高溫合金的化學(xué)成分，隨著使用溫度的升高，變的愈來愈復(fù)雜，因而焊接時越來越困難。影響焊接性能的四大因素是材料因素、設(shè)計因素、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價。
高溫合金的焊接性主要受下面幾個因素影響：
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)變時效裂紋。液化裂紋和結(jié)晶裂紋形成機理相同，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)變時效裂紋一般在沉淀強化高溫合金的焊接后進行時效處理時或者焊后在高溫使用時產(chǎn)生。由于沉淀強化高溫合金晶體內(nèi)部由于g′的大量析出得以強化，而晶界強度在高溫環(huán)境時一般低于晶內(nèi)強度，加上雜質(zhì)元素偏聚的不利影響，晶界進一步弱化，從而在晶界發(fā)生塑性變形，增加了應(yīng)變時效裂紋產(chǎn)生傾向，當晶界的實際變形量超過其塑性變形能力就會產(chǎn)生應(yīng)變時效裂紋。
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。固溶強化高溫合金的組織比較簡單，這類合金焊接后，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，焊縫金屬會因晶內(nèi)偏析形成層狀組織，偏析嚴重會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大，如固溶強化高溫合金GH1015、GH1016和GH1140就具有比較好的焊接性，焊縫組織細小。相比而言，沉淀強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。焊縫金屬在焊接過程中經(jīng)歷了熔化凝固的過程，原來的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的枝狀晶。在枝狀晶和主軸之間會出現(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)會引起強化相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，樹枝組織明顯，枝晶軸垂直于焊縫。這種焊接接頭組織對拉伸性能影響不大，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)力的同時作用，因此要求高溫合金焊接接頭應(yīng)具有良好的高溫強度、塑性、低周疲勞性能以及良好的抗氧化耐腐蝕作用。同時希望焊接接頭的強度與母材一樣，即焊接接頭的等強性。通常高溫合金在焊接中遇到的主要問題，除了焊接中或焊后出現(xiàn)的裂紋和微裂紋，另一個就是力學(xué)性能的降低。焊接一般會使抗拉強度和屈服強度明顯降低，同時使塑性降低。此外，焊縫熔體凝固會引起元素偏析，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)良的焊材對提高高溫焊縫接頭強度至關(guān)重要。如采用摩擦焊焊接高溫合金，焊接接頭強度系數(shù)幾乎為100%。若采用異質(zhì)焊絲，接頭強度降低更大。焊接接頭強度系數(shù)是由于焊縫組織的不均勻性造成的，熱影響區(qū)晶粒組織長大，強化相g′相的溶解，容易形成弱化區(qū)，所以在弱化區(qū)會首先出現(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價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。
