異種金屬焊接

異種金屬焊接討論

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景士偉2012年6月2日

異種金屬的焊接所謂異種金屬的焊接，是指各種母材的物理常數(shù)和金屬組織等性質(zhì)各不相同的金屬之間的焊接。異種金屬的焊接主要包括三種情況：異種金屬的組合Q235+16Mn

異種鋼的焊接Al+Cu異種有色金屬的焊接Cu+鋼鋼與有色金屬的焊接按使用材料組合分類異種金屬的組合按接頭形式分類第一節(jié)異種金屬材料焊接接頭的特點(diǎn)

一、異種金屬材料焊接接頭的特點(diǎn)1．化學(xué)成分的不均勻性異種金屬焊接時(shí)，由于焊縫兩側(cè)的金屬和焊縫的合金成分有明顯的差別。隨著焊縫形狀、母材厚度、焊條藥皮或焊劑、保護(hù)氣體種類的不同，焊接熔池的行為也不一樣。因而，母材的熔化量也將隨之而不同。熔敷金屬與母材熔化區(qū)的化學(xué)成分由于相互稀釋也將發(fā)生變化。由此可見，異種金屬焊接接頭各區(qū)域化學(xué)成分的不均勻程度，不僅取決于母材和填充材料各自的原始成分，同時(shí)也隨焊接工藝而變化。例如異種金屬施焊時(shí)所用的焊接電流要盡量小，熔深要淺則受稀釋的影響就小。2．組織的不均勻性由于焊接熱循環(huán)的作用，焊接接頭各區(qū)域的組織也不同，而且，往往在局部的地方出現(xiàn)相當(dāng)復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。根據(jù)舍夫勒組織圖和稀釋率可以確定異種金屬焊接接頭中焊縫區(qū)的組織結(jié)構(gòu)。組織的不均勻性，決定于母材和填充材料的化學(xué)成分，同時(shí)也與焊接方法、焊道層次、焊接工藝以及焊后熱處理過程有關(guān)，若能在工藝上適當(dāng)調(diào)整，可以是焊接接頭的組織不均勻程度得到一定改善。3、性能的不均勻性焊接接頭各區(qū)域化學(xué)成分和組織的差異，帶來了焊接接頭力學(xué)性能的不同，沿接頭各區(qū)域的室溫強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性都有很大的差別。有時(shí)在3—5個(gè)晶粒的范圍內(nèi)，顯微硬度出現(xiàn)成倍的變化；在焊縫兩側(cè)的熱影響區(qū)，其沖擊值甚至有幾倍之差。高溫下的蠕變極限和持久強(qiáng)度也會(huì)因成分和組織的不同，相差極為懸殊。物理性能對(duì)焊接接頭影響最大的因素有熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率，它們的差異很大程度上決定著焊接接頭在高溫下的使用性能。4．應(yīng)力場(chǎng)分布的不均勻性異種金屬焊接接頭中焊接殘余應(yīng)力分布不均勻，這是因?yàn)榻宇^各區(qū)域具有不同的塑性決定的；另外，材料導(dǎo)熱性的差異，將引起焊接熱循環(huán)溫度場(chǎng)的變化，也是殘余應(yīng)力分布不均勻的因素之一。第二節(jié)異種金屬焊接時(shí)的焊接材料和焊接方法選擇

一、異種鋼焊接時(shí)焊接方法的選擇原則大部分的焊接方法都可以用于異種鋼的焊接，在一般生產(chǎn)條件下使用焊條電弧焊最為方便，因?yàn)楹笚l的種類很多，便于選擇，適應(yīng)性強(qiáng)，可以根據(jù)不同的異種鋼組合確定適用的焊條，而且焊條電弧焊熔合比小。堆焊可以降低熔合比。不同的珠光體鋼焊接以及珠光體鋼與高鉻馬氏體鋼焊接，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，具有廣泛實(shí)用性。高合金異種鋼焊接一般采用惰性氣體保護(hù)焊，一般薄件采用鎢極氬弧焊，厚件采用熔化極惰性氣體保護(hù)焊。如采用熔焊時(shí)，應(yīng)盡量采用小電流快速焊，以降低母才金屬的熔化量，保證較小的熔合比。二、異種鋼焊接時(shí)焊接材料的選擇正確選擇焊接材料是異種鋼焊接時(shí)的關(guān)鍵，接頭質(zhì)量和性能與焊接材料關(guān)系十分密切。1）在焊接接頭不產(chǎn)生裂紋等缺陷的前提下，如果不可能兼顧焊縫金屬的強(qiáng)度和塑性，則應(yīng)該選用塑性較好的焊接材料。2）在許多情況下焊縫金屬性能只需符合兩種母材中的一種，即認(rèn)為滿足技術(shù)要求。3）焊接材料應(yīng)具有良好的工藝性能，焊縫成形美觀。4）焊接材料應(yīng)經(jīng)濟(jì)、易得。（12GrMoV+Q235R317?E5015?）

第三節(jié)異種鋼的焊接要點(diǎn)

異種鋼焊接的主要問題是熔合線附近的金屬韌性下降。由于焊件經(jīng)受加熱和冷卻的作用，在熔合線附近產(chǎn)生脆性的馬氏體組織和滲碳層，若再受到熱應(yīng)力的作用，就很易產(chǎn)生裂紋。焊接參數(shù)、接頭形式、預(yù)熱溫度及操作技術(shù)等直接決定著焊縫的稀釋率。當(dāng)用E308-16、E308-l5型焊條焊接奧氏體鋼與低碳鋼，或焊接異種低合金鋼時(shí)，即使焊縫的稀釋率控制在20％左右，也容易在熔合線附近出現(xiàn)脆性的過渡層，其寬度為0．1～0．8mm，金相組織屬于馬氏體類型，顯著地惡化了接頭的質(zhì)量。

奧氏體不銹鋼與其他鋼材對(duì)接焊時(shí)，可在非不銹鋼一側(cè)的坡口邊緣預(yù)先堆焊一層高鉻高鎳的金屬，焊條牌號(hào)選用E309－16、E309－15。堆焊后再用相應(yīng)的奧氏體不銹鋼焊條焊接。根據(jù)焊接性試驗(yàn)的結(jié)果，在對(duì)非不銹鋼一側(cè)鋼材進(jìn)行預(yù)熱及焊后熱處理時(shí)，焊前應(yīng)在坡口上預(yù)熱、堆焊，堆焊層數(shù)為1～2層。堆焊后施以消除應(yīng)力的退火處理，用著色探傷檢查堆焊層。再用相應(yīng)的不銹鋼焊條焊接對(duì)接接頭，此時(shí)不需預(yù)熱。有預(yù)堆焊層的異種鋼接頭的焊接順序如圖所示。堆焊層的厚度以能隔離以后幾層焊接時(shí)電弧熱對(duì)母村金屬的作用，能防止產(chǎn)生淬硬傾向。在低合金鋼坡口表面堆焊時(shí)，堆焊層的厚度為5～6mm。淬硬性強(qiáng)的鋼材，表面堆焊層厚度為7～8mm。焊接過程中斷或收尾時(shí)，必須填滿弧坑，以免產(chǎn)生弧坑裂紋。焊后還應(yīng)防止焊縫受到冷卻硬化。

