焊接冶金學及金屬材料焊接-課件模塊十一

焊接冶金學及金屬

材料焊接主編吳金杰（第二版）模塊十一

異種金屬材料的焊接課題一

異種金屬材料焊接原理課題二

異種鋼焊接課題三

鋼與有色金屬的焊接課題四

異種有色金屬的焊接課題一異種金屬材料焊接原理回目錄一、異種金屬焊接性特點二、異種金屬焊接工藝特點三、異種金屬焊接接頭一、異種金屬焊接性特點

課題一異種金屬材料焊接原理

1.冶金相容性差異種金屬焊接時由于被焊金屬具有不同的物理化學性能和組織結(jié)構(gòu)，因此焊接時需根據(jù)其冶金相容性差的特點，采取相應(yīng)的工藝手段（如采用釬焊和加中間層的擴散焊）創(chuàng)造條件，促使焊接區(qū)內(nèi)進行有利于結(jié)合的物理化學過程，以便獲得性能滿意的接頭。焊縫的成分、組織和性能主要取決于參與組成焊縫的各部分金屬（被焊材料和填充材料）之間的比例。這種比例與所用的焊接方法和焊接工藝參數(shù)有關(guān)。因此，異種金屬的焊接性除與被焊金屬所固有的物理化學特性有關(guān)之外，在很大程度上還取決于焊接方法和工藝。課題一異種金屬材料焊接原理當焊接區(qū)生成固溶體時，其冶金相容性好，焊接性也較好；當生成脆性金屬間化合物時，其冶金相容性就差，焊接性也較差。兩種金屬的晶格類型、原子半徑、電負性和原子價等是影響其合金相結(jié)構(gòu)的主要因素。兩種金屬在形成有限固溶體的同時，當超過固溶度后還可形成晶格結(jié)構(gòu)不同于該兩種金屬的新相（金屬間化合物）。金屬間化合物通常具有較高的熔點、較高的硬度和較大的脆性。當合金中生成金屬間化合物時，其強度、硬度及耐磨性提高，而塑性降低，導致焊接性惡化。這是異種金屬焊接時的一個重要問題。課題一異種金屬材料焊接原理由于相圖反映了兩被焊金屬之間的冶金相容性及其焊接性，因此可以根據(jù)相圖的類型，并結(jié)合焊接工藝對異種金屬的焊接性特點進行分析。在選擇焊接工藝時應(yīng)該根據(jù)相圖，將兩種金屬在焊縫中的量控制在不產(chǎn)生大量金屬間化合物的范圍內(nèi)，以免接頭脆化。課題一異種金屬材料焊接原理

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)相當復雜的組織結(jié)構(gòu)。

3.性能的不均勻性

焊接接頭各區(qū)域化學成分和組織的差異，帶來了焊接接頭力學性能的不同，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。異種金屬焊接時由于它們的物理化學特性有差異，因此比同種金屬焊接時更易產(chǎn)生缺欠。其中較為突出的是接合缺欠和性能缺欠。課題一異種金屬材料焊接原理

4、應(yīng)力場分布的不均勻性

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。

對于異種金屬焊接接頭來說，成分、組織、性能和應(yīng)力場的不均勻性，是其表現(xiàn)的主要特征。總之課題一異種金屬材料焊接原理二、異種金屬焊接工藝特點焊接時可以通過工藝因素創(chuàng)造有利條件，來控制和改變被焊金屬之間的物理化學反應(yīng)，以便減弱和抑制一些不利反應(yīng)的進行，從而使其焊接性得到一定的改善。異種金屬焊接時，焊接工藝的選擇受到很大的限制。它主要取決于兩種被焊金屬的組合。為解決冶金相容性差問題。此時可采用一種“間接熔化焊”法，即在一側(cè)母材的連接面上預制一個隔離層或采用過渡段接頭，避免了兩種母材熔合在一起的不良反應(yīng)。課題一異種金屬材料焊接原理

釬焊時也會在界面處形成金屬間化合物層以及由擴散引起的晶界滲入等脆化現(xiàn)象。只要釬料成分選擇合適以及釬焊溫度和時間控制恰當，這些不利的界面過程都能控制在允許的范圍內(nèi)。因此，釬焊能用于各類異種金屬的焊接。另有一種介于熔焊和釬焊之間的方法，稱為熔焊-釬焊（或稱釬接焊）。其特點是用熔化焊方法將低熔點母材熔化后的液態(tài)金屬作為釬料與固態(tài)的高熔點母材形成結(jié)合。

