高溫合金的化學(xué)成分，隨著使用溫度的升高，變的愈來(lái)愈復(fù)雜，因而焊接時(shí)越來(lái)越困難。影響焊接性能的四大因素是材料因素、設(shè)計(jì)因素、工藝因素和服役環(huán)境。高溫合金的焊接性是指在某一焊接工藝條件下，對(duì)合金產(chǎn)生裂紋的敏感性、焊后接頭組織的均勻性、焊接接頭力學(xué)性能和采取工藝措施的可行性的綜合評(píng)價(jià)。
高溫合金的焊接性主要受下面幾個(gè)因素影響：
1) 高溫合金的焊接裂紋敏感性
在高溫合金焊接過(guò)程中，出現(xiàn)的焊接裂紋通常有熱裂紋和再熱裂紋，其中熱裂紋分為結(jié)晶裂紋和液化裂紋，再熱裂紋主要是指應(yīng)變時(shí)效裂紋。液化裂紋和結(jié)晶裂紋形成機(jī)理相同，都是由于晶間存在脆弱低熔相或共晶，在焊接產(chǎn)生的高溫條件下承受不了力的作用而開(kāi)裂。兩者的區(qū)別在于結(jié)晶裂紋是液態(tài)焊縫金屬在凝固過(guò)程中形成，而液化裂紋則是由于固態(tài)的母材在熱循環(huán)的峰值溫度作用下使晶間層重新熔化后形成的。應(yīng)變時(shí)效裂紋一般在沉淀強(qiáng)化高溫合金的焊接后進(jìn)行時(shí)效處理時(shí)或者焊后在高溫使用時(shí)產(chǎn)生。由于沉淀強(qiáng)化高溫合金晶體內(nèi)部由于g′的大量析出得以強(qiáng)化，而晶界強(qiáng)度在高溫環(huán)境時(shí)一般低于晶內(nèi)強(qiáng)度，加上雜質(zhì)元素偏聚的不利影響，晶界進(jìn)一步弱化，從而在晶界發(fā)生塑性變形，增加了應(yīng)變時(shí)效裂紋產(chǎn)生傾向，當(dāng)晶界的實(shí)際變形量超過(guò)其塑性變形能力就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)效裂紋。
2)焊接接頭組織的不均勻性
高溫合金焊接接頭組織呈現(xiàn)明顯的不均勻性，并且由于化學(xué)成分和焊接工藝的不用而明顯不同。固溶強(qiáng)化高溫合金的組織比較簡(jiǎn)單，這類(lèi)合金焊接后，焊縫金屬由變形組織轉(zhuǎn)變?yōu)殍T造組織。由于焊接熔池降溫速度快，焊縫金屬會(huì)因晶內(nèi)偏析形成層狀組織，偏析嚴(yán)重會(huì)在枝晶間形成共晶組織。焊接接頭熱影響區(qū)產(chǎn)生沿晶界的局部熔化和晶粒長(zhǎng)大，如固溶強(qiáng)化高溫合金GH1015、GH1016和GH1140就具有比較好的焊接性，焊縫組織細(xì)小。相比而言，沉淀強(qiáng)化高溫合金和鑄造高溫合金的組織就比較復(fù)雜，焊縫和熱影響區(qū)的組織成分都比較復(fù)雜。焊縫金屬在焊接過(guò)程中經(jīng)歷了熔化凝固的過(guò)程，原來(lái)的g′相、碳化物相等均溶入基體中，形成單一的g固溶體。焊縫金屬冷卻速度快，容易形成橫向枝晶很短主軸很長(zhǎng)的枝狀晶。在枝狀晶和主軸之間會(huì)出現(xiàn)較大的成分偏析，從而在焊縫中出現(xiàn)共晶成分。在熱循環(huán)周期性很大的熱影響區(qū)會(huì)引起強(qiáng)化相g′溶解，碳化物相變，從而使熱影響區(qū)的組織變的十分復(fù)雜，影響高溫合金的性能。如GH4169母材晶粒細(xì)小，多為等軸晶，屬于變形合金組織。焊縫組織與母材*不一樣，樹(shù)枝組織明顯，枝晶軸垂直于焊縫。這種焊接接頭組織對(duì)拉伸性能影響不大，但是能明顯降低持久和疲勞性能。
3)焊縫接頭的等強(qiáng)性。
高溫合金的服役環(huán)境一般要承受高溫和應(yīng)力的同時(shí)作用，因此要求高溫合金焊接接頭應(yīng)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耐腐蝕作用。同時(shí)希望焊接接頭的強(qiáng)度與母材一樣，即焊接接頭的等強(qiáng)性。通常高溫合金在焊接中遇到的主要問(wèn)題，除了焊接中或焊后出現(xiàn)的裂紋和微裂紋，另一個(gè)就是力學(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，同時(shí)使塑性降低。此外，焊縫熔體凝固會(huì)引起元素偏析，降低氧化和抗腐蝕能力，使性能惡化。所以采用合理的焊接工藝和優(yōu)良的焊材對(duì)提高高溫焊縫接頭強(qiáng)度至關(guān)重要。如采用摩擦焊焊接高溫合金，焊接接頭強(qiáng)度系數(shù)幾乎為100%。若采用異質(zhì)焊絲，接頭強(qiáng)度降低更大。焊接接頭強(qiáng)度系數(shù)是由于焊縫組織的不均勻性造成的，熱影響區(qū)晶粒組織長(zhǎng)大，強(qiáng)化相g′相的溶解，容易形成弱化區(qū)，所以在弱化區(qū)會(huì)首先出現(xiàn)塑性變形，最終導(dǎo)致斷裂失效。因此高溫合金焊接接頭的強(qiáng)度和塑性均有明顯的降低。所以應(yīng)從焊接工藝、焊接材料、焊接方法和熱處理等方面著手，優(yōu)化工藝參數(shù)，保證焊接接頭系數(shù)Kσ接近100%。
高溫合金焊接的熱裂紋敏感性、接頭組織的不均勻性以及焊接接頭的等強(qiáng)性都是決定高溫合金焊接性的關(guān)鍵因素。此外，選擇合理的焊接工藝也是評(píng)價(jià)高溫合金焊接性的重要依據(jù)。因此，在高溫合金使用前，必須分析和研究高溫合金的焊接性。只有掌握了高溫合金的焊接性及其影響因素，才能順利的完成高溫合金焊接構(gòu)件的生產(chǎn)，才能保證高溫合金焊接構(gòu)件的安全使用。