焊后熱處理的目的是提高接頭淬硬區(qū)的塑性及減小焊接應(yīng)力，熱處理規(guī)范的選擇必須考慮到加熱、冷卻時(shí)對(duì)接頭中兩種鋼材及焊縫性能的影響。用奧氏體鋼焊條焊成的異種鋼接頭，焊后一般不進(jìn)行熱處理。異種鋼焊接接頭的熱處理是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，一般根據(jù)組合的母村金屬、焊縫的合金成分和結(jié)構(gòu)類型等具體情況來確定。若兩種母村金屬均有淬硬傾向，則必須進(jìn)行焊后熱處理。熱處理規(guī)范大多參照淬硬傾向較大的鋼來確定＊兩種母村金屬的性能差別較大時(shí)，接頭的焊后熱處理并不能消除焊接應(yīng)力，而只能使應(yīng)力進(jìn)行重新分布。例如由1Cr18Ni9Ti不銹鋼與12CrMo耐熱鋼焊成的接頭，不宜采用焊后熱處理。第四節(jié)低碳鋼與低合金鋼的焊接一、焊接性低合金鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上，加人少量或微量的合金元素（合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過3％），使碳鋼的組織發(fā)生變化，從而獲得較高的屈服強(qiáng)度和較好的沖擊韌度。隨著鋼中合金元素的增加，低合金鋼的強(qiáng)度等級(jí)逐步提高，碳當(dāng)量隨之增加，因此鋼的淬硬性增加，焊接性變差。低碳鋼具有最優(yōu)良的焊接性。因此，低碳鋼和低合金鋼焊接時(shí)的焊接性僅決定于低合金鋼本身的焊接性。對(duì)于這兩種異種鋼焊接時(shí)的焊前準(zhǔn)備、焊接工藝和焊后熱處理等工藝措施，根據(jù)低合金鋼來擬定。低碳鋼與低合金鋼的焊接一船體結(jié)構(gòu)某部位由12MnCrNiVCu與Q235連接而成，板厚為24mm，試制定焊接工藝。112MnCrNiVCu是神馬東東？和16Mn類似，屬于350MPa級(jí)普低鋼低碳鋼與低合金鋼的焊接性2低合金鋼合金元素增加淬硬組織冷裂紋氫應(yīng)力低碳鋼與低合金鋼的焊接工藝3異種鋼的焊接工藝應(yīng)根據(jù)焊接性較差的一種來擬定1焊前準(zhǔn)備焊前清理焊條烘干焊前預(yù)熱氣割下料二、焊前準(zhǔn)備

300～400MPa級(jí)別的低合金鋼，如Q345（16Mn）鋼，焊接性和低碳鋼相差不多，隨著鋼種強(qiáng)度等級(jí)的提高，焊接性相對(duì)會(huì)下降。強(qiáng)度等級(jí)為450MPa級(jí)的Q420（15MnVN）鋼，在環(huán)境溫度不太低時(shí)，可以不預(yù)熱，采用氧乙炔火焰進(jìn)行切割，切割后不需要加工，即可直接進(jìn)行施焊，焊縫金屬也決不會(huì)因焊接坡口是氣割的而產(chǎn)生裂紋。強(qiáng)度等級(jí)超過500MPa級(jí)的鋼種，如18MnMoNb，14MnMoV和14MnMoVB等鋼，由于碳當(dāng)量比較高，氣割后在氣割邊緣用磁粉探傷時(shí)，常會(huì)發(fā)現(xiàn)有微裂紋，這些微裂紋必須用砂輪將其磨掉，才能進(jìn)行施焊。對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)更高或厚度較大的鋼材，焊接坡口若用氣割加工而成，為防止產(chǎn)生裂紋，可采用與焊接時(shí)相同的預(yù)熱參數(shù)進(jìn)行預(yù)熱。

三、焊接工藝1．裝配和定位焊不允許強(qiáng)制裝配，對(duì)角變形和錯(cuò)邊量要嚴(yán)格控制，避免因未焊透和應(yīng)力集中而引起的裂紋。為了防止裝配定位焊的開裂，一般定位焊的焊縫長(zhǎng)度為20～100mm。如發(fā)現(xiàn)定位焊點(diǎn)有裂紋時(shí)，要立即清除，并移位重新進(jìn)行定位焊。定位焊所選用的焊接工藝和材料應(yīng)與正式焊接要求相同2．預(yù)熱和層間溫度低碳鋼和低合金鋼進(jìn)行焊接時(shí)，要根據(jù)低合金鋼選用預(yù)熱溫度。當(dāng)Q345（16Mn）鋼的厚度超過25mm時(shí)以及強(qiáng)度等級(jí)超過500MPa級(jí)的低合金鋼與低碳鋼焊接時(shí)，均應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱時(shí)，可以單獨(dú)對(duì)低合金鋼進(jìn)行，也可以與低碳鋼裝配定位焊后預(yù)熱。預(yù)熱溫度不應(yīng)低于100℃。預(yù)熱的寬度為焊縫兩側(cè)各100mm左右為宜。其方法可以用氧乙炔火焰或遠(yuǎn)紅外加熱。為了保持預(yù)熱的作用，并促進(jìn)焊接過程中氫的擴(kuò)散逸出，層間溫度通常應(yīng)等于或略高于預(yù)熱溫度。但預(yù)熱溫度和層間溫度不應(yīng)過高，否則，可能會(huì)引起某些鋼種焊接接頭組織和性能的惡化。3預(yù)熱層間溫度預(yù)熱作用預(yù)熱溫度選擇預(yù)熱方法層間溫度

3．焊接材料低碳鋼和低合金鋼焊接時(shí)，要求焊縫金屬及焊接接頭的強(qiáng)度應(yīng)大于低碳鋼的強(qiáng)度；其塑性和沖擊韌度不應(yīng)低于低合金鋼。因此，焊接材料選擇的原則是：強(qiáng)度、塑性和沖擊韌度都不能低于被焊鋼材中的最低值。