熔化焊在焊接冶金相容性差的異種金屬時受到了很大的限制。熔化焊主要適用于物理化學性能相差較小，冶金相容性較好的異種金屬焊接；它不適用于能生成大量金屬間化合物的異種金屬的焊接。課題一異種金屬材料焊接原理

冷壓焊不存在被焊金屬界面擴散和反應(yīng)；接頭中不存在熱影響區(qū)，也沒有金屬間化合物的生成。但它要求金屬的塑性很好，焊接時的變形量很大，而且接頭的型式受很大的限制，故應(yīng)用很有限，常用于鋁、銅導線的連接。

擴散焊是壓焊的一種主要形式。它在較高溫度下通過少量的塑性變形，使兩被焊面接近到原子間結(jié)合力作用的距離以內(nèi)，通過原子互擴散，達到牢固結(jié)合。一些互不相溶或在焊接時易產(chǎn)生金屬間化合物等冶金相容性很差的異種金屬，可采用加中間層的擴散焊來獲得滿意的連接。因此，它在異種金屬焊接中得到了廣泛的應(yīng)用。課題一異種金屬材料焊接原理此外，對接電阻焊、摩擦焊、超聲波焊和爆炸焊等壓焊方法都能用于異種金屬焊接。超聲波焊接適用于物理性能差別大和厚度相差大的異種金屬焊接。它常用于絲、箔和片等微小零件的精密焊接。

電阻對焊易產(chǎn)生氧化物夾雜和未熔合，不適用于異種金屬焊接。閃光對焊能用于異種金屬焊接，如高速鋼和中碳鋼刀具的對焊和鋁-銅接頭。但在焊接導電、導熱性很好或?qū)?、導電性差別大的異種金屬時難度較大，需采取特殊工藝措施。課題一異種金屬材料焊接原理摩擦焊焊接質(zhì)量優(yōu)于閃光對焊，能用于冶金相容性差的異種金屬焊接，如鋁-鋼、鋁-銅、鈦-銅等的焊接。爆炸焊對異種金屬焊接的適應(yīng)性強，能用于冶金相容性差的異種金屬焊接。如鈦-鋼、銅-鋼、鋁-鋼和鋁-銅等的焊接。它特別適用于大面積復合，常用于雙金屬材料的制造，如復合鋼板和復合管材。但它僅適用于簡單接頭的焊接。由于各種焊接方法都有一定的適應(yīng)性和局限性，因此生產(chǎn)中常采用聯(lián)合工藝。經(jīng)常先用其他方法將難焊的異種金屬焊接成過渡接頭，然后再用熔化焊在兩端進行同種金屬的焊接。如在電力工業(yè)和制冷設(shè)備中，常采用摩擦焊制造鋁-銅過渡接頭，然后在安裝過程中用熔化焊在過渡接頭的兩端分別進行鋁和銅的同種金屬焊接。課題一異種金屬材料焊接原理三、異種金屬焊接接頭（一）異種金屬焊接接頭

1.焊縫區(qū)

異種金屬焊接時形成焊縫的熔池一般具有以下特點：①熔池溫度高。②熔池體積小。③熔池結(jié)晶時間短。④焊縫區(qū)的組織成分變化很大，熔池金屬不斷更換，增加了焊接冶金反應(yīng)的復雜性。課題一異種金屬材料焊接原理

2.熔合區(qū)

①熔合區(qū)的組織成分和冶金反應(yīng)較同種金屬的焊接要復雜得多。②具有明顯的化學不均勻性③熔合區(qū)結(jié)晶組織粗大，具有金相組織不均勻性，是異種金屬焊接接頭最薄弱的區(qū)域。

3.熱影響區(qū)

①晶粒粗大，具有組織和性能的不均勻性，使得塑性和沖擊韌性明顯下降。②應(yīng)力集中，具有應(yīng)力、應(yīng)變分布的不均勻性，焊后極易產(chǎn)生焊接變形和殘余應(yīng)力。③具有硬化、軟化和脆化同時存在的現(xiàn)象。這是焊接接頭力學性能最差的部位。課題一異種金屬材料焊接原理（二）異種金屬焊接接頭的連接形式

