊接(ElectronicBeem Welding)技术将其与不锈钢焊接熔合，使其焊接后不致产生马氏体组织(Martensite)，防止焊道产生龟裂(Crack)现象的中、高碳钢与不锈钢的焊接方法。
背景技术：
不锈钢具有良好的抗蚀性，其中最主要的合金元素为铬(chromium)，铬就是使不锈钢不易腐蚀的主要元素。除了铬之外，其它典型不锈钢的合金元素还有镍(Nickel)或钼(Molybdenum)等。几乎大部分的不锈钢都加入镍，以增加其延展性及可成型性。
根据组织分类，不锈钢主要可分为马氏体型、珠光体型及奥氏体型。另外，钢铁可根据碳浓度的高低，区分为低碳、中碳和高碳型式。
焊接，大致分为气焊、电弧焊及电阻焊等，其中有一种电子束焊接(Electronic Beem Welding)，其是藉高速而密集的电子撞击工作物，使之熔化接合的技术。目前，对于中、高碳钢与不锈钢的焊接，并未使用电子束焊接技术，其是由于中、高碳钢的碳素含量较高，且电子束焊接技术是在真空(Vacuum)状态并以急速加热及急速冷却作用，所以将中、高碳钢与不锈钢使用电子束焊接设备焊接熔合时，会产生马氏体组织(Martensite)。该马氏体组织即为硬度及应力集中的表征，其会使焊道产生龟裂(Crack)现象。
请参阅图5所示，为一般钢材经焊接后的焊接品硬度、残留应力及龟裂关系图。由其中可知，钢材含碳量愈高，其焊接后的龟裂危险性愈高；反之，含碳量愈低，其焊接后的龟裂危险性愈低。
于是，发明人欲解决上述课题，以便采用电子束焊接中、高碳钢与不锈钢。
发明内容
基于上述发明理念，发明人乃一本孜孜不倦的精神，并藉由其丰富的专业知识及多年的实务经验所辅佐，终于精心研拟出本发明。
本发明的主要目的便在于提供一种中、高碳钢与不锈钢的焊接方法，能够采用电子束焊接中、高碳钢与不锈钢，使焊接后不致产生马氏体组织，防止焊道产生龟裂现象发生。
为达上述目的，本发明所提供的中、高碳钢与不锈钢的焊接方法，是先以热处理碳素游离方式将中、高碳钢表面脱碳，再以电子束焊接方式将其与不锈钢焊接熔合。
通过上述方法，可以使中、高碳钢与不锈钢焊接后不致产生马氏体组织，不会有硬度变高产生应力集中造成焊接裂痕的情况发生。
图1为本发明的中、高碳钢与不锈钢的焊接方法的流程示意图。
图2A和图2B为本发明的中、高碳钢于产生氧化膜及碳素游离脱碳时的示意图，其中，图2A为受氧化的中、高碳钢断面示意图，图2B为中、高碳钢基地内各深度的含碳量示意图。
图3为碳素未游离脱碳前的中、高碳钢组织示意图。
图4为碳素游离脱碳后的中、高碳钢组织示意图。
图5为一般钢材经焊接后的焊接品硬度、残留应力及龟裂关系示意图。
主要组件符号说明1氧化膜 2碳具体实施方式
为使本发明所运用的技术手段与所达成的功效更易于明了，现配合
如下首先请参阅图1所示的流程图，本发明的中、高碳钢与不锈钢的焊接方法，主要是先将欲与不锈钢焊接的中、高碳钢工作物，以碳素游离脱碳(Deecarburizing)方式将表面脱碳，与不锈钢工作物做电子束焊接熔合。
其中，碳素游离方式是藉由对中、高碳钢加热，并配合气体对其作用所达成，该气体可为氧化性气体、还原性气体或氧化性气体和还原性气体的混合气体等。其中，氧化性气体为空气、水气(H2O)或二氧化碳(CO2)等，而还原性气体则为氢(H2)。
中、高碳钢含碳量较高，对其加热时，其表面层的铁会被氧化，同时钢中所含的碳(C)也会作用，致使表面层的碳量减少而发生碳素游离脱碳现象。即，中、高碳钢周围的氧(O2)会渗入内部而氧化其中所含的碳，或者中、高碳钢的碳会扩散到表面而和周围的气体作用形成一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)或甲烷(CH4)，并溢出到外面，而形成碳素游离脱碳现象。其中，氧化膜和碳素游离脱碳层会随温度的上升及时间的增加而逐渐成长，且形成相当厚度。请参阅图2A和图2B所示，为中、高碳钢在产生氧化膜及碳素游离脱碳时的示意图，其中图2A是受氧化的中、高碳钢断面示意图，中、高碳钢表面有氧化膜1，其下方的中、高碳钢基地内溶解少量的氧，中、高碳钢中的碳2浓度，于其内部均匀分布，且碳2含量从内部向境界面逐渐减少，而接触氧化膜1部分的中、高碳钢基地内几乎不含碳2。再者，图2B则表示中、高碳钢基地内各深度的含碳量示意图。
请参阅图3所示，是上述在碳素游离脱碳前的中、高碳钢素材组织图。另请参阅图4所示，为上述在碳素游离脱碳后的中、高碳钢组织图。由图3、图4可明显看出中、高碳钢在碳素游离脱碳前、后的含碳量差异。
藉此，以碳素游离脱碳方式将中、高碳钢表面脱碳后，再采用电子束焊接方式将其与不锈钢做焊接熔合，待两者焊接后，便不会因电子束焊接的急速加热及急速冷却而产生马氏体组织，也不致使焊道产生龟裂(Crack)现象。
权利要求
1.一种中、高碳钢与不锈钢的焊接方法，是先以碳素游离脱碳方式将中、高碳钢表面脱碳，再以电子束焊接方式将其与不锈钢焊接熔合。
全文摘要
本发明涉及一种中、高碳钢与不锈钢的焊接方法，是先以碳素游离脱碳方式将中、高碳钢表面脱碳，再以电子束焊接方式将其与不锈钢焊接熔合，使其焊接后不致产生马氏体组织，不会有硬度变高产生应力集中造成焊接裂痕的情况发生。
文档编号C21D3/00GK1788907SQ20041010122
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月16日 优先权日2004年12月16日
发明者张仁佑 申请人:和大工业股份有限公司