4焊接材料低碳鋼低合金鋼強(qiáng)度、塑性和韌性只要滿足被焊鋼中較差的一種即可4．焊接熱輸入為了減少這兩類鋼焊接接頭熱影響區(qū)的淬硬傾向和消除冷裂紋，使氫能從焊縫金屬中逸出，可以采用較大的熱輸入（線能量），即在電弧電壓不變的情況下，可用較大的焊接電流和較慢的焊接速度。施焊時(shí)，允許焊條作橫向擺動(dòng)，焊接熔池緩慢凝固，以利于氫的析出。6引弧和熄弧不在非焊接面隨意劃擦填滿弧坑7回火焊道借助回火焊道降低冷裂紋傾向無淬硬傾向有淬硬傾向5．焊后熱處理應(yīng)根據(jù)低合金鋼來決定是否需要焊后熱處理對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)大于500MPa、具有延遲裂紋傾向的低合金鋼來說，焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行高溫回火，其作用是使焊接接頭中的氫盡快地?cái)U(kuò)散析出，改善熱影響區(qū)的顯微組織和減小焊接殘余應(yīng)力。8焊后熱處理根據(jù)低合金鋼來確定是否需要焊后熱處理熱處理方法及作用第五節(jié)珠光體耐熱鋼與低合金鋼的焊接一、焊接性這類異種鋼焊接時(shí)的主要問題是焊接接頭的熱影響區(qū)或熔合區(qū)容易產(chǎn)生冷裂紋。為了消除或減少冷裂紋的形成，在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，要選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，盡量避免焊接接頭應(yīng)力過于集中，減少T形和十字接頭的焊接結(jié)構(gòu)；同時(shí)在焊前應(yīng)嚴(yán)格控制氫的來源，要嚴(yán)格清理。清洗焊絲，烘干焊劑和焊條，盡量選用低氫型焊條，徹底清理坡口兩側(cè)20mm內(nèi)的油污、鐵銹和油漆等；正確選用焊接參數(shù)。焊前要將待焊處進(jìn)行預(yù)熱，采用較大的焊接熱輸人進(jìn)行焊接，焊后進(jìn)行緩冷或熱處理，選擇合理的焊接順序以減少焊接殘余應(yīng)力。遷鋼3#爐坡口（Q345+15GrMo）3#爐

二、焊接方法這類異種鋼可以選用焊條電弧焊和氣體保護(hù)電弧焊等焊接方法。對(duì)于重要的高壓管道，可先采用手工鎢極氬弧焊（TIG）打底，然后用焊條電弧焊蓋面，以保證焊縫質(zhì)量。

三、預(yù)熱溫度和層間溫度無論是定位焊，還是正式施焊，焊前均應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱溫度可根據(jù)珠光體耐熱鋼的要求(4dor150mm)進(jìn)行選擇。可以整體或局部預(yù)熱。對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)剛度比較大、質(zhì)量要求高的產(chǎn)品，最好采用整體預(yù)熱，而且多層焊時(shí)層間溫度不能低于此溫度，并一直要保持到焊接結(jié)束。焊接過程如果間斷，則焊件應(yīng)保溫后再緩慢冷卻，必要時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行脫氫處理，再施焊時(shí)，仍按原要求重新進(jìn)行預(yù)熱。

四、焊接材料和坡口珠光體耐熱鋼與低合金鋼焊接時(shí)，應(yīng)根據(jù)鋼材的力學(xué)性能來選擇相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)的焊接材料，而不是根據(jù)珠光體耐熱鋼的化學(xué)成分來選擇焊接材料。焊接坡口的選擇原則是希望珠光體耐熱鋼熔入焊縫金屬的量越少越好，即熔合比越小越好。其目的是為了減少熱影響區(qū)脆硬的馬氏體組織，避免或減少出現(xiàn)冷裂紋。

五、焊后熱處理為了減少焊接接頭的殘余應(yīng)力，消除延遲裂紋，改善焊接接頭的力學(xué)性能，防止在使用過程中產(chǎn)生變形，焊后必須進(jìn)行回火熱處理。當(dāng)焊后不能立即進(jìn)行回火熱處理時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行后熱處理間熱到（200～350℃，保溫2～6h）焊后熱處理的溫度要以珠光體耐熱鋼為基準(zhǔn)(600℃-650℃)。第六節(jié)珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接

一、珠光體鋼和奧氏體鋼的焊接性1．焊縫的稀釋由于珠光體鋼合金元素含量相對(duì)較低，所以它對(duì)整個(gè)焊縫金屬的合金具有稀釋作用，從而使焊縫的奧氏體形成元素含量減少，結(jié)果焊縫中可能會(huì)出現(xiàn)馬氏體組織，導(dǎo)致焊接接頭性能惡化，嚴(yán)重時(shí)甚至可能出現(xiàn)裂紋。焊縫的組織決定于焊縫的成分，而焊縫的成分決定于母材的熔入量，即熔合比。因此，一定的熔合比決定了一定的焊縫成分和組織。熔合比發(fā)生變化時(shí)，焊縫的成分和組織都要隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，這種變化可以根據(jù)舍夫勒不銹鋼的組織圖來表示。

2．過渡層的形成由于珠光體鋼與奧氏體鋼填充金屬材料的成分相差懸殊。在緊靠珠光體鋼一側(cè)熔合線的焊縫金屬中，會(huì)形成和焊縫金屬內(nèi)部成分不同的過渡層。離熔合線越近，珠光體的稀釋作用越強(qiáng)烈，過渡層中含鉻、鎳量也越小，因此，其鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量也相應(yīng)減少。對(duì)照舍夫勒組織圖可以看出，此時(shí)過渡層將由奧氏體區(qū)十馬氏體，過渡層的寬度決定于所用焊條的類型。3．熔合區(qū)擴(kuò)散層的形成奧氏體鋼和珠光體鋼組成的焊接接頭中，由于珠光體鋼的合碳量較高，但合金元素含量較少（主要指碳化物形成元素）而奧氏體鋼則相反，這樣在熔合區(qū)珠光體鋼一側(cè)的碳和碳化物形成元素含量差。當(dāng)接頭在溫度高于350～400℃長(zhǎng)期工作時(shí)，熔合區(qū)便出現(xiàn)明顯的碳的擴(kuò)散，即碳從珠光體鋼一側(cè)通過熔合區(qū)向奧氏體焊縫擴(kuò)散。結(jié)果，在靠近熔合區(qū)的珠光體鋼母材上形成了一層脫碳軟化層，在奧氏體焊縫一側(cè)產(chǎn)生了增碳硬化。