1.直接連接

兩種金屬不通過第三種金屬直接焊接在一起，形成一個不可拆卸的永久性接頭?？刹捎萌刍浮汉富蜮F焊方法。

2.間接連接

通過填加第三種金屬把兩種金屬焊接在一起，形成不可拆卸的永久性接頭。主要間接連接形式見下圖。間接連接通常采用熔化焊、釬焊等方法，填加的第三種金屬是預先制備好的金屬粉末、絲、棒、板和墊片等。因此焊接工藝復雜，要求操作技術(shù)水平更高。課題一異種金屬材料焊接原理異種金屬焊接接頭間接連接1、2-母材3-堆焊層4-金屬墊片5-金屬絲6-金屬粉末7-噴涂層或鍍層8-雙金屬過渡層9-雙金屬管件課題一異種金屬材料焊接原理一、同類型組織的異種鋼焊接二、不同類型組織的異種鋼焊接回目錄課題二異種鋼焊接一、同類型組織的異種鋼焊接（一）不同珠光體鋼焊接

1.不同珠光體鋼焊接主要問題

1)強度級別低的熱軋鋼,其焊接性較好。

2)強度級別較高的正火鋼，其焊接性較熱軋鋼差。其冷裂傾向和焊接熱影響區(qū)的脆化傾向加大。

3)強度級別更高的調(diào)質(zhì)鋼中，在提高強度的同時，必然會增加冷裂傾向，使焊接性變壞，除熱影響區(qū)脆化外又增加了軟化問題。課題二異種鋼焊接調(diào)質(zhì)鋼又分為低碳調(diào)質(zhì)鋼（C≤0.22%,質(zhì)量分數(shù)）和中碳調(diào)質(zhì)鋼（C=0.25～0.45%，質(zhì)量分數(shù)）二類。后者的淬透性更大，焊接性更差。在特殊用途的珠光體鋼中，低溫用鋼的焊接性分別類似于強度用鋼中的正火鋼和低碳調(diào)質(zhì)鋼。

不論是哪一類珠光體鋼，對其焊接性來說都是取決于它的合金成分。按焊接性由好到差的排列次序為：熱軋鋼、正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼。

但從脆硬傾向出發(fā)，一些強度級別高的正火鋼的焊接性比相同強度級別的低碳調(diào)質(zhì)鋼還差。總括課題二異種鋼焊接

2.不同珠光體鋼焊接的工藝特點（1）焊接方法的選擇

選擇不同珠光體鋼焊接的方法時，應(yīng)根據(jù)其中對焊接熱作用較敏感的的母材，及焊接熱作用對熱影響區(qū)性能和裂紋傾向影響較大者來確定。（２）焊接材料的選擇

不同珠光體鋼的焊接屬于同類型鋼的異種鋼結(jié)構(gòu)焊接。因此，其焊接材料的選擇較為簡單。主要是要求焊縫金屬的性能不低于母材中性能較低一側(cè)鋼材的性能。焊接異種珠光體鋼時，一般選用低氫型焊條，以保證焊接接頭的抗裂性能。課題二異種鋼焊接（3）焊接熱輸入的選擇

珠光體異種鋼焊接主要是冷卻速速對熱影響區(qū)冷裂傾向和脆化、軟化等的影響較為嚴重。選擇熱輸入時要保證冷卻速度范圍的上限不出現(xiàn)冷裂紋，其下限取決于熱影響區(qū)不出現(xiàn)脆化組織。通常在滿足熱影響區(qū)韌性的條件下，熱輸入應(yīng)盡可能選擇大一些。如果在允許的最大熱輸入條件下，仍有冷裂紋，則需采用預熱。課題二異種鋼焊接（４）預熱及焊后熱處理

不同珠光體鋼焊接時，是否需要預熱和預熱溫度多少，主要取決于異種鋼中，含碳量和合金元素含量高的母材。此外，還必須考慮到其他因素對冷裂紋產(chǎn)生的影響以及預熱對熱影響區(qū)性能的影響。課題二異種鋼焊接（二）奧氏體鋼與奧氏體鋼（部分奧氏體+鐵素體鋼）的焊接

