異種金屬焊接特點

異種金屬焊接特點

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：當前第1頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬的組合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當前第2頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬的組合按接頭形式分類當前第3頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點

一、異種金屬材料焊接接頭的特點1．化學(xué)成分的不均勻性異種金屬焊接時，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，同時也隨焊接工藝而變化。例如異種金屬施焊時所用的焊接電流要盡量小，熔深要淺則受稀釋的影響就小。當前第4頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點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)，若能在工藝上適當調(diào)整，可以是焊接接頭的組織不均勻程度得到一定改善。當前第5頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點當前第6頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點當前第7頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點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)域的室溫強度、硬度、塑性、韌性都有很大的差別。有時在3—5個晶粒的范圍內(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度也會因成分和組織的不同，相差極為懸殊。物理性能對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。當前第8頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點4、應(yīng)力場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，這是因為接頭各區(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)溫度場的變化，也是殘余應(yīng)力分布不均勻的因素之一。當前第9頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點二、異種鋼焊縫金屬的化學(xué)成分和金相組織的控制1、異種鋼接頭的焊縫成分與舍夫勒組織圖關(guān)系異種鋼焊接時，由于選擇了與母材成分不同的焊接材料，必須預(yù)先推算得到焊縫金屬的成分和金相組織，根據(jù)組織可知道異種鋼焊接接頭的性能。當前第10頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點例如：奧氏體鋼與珠光體鋼焊接時，為了防止裂紋的產(chǎn)生，可考慮選擇用18-8型焊條，可是在這種情況下焊縫將產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織。為了避免馬氏體組織的產(chǎn)生，降低對裂紋的敏感性，需要采用25-20型焊條。但其易產(chǎn)生熱裂紋，為避免，希望得到一定數(shù)量鐵素體相。500℃高溫長時間使用時，必須注意催化問題。所以，異種鋼焊接接頭的性能，完全取決于焊縫金屬的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)。當前第11頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點異種鋼接頭的焊縫由母材和填充金屬組成，由于母材的熔入而使焊縫稀釋，其稀釋的程度由母材熔入焊縫的百分比決定。

在合金元素?zé)龘p忽略不計的情況下，如果只知道焊縫的化學(xué)成分，便可以用舍夫勒組織圖來推算焊縫金屬的金相組織。舍夫勒組織圖：把金屬合金成分中的奧氏體形成元素（NiCMn）和鐵素體形成元素（CrMoSiNb）成分分別計算出等價鎳當量和等價鉻當量。當前第12頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點當前第13頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點以2.25Cr-1Mo鋼為例，用E308-15（18-8）、E309-15（25-13）、E310-15（25-20）型焊條焊接所得的焊縫金屬組織圖。當前第14頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點

E308-15、E309-15型焊條的熔敷金屬是完全奧氏體組織。其焊縫組織應(yīng)處在該鋼與焊條圖中兩點額連線上，并取決于焊接時的稀釋率。E308-15焊條，焊縫金屬的稀釋率＜18%時，為A+F；18%-48%時為A+M；＞48%全部為M。幾乎不選用。當前第15頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點E309-15型焊條，焊縫金屬稀釋率＜20%，焊縫組織為A+F；20%-60%時為A+M；＞60%全部為M。故稀釋率＜36%。E310-15焊條，焊縫金屬的稀釋率＜56%時，不產(chǎn)生M，可選用該焊條。

異種鋼焊縫金屬組織隨稀釋率不同而變化，選擇焊條時必須考慮稀釋率的影響。當前第16頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點2、影響稀釋率的因素異種鋼焊接時，把舍夫勒組織圖和稀釋率結(jié)合起來，根據(jù)設(shè)計要求所得到的焊縫組織，可作為焊條和焊接工藝的依據(jù)。

影響因素主要有：當前第17頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點（1）預(yù)熱的影響預(yù)熱能提高母材焊接時的起始溫度，母材容易熔化且熔深增加，則稀釋率增加。當前第18頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點（2）焊接參數(shù)的影響焊接電流和焊接速度影響比較明顯。如圖所示。當前第19頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點（3）焊接方法的影響各種焊接方法的稀釋率差別很大。埋弧焊較大。當前第20頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點（4）焊接接頭形式的影響焊條電弧焊時層數(shù)和接頭形式對稀釋率的影響如圖。第五層只考慮堆焊金屬。坡口角度增大，稀釋率減小。當前第21頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點三、不同焊接方法焊接異種金屬時的特點1、熔焊常用的方法有：焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊、電渣焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊。

為了減少稀釋，降低熔合比或控制不同金屬母材的熔化量，通常選用熱源能量密度較好的焊接方法。

為了減小熔深，采取間接電弧、擺動焊絲等工藝。必須控制和縮短金屬在液態(tài)或高溫固態(tài)下的停留時間。當前第22頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點2、壓焊大多數(shù)壓焊方法只將被焊金屬加熱至塑性狀態(tài)甚至不加熱，而以施加一定壓力為特征。壓焊時，異種金屬交界表面可以熔化，也可以不熔化，但由于壓力的作用，即使表面有熔化金屬存在時，也會被擠壓而排出?？梢詼p輕或避免熱循環(huán)對母材金屬性能的不利影響，防止產(chǎn)生脆性的金屬間化合物。并不存在因稀釋而引起焊縫金屬性能變化問題。

對焊接接頭有一定要求，不能普遍應(yīng)用。當前第23頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點3、其他方法一是熔焊-釬焊方法：異種金屬接頭中低熔點母材一側(cè)為熔焊，對高熔點母材一側(cè)為釬焊。通常以低熔點母材相同的金屬為釬料。釬料與低熔點母材之間是同種金屬的熔焊過程。釬料與高熔點母材之間是釬焊過程，母材不熔化、結(jié)晶，可以避免許多焊接方面的問題，但要求釬料對母材能良好潤濕。當前第24頁\共有27頁\編于星期二\7點異種金屬焊接特點3、其他方法二是共晶釬焊或共晶擴散釬焊：將異種金屬接觸表面加熱到一定溫度，使兩種金屬在接觸表面處形成低熔點的共晶體，呈液態(tài)，實質(zhì)成