影響脫碳層發(fā)展的因素有：（1）接頭加熱溫度和在高溫停留的時(shí)間600～800℃時(shí)最為強(qiáng)烈（2）碳化物形成元素的影響由弱到強(qiáng)接下列次序排列：Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Ti。（3）母材含碳量的影響珠光體鋼中含碳量越高，擴(kuò)散層的發(fā)展越（4）鎳的影響鎳是一種石墨化元素，它會(huì)降低碳化物的穩(wěn)定性，并削弱碳化物形成元素對(duì)碳的結(jié)合能力，因此提高焊縫中的鎳含量，可以減弱擴(kuò)散層。

4，焊接接頭應(yīng)力狀態(tài)的特點(diǎn)由于奧氏體鋼和焊縫金屬的線膨系數(shù)比珠光體鋼大30％～50％，而熱導(dǎo)率卻只有珠光體鋼的50％左右。因此，這種異種鋼的焊接接頭將會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，特別當(dāng)溫度變化速度較快時(shí)，由熱應(yīng)力引起的熱沖擊力像合金鋼淬火一樣容易引起焊件開裂。此外，在交變溫度條件下工作時(shí)，由于珠光體鋼一側(cè)抗氧化性能較差，易被氧化形成缺“，在反復(fù)熱應(yīng)力的作用下，缺口便沿著薄弱的脫碳層擴(kuò)展，形成所謂熱疲勞裂紋。這類異種鋼接頭焊后熱處理并不能消除殘余應(yīng)力，只能引起應(yīng)力的重新分布，這一點(diǎn)與同種金屬的焊接有很大的不同。

二、珠光體鋼和奧氏體鋼的焊接工藝

1．焊接方法的選擇由于焊條電弧焊時(shí)熔合比比較?。也僮黛`活，不受焊件形狀的限制，所以，焊接這類鋼時(shí)焊條電弧焊應(yīng)用最為普遍。

2．焊接材料的選擇珠光體鋼與奧氏體鋼焊接時(shí)，焊縫及熔合區(qū)的組織和性能主要取決于填充金屬材料。（1）克服珠光體鋼對(duì)焊縫的稀釋作用（2）抑制熔合區(qū)碳的擴(kuò)散（3）改變焊接接頭的應(yīng)力分布如國(guó)外常用Cr15Ni70鎳基材料(4)提高焊縫金屬抗熱裂紋的能力最好使焊縫中含有體積分?jǐn)?shù)為3％～7％的鐵素體組織

3．焊接工藝珠光體鋼與奧氏體鋼焊接時(shí)主要是減少母村金屬熔入焊縫。為降低熔合比，焊接時(shí)應(yīng)采用小直徑焊條或焊絲。在可能的情況下、盡量采用小電流、高電壓和快速焊接。

運(yùn)行溫度高于400～450℃的異種鋼焊接時(shí)，在珠光體耐熱鋼熱12CrMoV）坡口上采用含釩、鈮、鈦、鎢等碳化物形成元素的珠光體耐熱鋼焊條（如E5515－B2－V、E5515-B2VNb型焊條）堆焊一層5～6mm的過渡層，以限制珠光體鋼中的碳向奧氏體焊縫擴(kuò)散。焊后在700～760℃下進(jìn)行回火處理，再用奧氏體鋼焊條（如E309－15）焊接焊縫。

第七節(jié)異種有色金屬的焊接

一、鋁與銅的焊接1．鋁與銅的焊接性鋁和銅的物理性能有很多的相同點(diǎn)，例如導(dǎo)電性，但也有不同點(diǎn)，例如熔點(diǎn)相差423℃。因此，它們很難同時(shí)熔化，鋁在高溫下會(huì)強(qiáng)烈氧化，需要采取措施才能防止氧化和去除熔池中的氧化物。鋁和銅在高溫時(shí)相互無限固熔，隨著溫度的下降，鋁在銅中的溶解度逐漸下降。到固態(tài)時(shí)為有限固溶。鋁和銅能形成多種以金屬化合物為主的固溶體相，其中包括AICu2、A12Cu3、AICu、AI2Cu等。銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在12％～13％以下時(shí)的鋁銅合金，綜合性能最好，或者采用鋁基合金，以提高接頭的強(qiáng)度、塑性，盡量減少液態(tài)鋁和固態(tài)銅接觸的時(shí)間。

2．鋁與銅的焊接工藝（1）氬弧焊鋁與銅氬弧焊時(shí)，要將電弧向銅的一側(cè)偏移約相當(dāng)于板厚1／2的距離，以便達(dá)到兩種材料的均勻熔化，在接頭的銅側(cè)形成約3～10μm厚的金屬化合物層，在接頭的鋁側(cè)形成銅在鋁中的固溶體帶。由于金屬化合物的顯微硬度極高，則接頭強(qiáng)度嚴(yán)重降低。通過試驗(yàn)，lμm厚的金屬化合物不會(huì)影響接頭的強(qiáng)度。在焊縫中加人合金元素可以改善鋁銅熔焊接頭的質(zhì)量。加人鋅，鎂能限制銅向鋁中過渡，加人鈣鎂能使表面活化，易于填滿樹枝狀結(jié)晶的間隙，加人鈦、鋯、鉬等難熔金屬有助于細(xì)化組織，加人硅、鋅能減少金屬間化合物。（2）埋弧焊埋弧焊時(shí)其接頭形式和電弧與坡口的位置，如圖2－18所示。（3）壓焊在鋁銅焊接上應(yīng)用的時(shí)間較長(zhǎng)，壓焊時(shí)為防止產(chǎn)生脆性化合物，常需在銅表面上鍍鋅、鋁或銀釬料。閃光焊需采用比鋼焊接時(shí)大1倍的焊接電流，比銅高4倍的送絲速度，100～300mm／s的高壓快速頂鍛和0．02～0．04s的通電頂鍛時(shí)間。這樣才能將脆性化合物和氧化物均從接頭中擠出，并使接觸面處產(chǎn)生較大的塑性變形，以獲得性能很好的接頭。1、鋁及合金的特點(diǎn)鋁及合金分類、成分和性能特點(diǎn)：純鋁（Al)熔點(diǎn)：665℃，密度，2.7g/cm3,合金熔點(diǎn)約566℃，比強(qiáng)度高，熱容大，熔化潛熱高，；致密氧化膜，耐蝕性好，導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，純鋁導(dǎo)熱性是低碳鋼的6陪，線膨脹系數(shù)是低碳鋼的2陪。塑性好，易加工成型和鑄造各類零件。工業(yè)純鋁變形鋁合金鑄造鋁合金第八節(jié)鋼與鋁及其合金的焊接1、鋁及合金的特點(diǎn)鋁及合金分類、成分和性能特點(diǎn)：純鋁（Al)熔點(diǎn)：665℃，密度，2.7g/cm3,合金熔點(diǎn)約566℃，比強(qiáng)度高，熱容大，熔化潛熱高，；致密氧化膜，耐蝕性好，導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，純鋁導(dǎo)熱性是低碳鋼的6陪，線膨脹系數(shù)是低碳鋼的2陪。塑性好，易加工成型和鑄造各類零件。工業(yè)純鋁變形鋁合金鑄造鋁合金鋼與鋁及其合金的焊接鋁及合金分類、成分和性能分類合金名稱合金系性能特點(diǎn)示例鑄造鋁合金簡(jiǎn)單鋁硅合金Al-Si鑄造性能好，不能熱處理強(qiáng)化，力學(xué)性能較低ZL102特殊鋁硅合金Al-Si-Mg鑄造性能良好，可熱處理強(qiáng)化，力學(xué)性能較高ZL101Al-Si-CuZL107Al-Si-Mg-CuZL105,ZL110Al-Si-Mg-Cu-NiZL109鋁銅鑄造合金Al-Cu耐熱性好，鑄造性能與抗蝕性差ZL201鋁鎂鑄造合金Al-Mg力學(xué)性能高，抗蝕性好ZL301鋁鋅鑄造合金Al-Zn能自動(dòng)淬火，宜于壓鑄ZL401鋁稀土鑄造合金Al-Re耐熱性能好變形鋁合金不能熱處理強(qiáng)化鋁合金防銹鋁Al-Mn抗蝕性、壓力加工性與焊接性能好，但強(qiáng)度較低3A21Al-Mg5A05可熱處理強(qiáng)化鋁合金硬鋁Al-Cu-Mg力學(xué)性能高2A11,2A12超硬鋁Al-Cu-Mg-Zn室溫強(qiáng)度最高7A04,7A09鍛鋁Al-Mg-Si-Cu鍛造性能好耐熱性能好2A14,2A50Al-Cu-Mg-Fe-Ni2A70,2A80純鋁和鋁合金牌號(hào)命命