1.奧氏體鋼與奧氏體鋼（部分奧氏體+鐵素體鋼）的焊接問題

1）焊接時易產(chǎn)生熱裂紋，選擇合適的焊接材料，使焊縫獲得γ+δ或奧氏體+碳化物的雙相組織；

2）采取預熱等工藝措施，可獲得抗熱裂性能良好的焊縫。對于在腐蝕性介質(zhì)中工作的鉻鎳鋼，保證焊接接頭的耐腐蝕性，特別是耐晶間腐蝕性能是很重要的。此外，還需保證焊縫及熱線影響區(qū)的熱強性。課題二異種鋼焊接

2.焊接工藝焊接接頭焊后熱處理取決于鋼材牌號、構(gòu)件形狀和工作條件。

1）不需要消除焊接應(yīng)力和在中等溫度下工作的一般奧氏體耐熱鋼焊接時，可以不進行焊后熱處理。

2）對制造要求或使用條件中規(guī)定要消除焊接應(yīng)力的構(gòu)件，最好在1100～1150℃作奧氏體化處理。

3）如果要求抗晶間腐蝕時，奧氏體化處理溫度不超過1050℃。

4）如果焊接接頭中有彌散強化的鉻鎳鋼，焊后必須進行熱處理來恢復近縫區(qū)的性能，此時，熱處理工藝通常按彌散強度鋼的要求進行。課題二異種鋼焊接二、不同類型組織的異種鋼焊接不同類型組織的異種鋼焊接包括珠光體鋼、奧氏體鋼、鐵素體鋼和馬氏體鋼之間的不同組合。其中用得最廣的是珠光體鋼與奧氏體鋼的異種鋼焊接。這兩類鋼不僅成分相差很大，而且物理化學性能相差也很大。因此，在這類異種鋼焊接接頭中存在成分、組織有明顯變化的過渡區(qū)。特別是在結(jié)合界面處，往往成為缺欠產(chǎn)生的部位。但奧氏體鋼與鐵素體鋼和馬氏體鋼之間的異種不銹鋼焊接，雖然兩被焊鋼材的組織有明顯差別，但成分比較接近，除奧氏體鋼還含有大量鎳外，都是含鉻量高的鋼材。因此，這幾類鋼組合在一起時的異種鋼焊接較為簡單。課題二異種鋼焊接

（一）珠光體鋼與奧氏體鋼（部分奧氏體+鐵素體鋼）的焊接

1.焊接的主要問題（1）不均勻混合區(qū)（或稱過渡區(qū)）內(nèi)的馬氏體脆化層

（2）擴散區(qū)中的脫碳層和增碳層（3）焊接接頭中的殘余應(yīng)力課題二異種鋼焊接

2.焊接工藝（1）焊接方法的選擇

為盡量減小熔合比，防止珠光體鋼母材稀釋對焊縫成分、組織和性能的不利影響，應(yīng)選擇能獲得最小熔合比的焊接方法和工藝。此外，應(yīng)采用大坡口、小電流、快速、多層焊等工藝。（2）焊接材料的選擇

選擇焊接材料時，首先應(yīng)避免焊縫內(nèi)出現(xiàn)硬脆的馬氏體和裂紋等缺欠。為提高焊縫抗熱裂性能，應(yīng)使焊縫成為含有少量鐵素體的雙相組織（A+F）。課題二異種鋼焊接（3）焊接工藝要點

1）為使母材的熔合比控制在最小，應(yīng)加大坡口角度和減小熱輸入。

2）根據(jù)焊接接頭的使用條件，在考慮稀釋對焊縫金屬成分的影響后，選用合適的填充金屬合金成分。

3）采用不銹鋼填充金屬時，可在珠光體鋼坡口面先用含鎳量高的奧氏體焊條堆焊。再用含鎳量低的奧氏體焊條進行焊接，以提高焊縫金屬抗熱裂性能。

4）工作于371℃以上的珠光體鋼與奧氏體鋼異種接頭，通常采用鎳基焊條作填充金屬。課題二異種鋼焊接（4）焊前預熱和焊后熱處理。如果異種鋼兩側(cè)有淬硬傾向大的鋼，應(yīng)進行預熱。淬硬傾向大的珠光體鋼與奧氏體鋼異種接頭還需進行焊后熱處理，以減小殘余應(yīng)力，防止出現(xiàn)淬硬組織和冷裂紋。由于珠光體鋼與奧氏體鋼線膨脹系數(shù)不同，焊后在接頭處產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，可通過適當?shù)暮辖鹣岛秃附哟涡驕p小作用于接頭處的應(yīng)力，需要時可采用過渡層。課題二異種鋼焊接

