Дифузійну зварювання у вакуумі нікелю та нікелю з іншими металами можна виконувати в широкому діапазоні параметрів режиму, проте в більшості робіт рекомендується температура 1273 К, тиск стиснення 14,7 МПа, час зварювання 10 хвилин при вакуумі 1,3 * 1910 Па. З експериментальними даними узгоджуються розрахункові [5], отримані з умови освіти фактичного контакту при сталій повзучості за рівнянням: t = A exp , Де t - тривалість згладжування мікро нерівностей, с; А - коефіцієнт, що залежить від чистоти та класу обробки поверхні, рівний 5 * 10 при обробці по Rа = 1,25 мкм; В - коефіцієнт, що змінюється від 5 * 10 до 7 * 10 , Р - тиск стиснення, МПа; m - коефіцієнт, що змінюється зазвичай від 3 до 5; DН - Енергія активації повзучості, кДж / моль; R - універсальна газова постійна; R = 8,315 кДж / моль; Т - температура зварювання, К.
Закономірності дифузійних процесів в пріконтактной зоні при зварюванні нікелю вивчені в роботі [8]. Встановлено неоднорідність дифузійного потоку в пріконтактних шарах нікелю, обумовлена ​​рельєфом поверхонь, що з'єднуються і неоднорідністю пластичної деформації приповерхневих шарів металу. У вузькій пріконтактной зоні спостерігається висока швидкість дифузії (коефіцієнт дифузії 10 - 10 см / С), що відповідає дифузійної рухливості уздовж кордонів зерен з найбільш сприятливою для дифузії разоріентіровкой зерен. Причому в разі попереднього електролітичного полірування поверхонь, глибина цієї зони 10 мкм, а при механічному шліфуванні ефект прискорення дифузії зберігається на значній відстані від поверхні. З підвищенням температури і тиску стиснення дифузійний потік стає більш однорідним по всій пріконтактной зоні. Енергія активації дорівнює, приблизно, половині енергії активації самодифузії нікелю і змінюється в зоні зварювання. Мінімальне значення енергії активації близько до енергії активації зернограничного дифузії і збільшується в міру віддалення від поверхні контактування. Виконані в ряді робіт дослідження показали, що наведений режим забезпечує протікання всіх процесів, необхідних для отримання якісних з'єднань з межею міцності до 539 МПа. Підвищення температури зварювання до 1 373 К приводить до значного зростання зерна за рахунок збиральної рекристалізації. Збільшення часу зварювання також призводить до деякого знеміцнення металу в зоні з'єднання. Зменшення часу зварювання можливо при більш ретельної підготовки поверхонь, що з'єднуються. Зварювання нікелю можна виконувати не тільки в вакуумі, а й у водні. У деяких роботах використовували водень з точкою роси 233 К.
Прикладом дифузійного зварювання виробів з нікелю може служити виготовлення керна оксидного катода водневого тиратрона, як показано на малюнку.
Дифузійну зварювання електротехнічних нікелевих сплавів типу монель і константан проводять в багатомісних пристосуваннях, забезпечують зварювальне тиск за рахунок відмінності в коефіцієнтах лінійного розширення зварюються металів і металу оправлення. Стяжні болти зазвичай виготовляють з молібдену. Режими зварювання електротехнічних сплавів незначно відрізняються від режимів зварювання нікелю, що зумовлено різницею у їх фізико-механічні властивості. Наприклад, введення міді призводить до зниження опору металу деформуванню, до інтенсифікації дифузійних і рекристаллизационного процесів і до зниження температури зварювання до 1173 К.