GB/T3190-1996和GB/16474－1996

4位字符牌號(hào)1×××或1A××純鋁2×××Al－Cu3×××Al－Mn4×××Al－Si5×××Al－Mg6×××Al－Mg－Si7×××Al－Zn8×××Al－其他9×××Al－備用鋼與鋁及其合金的焊接近年來，環(huán)保問題越來越受到世界各國(guó)的重視,汽車工業(yè)為了節(jié)約燃料、保護(hù)環(huán)境、不斷努力減輕汽車重量,因此對(duì)汽車用材料提出了更高的要求。增加鋁材的使用量是其中的重要措施之一。在國(guó)外工業(yè)生產(chǎn)中，采用“鋼＋鋁”雙金屬焊接結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品越來越多。由于鋁及鋁合金的密度小、比強(qiáng)度高，且具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐蝕性，為了充分發(fā)揮材料的固有性能和節(jié)省材料，將鋼與鋁及鋁合金焊接成為異種金屬結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和良好的經(jīng)濟(jì)效益

鋼與鋁及其合金的焊接2、鋼與鋁及其合金的焊接特性鋼與鋁及其合金的焊接2、鋼與鋁及其合金的焊接特性在汽車工業(yè)生產(chǎn)中,采用“鋼+鋁”雙金屬焊接結(jié)構(gòu)成為汽車輕量化的首選方案,這必然涉及到鋁和鋼兩種材料之間的連接。從21世紀(jì)初開始,國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)和汽車生產(chǎn)廠家便一直在尋找一種有效的焊接方法來減輕汽車的重量。美國(guó)成立了“新一代汽車合作計(jì)劃”。1994年以來,美國(guó)政府已為此投入了15億美元的研究開發(fā)資金,美國(guó)3大汽車公司僅在1999年就投入了開發(fā)經(jīng)費(fèi)共達(dá)98億美元,減輕整車重量是其中的一個(gè)核心目的。布什新政府在2002年則推出了一個(gè)自由車項(xiàng)目,該項(xiàng)目的長(zhǎng)期目標(biāo)是高效、價(jià)廉、無污染,汽車輕量化也是重要研究?jī)?nèi)容之一。鋼與鋁及其合金的焊接2、鋼與鋁及其合金的焊接特性

汽車輕量化的要求必然涉及到鋁鋼之間的焊接,而鋁鋼之間的焊接一直是焊接領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題和難點(diǎn)問題,鋁鋼焊接的主要問題：兩者之間的的固溶度較低、熱物理性能差異較大,并且兩者極易反應(yīng)生成脆性的金屬間化合物,這種脆性的金屬間化合物極大地降低了焊接接頭的力學(xué)性能鋼與鋁及其合金的焊接2、鋼與鋁及其合金的焊接特性鐵與鋁既可以形成固溶體、金屬間化合物，又可以形成共晶體。鐵在固態(tài)鋁中的溶解度極小，室溫下鐵幾乎不溶于鋁，所以含微量鐵的鋁合金在冷卻過程中會(huì)產(chǎn)生金屬間化合物FeAl3。隨著含鐵量的增加，相繼出現(xiàn)Fe2Al、Fe2Al7、Fe2Al5、Fe2Al2和FeAl等，其中Fe2Al5的脆性最大。由于在鋁合金中的鐵總是以金屬間化合物形式存在，其存在會(huì)影響鋁的力學(xué)性能和焊接性能。鋁中加入鐵會(huì)提高強(qiáng)度和硬度，降低塑性，增大脆性，對(duì)焊接性影響嚴(yán)重。并且鋁在鐵中的溶解度比鐵在鋁中的溶解度在很多倍，含大量鋁的鋼，具有某些良好的性能（如抗氧化性），但含鋁量超過5％以上時(shí)具有較大的脆性，嚴(yán)重地影響焊接性。熔點(diǎn)相差大_Al先熔，鋼處于固態(tài)線膨脹系數(shù)相差大_熱應(yīng)力，熱裂紋Al氧化_Al2O3，焊縫夾渣助焊劑使用鋼與鋁及其合金的焊接鋼與鋁及鋁合金的物理性能對(duì)比材

料熔點(diǎn)/℃熱導(dǎo)率/W.m-1.K-1密

度/g.cm-3線膨脹系數(shù)/10-6.K-1電阻率/10-6.Ω.cm鋼碳鋼Q235150077.57.8611.761.5不銹鋼1Cr18Ni9Ti145016.37.9816.67.4鋁及鋁合金純鋁1060（L2）658217.72.70242.66

