因瓦合金熱膨脹系數(shù)小，在室溫下至400C溫度范圍內(nèi)的體積保持不變，具有良好的尺寸穩(wěn)定性、塑性和易于消磁的特點(diǎn)。主要用于在環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)制造尺寸精確的零件，以及在室溫附近要求恒定尺寸的精密儀器、儀器、諧振腔零件和無線電頻率元件，隨著溫度的變化，天文儀器框架和鐘表擺輪裝置不可避免地涉及焊接工藝.研究表明，由于瓦合金焊接過程中焊縫結(jié)晶裂紋和熱影響區(qū)的微裂紋傾向，裂紋的存在不僅會限制新材料的應(yīng)用范圍隆繼，還會導(dǎo)致再熱裂紋和疲勞裂紋，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢.而目前國內(nèi)外對4J36研究和報告合金焊接工藝和組織性能較少.因此4J36因瓦合金等離子焊接研究為該材料的實(shí)際應(yīng)用提供了試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ).

試驗(yàn)采用4J36因瓦合金，尺寸為300mmx100mmX6mm，表1為4J36機(jī)械性能，保護(hù)氣體99%純氬；焊接前，機(jī)械打磨試板待焊區(qū)，去除表面氧化層，然后用丙酮擦拭，去除油污等雜質(zhì).

用一套試驗(yàn)PLC自制小型化等離子弧焊系統(tǒng)控制核心，自動控制焊接過程.采用正交設(shè)計試驗(yàn)法，根據(jù)結(jié)果選擇三個因素:焊接電流、離子氣體流量和焊接速度，每個因素選擇三個水平(表2).保護(hù)氣體的流量為16~18L/min.每個參數(shù)做3組測試抗拉強(qiáng)度，取平均值.按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接GB/T2651-2008《焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法》截取標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，在島津萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測量焊縫抗拉強(qiáng)度和斷裂后伸長率；金相試樣是沿垂直于焊縫的方向切割而成HCl,HNO3,H2SO4、按3:2:1:2的比例配置腐蝕性液體進(jìn)行腐蝕；用掃描電鏡進(jìn)行腐蝕；(SEM)能譜分析儀(EDS)觀察接頭的微觀組織和斷口，X射線衍射儀分析接頭的物相和洛氏硬度計的硬度.

正交測試方案和結(jié)果如表4所示。根據(jù)結(jié)果，當(dāng)焊接工藝參數(shù)匹配合理時，焊接接頭的最大抗拉強(qiáng)度為410MPa,達(dá)到母材(438測試)MPa)的93.斷后伸長率為40%.2%，表現(xiàn)出良好的機(jī)械性能，滿足使用要求.從表5中三個因素的極差可以看出，隆繼焊接電流對接頭的抗拉強(qiáng)度影響最大，其次是離子氣體流量，焊接速度影響最小.試驗(yàn)表明，合理的焊接工藝參數(shù)是合理的.焊接熱傳輸，接頭力學(xué)性能好，焊縫成型好.

(1)等離子弧焊接6mm厚因瓦合金4J36、焊接接頭成型良好，表面無缺陷，工藝參數(shù)合理，焊接接頭抗拉強(qiáng)度為410MPa,93可以達(dá)到母材的強(qiáng)度.斷后伸長率為40%.2%.

(2)奧氏體存在于微觀組織分析接頭基體中Ni;(AI,Ti)為主的γ強(qiáng)化相焊縫區(qū)域組織為分支奧氏體；由于過熱，近接縫區(qū)域的顆粒較大，該區(qū)域也成為接縫的薄弱區(qū)域；母材附近區(qū)域?yàn)榫鶆蛐〉容S晶體；接頭沉淀物主要為氧化物，碳化物（尺寸為1）.5~7.0μm)以及TiN(尺寸為3μum)粒子.

（3）焊接接頭的斷裂是一個韌性斷裂。可以在斷裂處觀察到韌窩。韌窩中有夾雜物或第二相顆粒。這些顆粒可能成為焊接接頭斷裂的發(fā)源地；斷裂.在熔合區(qū)，說明熔合區(qū)是焊接接頭的薄弱區(qū)域.焊接4.J36當(dāng)這種熱敏性較高的瓦合金需要嚴(yán)格控制焊接熱傳感器，以獲得較小的組織，同時保證焊接滲透性.

(4)接頭熱影響區(qū)硬度低，平均為1.21GPa;母材硬度最高，平均為1.27GPa,結(jié)果表明，在焊接過程中，顆粒在熱影響區(qū)域粗化，導(dǎo)致硬度降低.