Матеріал	DIN	Шифр	Тип	Хімічний склад% (за масою)										Застосування
				Ni	Cu	Fe	Ai	Ti	Cr	Mo	Mn	Si	ост
Нікель	17740	2.4050 2.4060 2.4068	-	99,0-99,8	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Хімічні апарати, деталі ламп розжарювання та електронних трубок
Нікелемедние сплави	17743	2.4360 2.4866	Монель К-монель	> 63 > 63	28-34 28-34	1,0-2,5 1,0-2,0	2-4	0,3-1,0 -	- -	- -	- -	- -	- -	Хімічні апарати, корозійно-небезпечні деталі конструкцій (К-монель закаліваема)
Нікелі-хроможелезістие сплави	17742	2.4816	Ін-Конела	> 72	-	6-10	-	-	14-17	-	-	-	-	Жаро-і вогнестійкі деталі, хімічні апарати
Нікелі хромові сплави	-	-	Німонік	Ост	-	7-5	-	-	18-21	-	1	1	0-23-з	Хімічні апарати
Нікелі молібденові і нікелі хромомолібденовиє сплави	17744	2.4810	Хастелой У Хастелой З	> 62 > 52	- -	4-7 4-7	- -	- -	- 14-18	26-30 15-18	- -	- -	3-5w	Хімічні апарати при корозії під напругою

Вплив легуючих елементів на зварюваність сплавів.
Чистий нікель не представляє труднощів при зварюванні, тому що при його нагріванні чи охолодженні не відбувається аллотропических перетворень. Для електричного нікелю вже навіть сліди домішок, які створюють з нікелем легкоплавкі евтектики (сірка, кисень), можуть призводити до тонких подовжнім тріщинах в зоні термічного впливу.
Головні легуючі елементи.
Мідь. Мідь створює з нікелем безперервний ряд твердих розчинів. Обидва металу утворюють кубічну гранецентрированную грати, мають схожі атомні радіуси і постійні решітки і знаходяться в періодичній системі елементів поруч один з одним (під камерами 28 і 29). Мідь, яку додають в кількості від 15 до 40% (монель), не створює труднощів при зварюванні. Є також сплави Cu - Ni, в яких мідь є основним елементом (70/30 і 90/10) і які при зварюванні ведуть себе подібним чином. При зварюванні монель слід враховувати ликвацию кристалів, через що може погіршитися корозійна стійкість. У цьому випадку рекомендують наступну термообробку.
Якщо додати алюміній в дисперсійно-терднучий сплав (монель), то виникає, як для більшості старіючих сплавів, проблема зниження міцності.
Хром. Хром утворює з нікелем однофазні сплави з твердих розчинів з дуже вузьким інтервалом кристалізації. Хром, як такої, при зварюванні впливає, мабуть, сприятливо. Однак при взаємодії з іншими елементами, перш за все з кремнієм, він сприяє підвищенню схильності до утворення гарячих тріщин. Його високу спорідненість з киснем і азотом, з якими він утворює стабільні сполуки, зменшує виникнення пір. У присадних матеріалах можна тому в присутності хрому взагалі відмовитися від інших елементів, що зв'язують гази. При зварюванні інконель 625 і 718 керуються роботою [101]. Мова йде про високожаропрочних супер сплавах [95].
Залізо. Залізо вводять для поліпшення властивостей нікелевих сплавів. Труднощі при зварюванні створює не саме залізо, а внесені разом з ним домішки, такі як сірка, фосфор і кисень. У присутності заліза зміст вуглецю не повинен перевищувати 0,1%.
Кобальт. Невеликий вміст кобальту (кілька десятих відсотка) не впливає на процес зварювання. Щодо його впливу, при більш високому вмісті, на поліпшення жароміцності сплавів достатніх відомостей поки немає. Ймовірно, воно мало, якщо не відбуваються, як за наявності хрому і заліза, вторинні явища в присутності інших елементів.
Молібден. Звичайний зміст молібдену так високо (хастеллой), що сплав може лежати в гетерогенної, а також у двофазної області. Бінарні нікелемолібденовие сплави чутливі до гарячих тріщин. При відпалі сплавів Ni - Cr Mo при температурі 600 - 950 ° С відбуваються виділення по границях по межах зерен, які знижують корозійну стійкість. Якщо ці явища відбуваються при зварюванні в зоні термічного впливу, то необхідно проводити подальшу термообробку (дифузійний відпал при температурі> 1 150 ° С з наступним загартуванням). При зварюванні Ni Mo 28 і Ni Mo 16 Cr 16 Ti керуються роботою [73].