防銹鋁5A03(LF3)610146.52.6723.54.96

防銹鋁5A06(LF6)580117.22.6424.76.73

防銹鋁3A21(LF21)643163.32.7323.23.45

硬鋁2A12(LY12)502121.42.7822.75.79

硬鋁2A14(LD10)510159.12.8022.54.30鋼與鋁及其合金的焊接鋼與鋁及其合金的焊接（1）熔焊特點(diǎn)鋼與鋁及鋁合金熔焊時(shí)，一般采用氬弧焊、電子束焊以及氣焊等焊接方法。要想獲得良好的接頭，必須保證在接頭上不產(chǎn)生金屬間化合物。熔焊時(shí)，必須在鋼表面鍍一層過渡金屬，此過渡層金屬與鋁要有很好的結(jié)合性，才能形成良好的焊接接頭。為解決鋼與鋁熔焊時(shí)的困難，常采用的工藝措施有以下幾種。①在鋼表面鍍上與鋁相匹配的第三種金屬，如鋅、銀等，厚度約30－40μm為過渡層，鋼側(cè)為釬焊，鋁側(cè)為熔焊。②對(duì)接焊時(shí)，使用K形坡口，坡口開在鋼材側(cè)。焊接熱源偏在鋁材一側(cè)，以使兩側(cè)受熱情況均衡，防止鍍層金屬蒸發(fā)。③使用氣體保護(hù)進(jìn)行焊接，如采用氬弧焊。（2）壓焊特點(diǎn)鋼與鋁采用摩擦焊、超聲波焊、擴(kuò)散焊和冷壓焊等壓焊方法進(jìn)行焊接，也可以得到良好的接頭，但這些焊接方法有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，就是焊件的形狀受到一定的限制。壓焊有利于鋼與鋁及鋁合金的焊接，焊前必須徹底清理連接表面，消除氧化物及薄膜，同時(shí)要保證接頭處變形量在70%～80%以上。為了得到更好的焊接接頭，也可在鋼母材金屬表面先鍍一層Zn、Cu或Ag。碳鋼與純鋁的冷壓焊接頭，強(qiáng)度可達(dá)80～100MPa；18-8奧氏體不銹鋼與Al-Mg合金的接頭強(qiáng)度可達(dá)200～300MPa。采用摩擦焊時(shí)，為防止產(chǎn)生金屬間化合物，應(yīng)盡量縮短接頭的加熱時(shí)間并施加較大的擠壓力，以便將可能形成的金屬間化合物擠出接頭區(qū)。但加熱時(shí)間不能過短，以免塑性變形量不足而不能形成完全結(jié)合。

鋼與鋁及其合金的焊接（1）鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊

①碳鋼Q235與防銹鋁的氬弧焊碳鋼與鋁的常用鎢極氬弧焊進(jìn)行焊接，焊接時(shí)采用直徑3mm的鎢電極，隨著工件厚度的增加，焊接電流、焊接電壓也相應(yīng)的增加，焊接中填充金屬采用Ni-Zn-Si系合金。Q235碳鋼與防銹鋁5A06（LF6）氬弧焊的工藝參數(shù)見表2。

鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝表2Q235碳鋼與防銹鋁5A06

氬弧焊的工藝參數(shù)被焊材料厚度/mm電極材料、直徑/mm焊接電流/A焊接電壓/V焊接速度/cm.s-1填充金屬化學(xué)成分/%Q235A+LF63鎢極，φ3110～130160.18～0.22Ni3.5,Zn7,Si4～5,Al余量Q235A+LF66～8鎢極，φ3130～160180.18～0.24Q235A+LF69～10鎢極，φ3180～200200.18～0.28（1）鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊

②鍍鋅低碳鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊低碳鋼與鋁及鋁合金（L1、L2、L3、LF21、LF3和LF5等）氬弧焊時(shí)，在碳鋼表面鍍厚度為3～5μm的Zn、Sn、Ag可以獲得較好的接頭。但鍍Cu、Ni、Al等中間層，焊后接頭強(qiáng)度不高。采用浸漬法鍍上100～120μm厚的鋅層，接頭強(qiáng)度也較好。鋼表面鍍鋅層厚度對(duì)接頭強(qiáng)度有很大影響，鍍鋅層越厚，接頭強(qiáng)度越高。有鍍鋅層碳鋼與鋁及鋁合金氬弧焊時(shí)，焊絲的選擇對(duì)接頭強(qiáng)度也有一定的影響。如鍍鋅的Q235鋼與鋁氬弧焊時(shí)，選擇1035（L4）鋁絲作為填充材料，接頭強(qiáng)度可滿足某些工件的要求，但不太穩(wěn)定，斷裂發(fā)生在焊縫上；用含鎂焊絲（LF5）不能保證焊縫強(qiáng)度，且斷裂產(chǎn)生在電鍍層上；純鋁L2和L3與鍍鋅鋼（鍍層厚度小于30μm）焊接接頭強(qiáng)度較好。為減少金屬間化合物脆性層厚度，必須提高焊接速度，但焊接速度太大時(shí)會(huì)產(chǎn)生未焊透和其他形式的焊接缺陷。

鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝（1）鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊

③復(fù)合鍍層碳鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊只有一層鍍鋅層不足以消除鋁與鋼產(chǎn)生的金屬間化合物。因此應(yīng)在鍍鋅之前先鍍一層銅或銀等金屬。由于焊絲的熔點(diǎn)高于鋅的熔點(diǎn)，焊接加熱時(shí)鍍鋅層先熔化，漂浮在液體表面上，而鋁在鋅層下與銅或銀鍍層發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)銅或銀溶解于鋁中，可以形成較好的焊接接頭。這種銀－鋅或銅－鋅復(fù)合鍍層的方法，可使鋼－鋁焊接接頭強(qiáng)度提高到147～176.4MPa。但這種方法比單一鍍層工藝復(fù)雜，另外在結(jié)構(gòu)件較大而又復(fù)雜的情況下，這種方法會(huì)受到一定的限制。在鋼件鍍層完成之后，便可對(duì)鋼、鋁件的表面進(jìn)行處理。對(duì)鋁件的表面處理可以用15%～20%NaOH或KOH溶液侵蝕，侵蝕后用清水沖洗，然后在20%的HNO3中鈍化，沖洗和干燥之后，放在干凈的環(huán)境中待焊。鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝（1）鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊

④不銹鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊不銹鋼與鋁之間的相互作用取決于不銹鋼的類型，鋁與不銹鋼直接進(jìn)行氬弧焊不會(huì)獲得良好的接頭。主要是因?yàn)樗鼈冎g會(huì)產(chǎn)生金屬間化合物，使接頭脆化。因此，對(duì)于不銹鋼與鋁的焊接，必須采用中間金屬過渡層的辦法。鍍層金屬種類不同，焊后結(jié)果也不同。鍍鎳層焊接性較差，鍍層易被燒損；Ni、Cu、Ag復(fù)合鍍層上易形成裂紋；Ni、Cu、Sn復(fù)合鍍層效果較好，Ni、Zn復(fù)合鍍層效果更佳。焊接接頭質(zhì)量在很大程度上取決于鍍鎳過程的質(zhì)量。焊前對(duì)鋁及鋁合金的表面準(zhǔn)備也是十分重要的，包括表面清潔及鍍層。首先是清除油脂、油垢，清水沖洗，鹽酸溶液侵蝕，然后進(jìn)行鍍鎳→鍍銅→鍍鋅，干燥后滲鋁，最后檢查鍍層表面質(zhì)量。鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝（1）鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊鎢極氬弧焊的焊接工藝參數(shù)：焊接電流為80～120A，鎢極直徑為3mm，填充鋁絲直徑3mm。焊接時(shí)，首先要使電弧指向鋁一側(cè)的焊絲上，以減小和防止鋅鍍層過多或過早地被熔化。尤其是在焊第一層焊縫時(shí)，更要特別注意鍍層不能過多或過早地?zé)龘p，必須使電弧指向填充焊絲上，以防止電弧直接熔化鍍鋅層。鋼與鋁氬弧焊的接頭方式和電弧位置如圖所示。從采用氬弧焊方法和接頭連接方式來看，實(shí)質(zhì)上是熔焊－釬焊的工藝形式，即對(duì)鋼件來說是釬焊，而對(duì)鋁件來說是熔焊。這也是低熔點(diǎn)與高熔點(diǎn)異種材料焊接工藝一種有效的方法。

鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝

通過常規(guī)熔化焊的方式很難實(shí)現(xiàn)鋁與鋼的焊接。近來,CMT(coldmetaltransfer),技術(shù)的提出和發(fā)展為鋁與鋼異種金屬的焊接提供了技術(shù)支持。Fronium公司利用CMT技術(shù)通過對(duì)焊接熱輸入量的精確控制，

在保證鋼母材不發(fā)生熔化的前提下讓鋁母材熔化，

熔化的鋁母材及填充金屬在鋼母材表面鋪展并與之形成釬焊連接,得到了優(yōu)質(zhì)的鋁-鋼連接接頭。鋼與鋁及其合金的焊接

鋼與鋁及其合金的焊接（1）鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊如圖3所示是鋼與鋁的某種產(chǎn)品的焊接結(jié)構(gòu)示意。其主要特點(diǎn)為：鋁管壁厚比鋼管壁厚大1倍；鋁管外徑比鋼管外徑大4～10mm，鋁管內(nèi)徑比鋼管內(nèi)徑小4～10mm；要求焊接接頭強(qiáng)度高、氣密性高。鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝（1）鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊焊接工藝步驟如下:①

接頭開X形坡口，鋼管坡口為70o，鋁管坡口為40o。②

先將鋼管進(jìn)行機(jī)械清理，然后滲鋁，滲鋁長(zhǎng)度為100～150mm，對(duì)鋁管進(jìn)行脫脂、酸洗及鈍化處理。③

焊接工藝設(shè)備采用氬弧焊機(jī)，將鋼與鋁接頭進(jìn)行定位并裝配，接間隙1.5～2mm。④

將鋁管預(yù)熱到100～200℃，然后用氬弧焊進(jìn)行多道焊，釷鎢極直徑為3.2mm，焊絲直徑為2mm。⑤

焊接時(shí)按圖3中內(nèi)側(cè)順序焊接，焊接電流為45A，隨后按外側(cè)順序焊接，焊接電流為60～70A。⑥

接頭內(nèi)外表面焊完后，進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)焊接缺陷及時(shí)返修。鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝（2）碳鋼與鋁的氣焊在某些特殊場(chǎng)合需要采用氣焊進(jìn)行焊接，例如在汽車維修中對(duì)小型零部件的焊接。氣焊是一種熔焊方法，常用的是氧氣－乙炔焊。氣焊操作簡(jiǎn)單，焊縫成形容易控制，設(shè)備小，適合焊接薄件及要求背面成形的焊縫。碳鋼與純鋁或硬鋁進(jìn)行氣焊時(shí)，填充金屬采用Al-Zn-Sn系合金，并配用氣焊熔劑CJ401。為了防止氧化，采用中性焰進(jìn)行焊接。碳鋼與鋁氣焊的工藝參數(shù)見表鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝碳鋼與鋁氣焊的工藝參數(shù)被焊材料工作厚度/mm火焰熔劑牌號(hào)填充金屬化學(xué)成分/%純鋁+Q235A1～2中性焰CJ401Al88,Zn5,Sn7硬鋁+Q235A1～2中性焰CJ401Al87,Zn5,Sn8（3）鋼與鋁的電子束焊接由于電子束焊具有能量密度高，熔透能力強(qiáng)，焊接速度高等特點(diǎn)，使鋼與鋁焊縫成形窄而深，母材熱影響區(qū)窄。為了提高鋼與鋁焊接接頭的使用性能，可選用Ag作為中間過渡層的電子束焊接方法，焊后焊接接頭的抗拉強(qiáng)度可提高到117.6～156.8MPa。因?yàn)锳g不會(huì)與Fe生成金屬間化合物，所以拉伸試件均斷裂在鋁母材一側(cè)。鋼與鋁的電子束焊的工藝參數(shù)見表。鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝鋼與鋁電子束焊的工藝參數(shù)被焊材料板厚/mm電子束電流/A焊接速度/cm·s-1加速電壓/V中間層金屬鋁+低碳鋼12～1380～1500.5～1.240～50Ag鋁+不銹鋼5.5～6.595～1401.5～1.730～50（3）鋼與鋁的電子束焊接焊縫金屬中含鋁量超過65%時(shí)，能獲得良好的共晶合金，而不產(chǎn)生裂紋。在焊接工藝上可調(diào)整熔合比，使焊縫金屬大部分進(jìn)入共晶區(qū)，可以大大減少裂紋。在焊接過程中，電子束流會(huì)使鋁熔化量增多，可在Fe與Ag邊界上產(chǎn)生一個(gè)Al濃度高的部分，會(huì)出現(xiàn)FeAl2、FeAl等金屬間化合物，使焊縫變脆，接頭強(qiáng)度下降，甚至產(chǎn)生裂紋。鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝（3）鋼與鋁的電子束焊接德國(guó)拜羅伊特大學(xué)的Laukant等人采用Nd-YAG雙斑激光束焊接熱浸鍍鋅鋼板DX56D+Z和鋁合金6016的異種金屬接頭,填充材料分別選用鋅基合金ZnAl2、ZnAl15和鋁基合金AlMg6Mn。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)第二激光束對(duì)鋼板的預(yù)熱作用提高了填充材料對(duì)鋼板表面的潤(rùn)濕性能,如圖4所示。在拉伸力學(xué)性能測(cè)試時(shí),發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋅基填充材料的潤(rùn)濕寬度大于3.5mm時(shí),搭接接頭的強(qiáng)度與鋁母材的強(qiáng)度相當(dāng)。鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝（3）鋼與鋁的電子束焊接哈爾濱工業(yè)大學(xué)的張秉剛等：LF2鋁合金與Q235鋼加入中間Cu層電子束焊接接頭組織及形成機(jī)理鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝（3）鋼與鋁的電子束焊接鋼與鋁及其合金的焊接鋼與鋁及鋁合金的壓焊（1）