（二）珠光體鋼與鐵素體鋼的焊接這兩種鋼材焊接時都有脆化和裂紋問題。珠光體鋼主要是由于淬硬傾向大造成的。鐵素體鋼主要是與過熱敏感引起的晶粒嚴重粗化有關(guān)。在有鐵素體鋼的異種鋼結(jié)構(gòu)焊接時，必須采取防止晶粒嚴重長大的工藝措施。用于珠光體鋼與鐵素體鋼焊接的填充金屬有四種材料可供選擇，即珠光體鋼、鐵素體鋼以及奧氏體鋼或鎳基合金等。無論采用何種焊接材料都必須保證在不出裂紋的前提下，接頭的使用性能不低于合金元素低的一側(cè)母材的要求。當采用低碳鋼或低合金鋼和高鉻體素體鋼焊接材料時，焊縫中都不可避免地會產(chǎn)生馬氏體組織，因此必須采取預熱和后熱。只有采用奧氏體鋼或鎳基合金焊接材料時，才能免除預熱和后熱處理。課題二異種鋼焊接

1.焊接中存在的問題

1）珠光體鋼與鐵素體鋼焊接時，過熱區(qū)晶粒急劇長大而引起脆化，且含Cr量越高、高溫停留時間越長，接頭脆性傾向越大；

2）焊后接頭室溫韌性越低，焊接接頭越容易產(chǎn)生裂紋。課題二異種鋼焊接

2.焊接工藝

（1）焊接材料

選用焊接材料時，應(yīng)盡量避免焊縫金屬產(chǎn)生對裂紋敏感的顯微組織、脆性層和低強度區(qū)，且在高溫下不會變脆。（2）焊接方法

珠光體鋼與高鉻鋼焊接可選用手工電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、二氧化碳氣體保護焊等方式。課題二異種鋼焊接（3）珠光體鋼與鐵素體不銹鋼焊接時

1）為防止熱影響區(qū)粗晶脆化焊前不預熱時，應(yīng)采用較小的焊接線能量。多層焊時，采用窄焊道，層間溫度小于100℃。

2）對厚度大的接頭，為了防止裂紋需焊前預熱，預熱溫度小于150℃，含鉻量高時預熱溫度可達200～300℃。

3）錘擊焊縫周圍，以減小焊接應(yīng)力。焊后需進行熱處理，一般是回火，以降低殘余應(yīng)力，使接頭組織均勻化，提高塑性和耐蝕性。課題二異種鋼焊接（三）珠光體鋼與馬氏體鋼的焊接

這兩類鋼一起焊接時的特點主要取決于馬氏體鋼的焊接性。高鉻馬氏體鋼淬硬傾向嚴重；馬氏體鋼也有較大的晶粒粗化傾向；在冷速較小時除馬氏體外，還會出現(xiàn)粗大的鐵素體，使塑性和韌性明顯下降。課題二異種鋼焊接

1）當異種鋼焊接中遇到這類鋼材時，應(yīng)采用小的熱輸入。

2）在珠光體鋼與馬氏體鋼焊接時，為防止冷裂紋的產(chǎn)生也可采用奧氏體鋼焊接材料，如A307焊條。

3）從保證接頭使用性能出發(fā)，最好采用與母材同類型的焊接材料。

4）當珠光體鋼與多元合金的高鉻熱強馬氏體鋼焊接時，可采用與其成分相應(yīng)的焊條。

5）根據(jù)不同情況，需要制定相應(yīng)的預熱和焊后熱處理工藝。課題二異種鋼焊接一、鋼與鋁及鋁合金的焊接二、鋼與銅及銅合金的焊接三、不銹鋼與銅的焊接回目錄課題三鋼與有色金屬的焊接一、鋼與鋁及鋁合金的焊接（一）鋼與鋁及鋁合金的焊接問題鐵與鋁的冶金相容性差，固態(tài)下的互溶度很小，但能形成硬脆金屬間化合物。