Другорядні легуючі добавки.
Вуглець. Звичайне зміст вуглецю 0,01 - 0,15%. Труднощі виникають тільки в області підвищених температур. Вільний вуглець (у разі його наявності) переходить в зоні термічного впливу в розчин і призводить, при швидкому охолодженні, до утворення твердого розчину, пересиченого вуглецем. В інтервалі температур 315 - 760 ° С по межах зерен потім виділяється графіт, який послаблює тонку структуру, що може привести до місцевих тріщинах або навіть до руйнування деталі. Допоміжні заходи: З <0,02% або стабілізація титаном.
У присутності міді розчинність вуглецю при високих температурах так сильно зростає, що не відбувається охрупчивания навіть при його вмісті до 0,2%. Тільки в тому випадку, якщо при зварюванні залізо поглинається з основного металу, може статися гаряче розтріскування. Заходи: зниження С до <0,1%.
У присутності хрому, якщо тільки є небагато таких стабілізаторів, як титан або ніобій, може відбутися освіту карбідів хрому і при цьому місцеве збіднення хрому. Корозійна стійкість, проте (на противагу аналогічним явищам в аустенітних сталях), погіршується тільки в особливо агресивних середовищах. З'єднання Ni З існує тільки при температурі> 1 500 ° С і є дуже нестійким.
Марганець. Звичайне його зміст до 1%. Марганець практично не робить впливу на зварювання. За допомогою освіти тугоплавкого сульфіду марганцю можна усунути шкідливий вплив сірки.
Магній. Він, як і марганець, утворює тугоплавкий сульфід. Внаслідок низької точки кипіння (1 120 ° С) магній, що міститься в присадні матеріали, при дуговому зварюванні майже повністю випаровується, так що цей ефект не можна використовувати в наплавленном металі.
Наявність магнію перешкоджає гарячому розтріскування в зоні термічного впливу, спричиненого малим вмістом сірки. Можна виключити шкідливий вплив сірки на якість зварного шва запровадженням таких елементів, як марганець, ніобій титан, алюміній, які є леткий і тому краще переходять потім в наплавлений метал.
При газової або WIG - зварюванні магній, навпаки, може успішно виконати своє завдання, так як краплі розплавленого присадочного матеріалу не можуть переміщатися в місці дії дуги.
Ніобій. Його додають в багаті нікелем сплави, щоб протидіяти шкідливому впливу кремнію; необхідну кількість залежить від співвідношення нікель - залізо.
Кремній. Звичайне зміст 0,1 - 4%. У більшості сплавів кремній підвищує схильність до утворення гарячих тріщин, перш за все при одночасній присутності міді або хрому. Важливу роль грає також обраний спосіб зварювання. Схильність до гарячих тріщин особливо велика в наплавленном металі і менше в зоні термічного впливу. При наплавленні виникає небезпека гарячих тріщин, тому що кремній переходить з основного металу в наплавлений. Кремній сприяє розкисленню металу зварювальної ванни.
Цирконій. Добавка цирконію всього в десяті частки відсотка призводить до гетерогенної фазі, яка сильно підвищує схильність сплаву до гарячих тріщин. Мабуть, це призводить до етентіческой реакції при температурі 1090 - 1 150 ° С. Утворення тріщин відбувається як у наплавленном металі, так і в зоні термічного впливу. Нікелі цирконієві сплави вважають, тому, не зварюються. Щодо сполук за допомогою холодної та дифузійної зварок в даний час дані відсутні.
Алюміній. Його слід розглядати, як супутній корисний елемент за його вплив як засіб розкислення і як елемента, супутнього дисперсійне твердіння.
При високому вмісті він, проте, підвищує чутливість до гарячих тріщин, так як граничне значення чутливості залежить, як і для кремнію, від присутності інших легуючих елементів. Небезпека тріщин виникає в наплавленном металі і менше в зоні термічного впливу. Допустимий вміст алюмінію часто вище, ніж у відповідних випадках для кремнію. Алюміній міститься у зварювальних присадних матеріалах, які застосовують для зварювання дисперсійно твердіючих нікелевих сплавів.
