铝及铝合金焊接后,接头的强度和塑性会比母材低的现象称为接头的不等强性。
能时效强化的铝合金,除了Al-Zn-Mg合金,无论是在退火状态下,还是在时效状态下焊接,焊后如不进行热处理,其焊缝强度均低于母材。
非时效强化的铝合金,如Al-Mg合金,在退火状态下焊接时,焊接接头同母材是等强的;在冷作硬化状态下焊接时,焊接接头强度低于母材。
铝及铝合金焊接时的不等强表现,说明焊接接头发生了某种程度的软化或存在某一性能上的薄弱环节。接头性能上的薄弱环节,可能发生在三个部位:焊缝区、熔合区及热影响区中的任何一个区域。
1)焊缝区。由于是铸造组织,与母材的强度差别可能不大,但即使在退火状态以及焊缝成分与母材基本相同的条件下,焊缝的性能一般仍不如母材。若焊缝成分不同于母材,焊缝性能将主要决定于所选用的焊接材料,当然,焊后热处理以及焊接工艺对其也有一定影响。另外,在多层焊时,后一层焊道可使前一层焊道重熔一部分,由于没有同素异构转变,不仅看不到像钢材多层焊时的层间晶粒细化的现象,性能得不到改善,还可能发生缺陷累积的现象,特别是在层间温度过高时,甚至可能促使层间出现热裂纹。一般说来,焊接热输入越大,焊缝性能下降的趋势也越大。
2)熔合区。非时效强化的铝合金,熔合区的主要问题是晶粒粗化导致塑性降低;时效强化的铝合金焊接时,不仅晶粒粗化,还可能因晶界液化而产生显微裂纹。因此,熔合区的主要问题是塑性恶化。
3)热影响区。非时效强化的铝合金和时效强化的铝合金焊后的主要问题是焊缝金属软化。