除冷壓焊外，凡需加熱到有熔化和擴散的焊接方法都會在鋼與鋁及其合金的接頭中引起金屬間化合物的產(chǎn)生，使接頭脆化。原則上講課題三鋼與有色金屬的焊接此外，即使在焊態(tài)下沒有金屬間化合物的冷壓焊接頭，在隨后的加熱過程中通過界面處的互擴散還會產(chǎn)生金屬間化合物，使接頭變脆。故冷壓焊接頭不能加熱和在加熱條件下使用。此外，由于鋼與鋁及其合金的熔點和熱導率相差很大而使它們在熔化焊時的加熱和熔化很難均勻。而且，鋁很易氧化，液態(tài)鋁對鋼的潤濕不良，因此熔化焊時很難獲得良好的熔化。另外，由于鋼與鋁的膨脹系數(shù)相差很大而使其焊接接頭中形成高的內(nèi)應(yīng)力，增加了裂紋傾向。鋼與鋁及鋁合金的焊接接頭若采用閃光對焊、摩擦焊、超聲波焊、擴散焊和冷壓焊等方法，也可以得到良好的接頭，但這些焊接方法的焊件形狀受到了一點的限制。課題三鋼與有色金屬的焊接常用的工藝措施1在鋼表面覆上一層與鋁能很好結(jié)合的過渡金屬2對焊接時使用K形坡口，坡口開在鋼材一側(cè)3使用惰性氣體保護，如氬弧焊等課題三鋼與有色金屬的焊接（二）鋼與鋁及鋁合金的熔化焊接工藝

1.鍍鋅低碳鋼與鋁合金的氬弧焊

1）焊接時，先在低碳鋼表面鍍上厚度為3～5μm的鋅、錫、銀等，可以獲得較好的接頭強度。

鍍鋅層越厚，接頭強度越高。

2）焊絲類型對接頭強度有一定的影響。鍍鋅Q235鋼的鋁氬弧焊時，選擇L4鋁焊絲作為填充材料，其接頭強度可滿足某些工件的要求，但不太穩(wěn)定，斷裂易發(fā)生在焊縫上。用含鎂焊絲（LF5）不能保證高強度，且斷裂產(chǎn)生在電鍍層上。課題三鋼與有色金屬的焊接

2.復合鍍層碳鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊

只有鍍鋅層不足以消除鋁與鋼接頭處產(chǎn)生金屬間化合物，為此在鍍鋅層之前先鍍一層銅或銀等金屬。鋁件表面的處理可以用15%～20%NaOH或KOH溶液侵蝕，侵蝕后用清水沖洗，然后再用20%的HNO3中鈍化，經(jīng)沖洗和干燥后，放在干凈的環(huán)境中待焊。鎢極氬弧焊采用交流焊源，操作時先將電弧指向鋁的一側(cè)的焊絲上，以減少和防止過多或過早的熔化鋅鍍層，尤其是焊第一層焊縫時要特別注意。待開始移動進行焊接時則指向已形成的焊道表面。課題三鋼與有色金屬的焊接

3.不銹鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊

鋁與不銹鋼直接進行氬弧焊難以獲得良好的接頭，這主要是因為它們之間產(chǎn)生的金屬化合物可使接頭脆化。鋁與不銹鋼的焊接必須增加中間金屬過渡層。過渡層金屬種類不同焊接結(jié)果而不同。鍍Ni層焊接性較差，鍍層易被燒損；Ni、Cu、Ag復合鍍層易形成裂紋；Ni、Cu、Sn復合鍍層效果較好；Ni、Zn復合鍍層效果最佳。課題三鋼與有色金屬的焊接

例如：厚度為6mm的

LF21防銹鋁與0Cr18Ni10Ti不銹鋼對接焊。管子開V形坡口，采用TIG焊。鎢極直徑為2～3mm，填充焊絲選用Ф2～3mmL4純鋁。焊第一層時，可不用填充焊絲，焊第二層和第三層時加填充焊絲。焊前先在不銹鋼接頭鍍鎳→鍍銅→鍍鋅，然后與表面處理過的LF21防銹鋁對接進行氬弧焊。