Титан. Його вводять в присадний зварювальний матеріал для того, щоб отримати шви без пір (розкислення). Для сплавів, які містять хром, це часто не потрібно, оскільки хром сам може пов'язувати гази. У відношенні дисперсійного твердіння титан впливає подібно алюмінію. При певних критичних концентраціях при зварюванні виникає, однак, небезпека появи тріщин. Допустиме вмісту алюмінію та титану при WIG - зварюванні вище, ніж при дуговому зварюванні. З цієї причини слід віддавати перевагу названий першим спосіб для зварювання дисперсійно-твердіючих сплавів. Схильність до появи тріщин виникає головним чином в наплавленном металі, а не в зоні термічного впливу.
Бор. Звичайне його зміст 0,03 - 0,10%. Шляхом добавки бору покращують механічні властивості сплавів при високих температурах. Однак саме невеликий вміст бору (р 0,003%) при зварюванні призводить до високої схильності утворення гарячих тріщин; мабуть, на межах зерен, подібно сірці, фосфору і цирконію, бор утворює легкоплавку евтектику з нікелем.
Не навмисно вводяться легуючі елементи.
Сірка. Вона є найбільш шкідливим елементом у нікелевих сплавах. Розчинність сірки в твердому нікелі <0,005%. Кількість сірки, аніж це значення, виділяється у вигляді сульфіду нікелю уздовж кордонів зерен. Егектіка Ni - Ni S плавиться при температурі 637 ° C, що є надзвичайно низькою. Нікель поглинає сірку в критичній області температур від 300 до 900 ° С з твердих, рідких, газоподібних або пароподібних речовин, наприклад з масла, жиру, гарячих газів, а також з полум'я при газовому зварюванні. Тому необхідне очищення поверхонь металу перед зварюванням.
Допоміжні заходи: додавання марганцю, магнію, ніобію, титану і алюмінію. При неочищених аркушах вплив цих елементів, однак, недостатньо для того, щоб перешкодити гарячому розтріскування. Внаслідок низької температури плавлення евтектики сірка також дуже небезпечна як в зоні термічного впливу, так і в наплавленном металі.
Свинець. Він впливає в таких самих концентраціях, як і сірка. І, проте, його рідко розглядають як домішок. Свинець не розчинний у Ni, оскільки є рідким до температури плавлення. Він утворює плівку на межі зерен, що призводить до гарячого розтріскування.
Фосфор. Він впливає також, як сірка і свинець. Відповідна евтектична реакція протікає при 870 ° С. Вже всього соті частки відсотка фосфору приводять до гарячого розтріскування в наплавленном металі, але не в зоні термічного впливу.
Елементарні гази. Кисень, азот і водень створюють проблему тільки відносно пароутворення. Утворення тріщин, навпаки, ледь пов'язане з наявними розчиненими газами. Зміст титану та алюмінію в зварювальному присадні матеріали досить висока, щоб виключити вплив газів на освіту пір.
Стан після термообробки.
Сплави зварюють головним чином в не повністю отожженном стані. Після інтенсивної холодної деформації металу в областях в областях виконання зварювання перед зварюванням слід ще раз провести відпал вироби. Дисперсійно-тверднуть сплави також слід зварювати тільки після неповного відпалу, так як в противному випадку внаслідок малої пластичності сплавів слід враховувати появу тріщин від внутрішніх напруг. Необхідно також брати до уваги деякий спад міцності.
Очищення.
Перед зварюванням необхідно знежирити поверхню з обох сторін аркуша мінімум на 25 мм по обидві сторони від зварного шва і прошліфувати.
Газове зварювання.
Застосовна для всіх нікелевих сплавів, крім сплавів типу Ni - Cr - Fe (німонік 80, 80А та 90); однак цей спосіб застосовують ще поки що рідко.
Гази. Ацетилен, що знаходиться в балонах, є найбільш переважним пальним газом (більш легке регулювання полум'я і краще очищення). Внесений разом з газом ацетон може бути причиною утворення тріщин. Застосовують відновне полум'я (легкий надлишок ацетилену).