金屬合金鍛造精細零件固態(tài)焊接檢測便攜顯微鏡
同類焊接中殘余應(yīng)力的影響
盡管慣性摩擦焊接法和線性摩擦焊接法都是固態(tài)焊接技術(shù)，但在焊接高
溫材料的時候仍會產(chǎn)生不容忽視的殘余應(yīng)力。需要指出的是，殘余應(yīng)力是
由冷卻過程中的熱失配引起的，在極高的溫度下，材料會變得非常柔軟，
并且只有在材料無法通過快速蠕變消除熱失配時才會形成彈性應(yīng)變場。原
則上有三種方法可以減少慣性摩擦焊接法和線性摩擦焊接法產(chǎn)生的殘余應(yīng)
力。首先，待鍛造階段的高溫塑化區(qū)消失后，可以在第i階段之初獲得一個
溫度相對較低的焊接區(qū)域（理論上，通過使鍛造載荷遠大于摩擦力可以實
現(xiàn)）；其次，降低焊縫的熱影響區(qū)域的冷卻速率，從而有利于材料釋放部
分因冷卻產(chǎn)生的熱失配，盡管沒有公開的文獻報道類似的實例，但是通過
形成比較大的熱影響區(qū)域或者加熱整個區(qū)域的做法也許是可行的；最后，
有些材料因相變可能會減少應(yīng)力的產(chǎn)生。比如對于鋼來說，材料微觀上從
奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體會引起體積的相應(yīng)膨脹，這可以補償焊接區(qū)域典型的
拉伸彈性應(yīng)變。馬氏體轉(zhuǎn)變的程度以及與之相關(guān)的體積膨脹取決于一系列
的參數(shù)，而這些參數(shù)又和冷卻速率以及合金的化學(xué)性能有關(guān)。析出強化材
料，比如說鎳基超合金材料IN718，可能在快速冷卻的過程中保留焊接區(qū)域
溶解狀態(tài)下的所有溶解的析出相。如此一來，熱影響區(qū)中產(chǎn)生的材料就相
對柔軟，它們不能承受過大的彈性形變，因此，就限制了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生
。
異種焊接的影響
由于異種焊接能夠在焊縫處產(chǎn)生帶有梯度成分的結(jié)構(gòu)，因此這種方法已
經(jīng)逐漸變得重要起來。因為摩擦焊接不僅會產(chǎn)生熱量，還會產(chǎn)生變形，被
焊接的兩種合金在流動應(yīng)力上的巨大差異可能會導(dǎo)致焊接面的航空航天科
技出版工程4材料技術(shù)某一面單方向長度上的減少。同時，焊接異種金屬能
夠?qū)е陆雍厦娈a(chǎn)生一種易碎的中間金屬相。然而，許多異種材料的焊接組
合正大規(guī)模用于商業(yè)用途，包括焊接同族的合金材料（例如，下面將要介
紹的兩種不同的鋼材，或者是兩種性能迥異的材料，如鋁和鋼）。解決這
些問題的策略包括焊接兩種橫截面積不同的部分（低溫材料的橫截面積比
高溫材料的大），同時要保證除第二階段外所有焊接階段盡可能短。