鋼與鋁及鋁合金的摩擦焊采用摩擦焊方法焊接普通低碳鋼與鋁及鋁合金，是一種較理想的焊接工藝。摩擦焊時(shí)，由于母材不發(fā)生熔化，加熱范圍窄、冷卻速度快，接頭不易產(chǎn)生氧化，也不產(chǎn)生金屬間化合物。雖然有時(shí)也產(chǎn)生一些金屬間化合物，但在壓力作用下，能被擠出接口。所以采用摩擦焊方法能獲得良好的鋼與鋁焊接接頭。低碳鋼（Q235）與純鋁（L4）摩擦焊的工藝參數(shù)見表5。1Cr18Ni9Ti不銹鋼與L1純鋁摩擦焊的工藝參數(shù)見表6。

鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝鋼與鋁及鋁合金的壓焊（1）

鋼與鋁及鋁合金的摩擦焊

鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝表5低碳鋼（Q235）與純鋁（L4）摩擦焊的工藝參數(shù)直徑/mm伸出長(zhǎng)度/mm頂鍛壓力/MPa加熱時(shí)間/s頂鍛量/mm轉(zhuǎn)速/r·min-1摩擦?xí)r頂鍛時(shí)摩擦?xí)r頂鍛時(shí)20+201249117.63.51012100025+251449117.641014100030+301549117.641015100035+351649494.5101475040+402049495121375050+5026494971015400鋼與鋁及鋁合金的壓焊（1）

鋼與鋁及鋁合金的摩擦焊

鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝表61Cr18Ni9Ti不銹鋼與純鋁L1摩擦焊的工藝參數(shù)被焊材料工件直徑/mm轉(zhuǎn)速/r·min-1送絲速度/cm·min-1摩擦?xí)r間/s伸出長(zhǎng)度/mm摩擦壓力/MPa頂鍛壓力/MPa鋼鋁1Cr18Ni9Ti+L1管子φ60,壁厚5170244～6242240400鋼與鋁及鋁合金的壓焊（1）

鋼與鋁及鋁合金的摩擦焊鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝西北工業(yè)大學(xué)，傅莉等的LF6防銹鋁與HR-2抗氫不銹鋼摩擦焊接：試驗(yàn)研究了鋁合金系列含鎂量最高的LF6防銹鋁與HR-2抗氫不銹鋼異種材料摩擦焊接頭的組織與性能,探討了其摩擦焊接性。經(jīng)焊前對(duì)焊接界面的特殊處理,清除了LF6與HR-2待焊接表面上的氧化膜,并采用以純鋁為介質(zhì)的三元摩擦焊接工藝方法,避免或減少焊接界面上金屬間化合物的生成,所焊接制品的抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到或超過LF6防銹鋁母材所要求的供貨狀態(tài)σb≥270MPa的技術(shù)要求。鋼與鋁及鋁合金的壓焊（1）

鋼與鋁及鋁合金的摩擦焊

鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝西北工業(yè)大學(xué)，傅莉等的LF6防銹鋁與HR-2抗氫不銹鋼摩擦焊接：不銹鋼端面機(jī)械加工成172°錐面,光潔度為0.1～0.4μm。鋁合金焊接端面機(jī)械加工成平面,光潔度為0.2～1.3μm。中間過渡金屬為厚度0.05mm的L6純鋁箔。焊前必須車削焊接端面,清除氧化膜。其中鋁箔焊前用85%正磷酸、3%硝酸和12%蒸餾水溶液侵蝕以清除氧化膜。此外,經(jīng)車削后的焊接端面要立刻進(jìn)行焊接,以防止在空氣中再次形成氧化膜。焊接時(shí)鋁側(cè)采用封閉鋼環(huán)套夾持,使之飛邊成形良好。鋼與鋁及鋁合金的壓焊（1）

鋼與鋁及鋁合金的摩擦焊

鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝西北工業(yè)大學(xué)，傅莉等的LF6防銹鋁與HR-2抗氫不銹鋼摩擦焊接：鋼與鋁及鋁合金的壓焊（1）

鋼與鋁及鋁合金的摩擦焊

鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝西北工業(yè)大學(xué)，傅莉等的LF6防銹鋁與HR-2抗氫不銹鋼摩擦焊接：鋼與鋁及鋁合金的壓焊（1）

鋼與鋁及鋁合金的摩擦焊

鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝南昌航空工業(yè)學(xué)院，邢麗等，鋁合金與鋼的攪拌摩擦焊焊縫成形及接頭性能試驗(yàn)材料為L(zhǎng)F6防銹鋁合金和ST12低碳鋼。對(duì)接試驗(yàn)的低碳鋼和防銹鋁的板厚均為215mm,搭接試驗(yàn)用的鋁合金板厚度為2mm,鋼的厚度為215mm。試驗(yàn)采用的攪拌頭用高溫合金制成,攪拌頭軸肩直徑為15mm,探針直徑3mm。用自制的焊接夾具在銑床改裝成的攪拌摩擦焊機(jī)上進(jìn)行焊接試驗(yàn),攪拌頭的轉(zhuǎn)速為1180r/min,焊接速度為95～150mm/min。鋼與鋁及鋁合金的壓焊（1）

鋼與鋁及鋁合金的摩擦焊

鋼與鋁及其合金的焊接3、鋼與鋁及其合金的焊接工藝南昌航空工業(yè)學(xué)院，邢麗等，鋁合金與鋼的攪拌摩擦焊焊縫成形及接頭性能鋼與鋁及鋁合金的壓焊（2）鋼與鋁及鋁合金的擴(kuò)散焊鋼與鋁及鋁合金進(jìn)行真空擴(kuò)散焊時(shí)，在