鋼及鋁的焊接采用含少量硅的純鋁焊絲可以形成優(yōu)質(zhì)接頭，其抗拉強度和疲勞強度可達到母材水平。不宜使用Al-Mg合金焊絲，因為鎂不溶于鐵，而且鎂還強烈促進金屬間化合物的形成，降低接頭強度。課題三鋼與有色金屬的焊接鋼與鋁及鋁合金的壓焊工藝簡介

（1）摩擦焊摩擦焊是焊接低碳鋼與鋁及鋁合金的理想焊接工藝之一，摩擦焊母材不熔化、加熱范圍窄、冷卻速度快、接頭不氧化。

（2）真空擴散焊

鋁及鋁合金與鋼進行真空擴散焊時，為了獲得良好的擴散接頭，可采用增加中間過渡層的方法。中間過渡層可采用電鍍方法獲得很薄的金屬層，材料一般采用銅和鎳。課題三鋼與有色金屬的焊接二、鋼與銅及銅合金的焊接（一）鋼與銅及銅合金焊接的主要問題

1）Fe-Cu合金的凝固溫度區(qū)間很大，故其焊縫的熱裂傾向較大。

2）有一種特殊的滲透裂紋。它產(chǎn)生于鋼的近縫區(qū)內(nèi)，是由于液態(tài)銅及其合金對鋼的滲透和拉應(yīng)力共同作用的結(jié)果。產(chǎn)生滲透裂紋的傾向與銅合金的成分有關(guān)。課題三鋼與有色金屬的焊接（二）低碳鋼與銅的焊接工藝

1.手工電弧焊

低碳鋼與銅焊接可以選擇低碳鋼焊條。低碳鋼板厚度小于3mm時一般不開坡口；厚度大于3mm時開V形坡口，坡口角度為60°～70°；鈍邊為1～2mm,可不留間隙。焊接時電弧指向銅的一側(cè)，盡量減少碳鋼一側(cè)的熔化，焊條選用E4303。課題三鋼與有色金屬的焊接

2.埋弧自動焊對于厚度大于10mm的銅-鋼結(jié)構(gòu)件，采用埋弧焊焊接時：

1）開V形坡口，坡口角度60o～70o，銅一側(cè)角度稍大于鋼側(cè)，可為40o，鈍邊3mm，間隙0～2mm,

2）焊絲偏向銅的一側(cè)，距離焊縫中心5～8mm以減少鋼的熔化量。

3）焊接坡口可以放置鋁絲和鎳絲，作為添加焊絲。

4）選用與母材銅一樣的成分焊絲作為填充焊絲。課題三鋼與有色金屬的焊接

3.真空擴散焊

鋼與銅及銅合金采用真空擴散焊可以獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。但擴散焊的加熱溫度、保溫時間等工藝參數(shù)要嚴格控制，以防止出現(xiàn)共晶脆性組織過厚引起接頭脆化。鋼及銅及銅合金真空擴散焊的焊接參數(shù)是：加熱溫度900℃，保溫時間20min，焊接壓力4.9MPa，真空度1.333×10-4Pa。如果采用鎳中間層，還可以提高鋼銅及銅合金焊接接頭的強度。低碳鋼薄板與銅合金薄板也可以進行點焊或凸焊。由于銅合金電阻率小、熱導性大，所以要采用硬規(guī)范焊接。課題三鋼與有色金屬的焊接三、不銹鋼與銅的焊接

1.手工電弧焊

不銹鋼與銅焊接時，最好選擇蒙乃爾焊條（70％Ni，30％Cu）或鎳基合金焊條，也可以選擇選用銅焊條（T237）。但應(yīng)采用小直徑、小電流、快速焊不擺動的焊接工藝，且電弧指向銅的一側(cè)以避免產(chǎn)生銅滲透裂紋。選擇奧氏體不銹鋼焊條易引起熱裂紋。課題三鋼與有色金屬的焊接

2.埋弧焊

埋弧焊焊前，應(yīng)嚴格清理焊件和焊絲表面。

8～10mm厚度的焊件，一般開70oV形坡口，紫銅一側(cè)坡口角度40o，不銹鋼一側(cè)坡口角度為30o，并采用銅襯墊。一般選擇銅焊絲并在坡口內(nèi)放置1～3根鎳絲或Ni-Cu合金絲。應(yīng)選擇偏大的線能量，焊絲指向銅的一側(cè)，并距坡口中心5～6mm。課題三鋼與有色金屬的焊接

3.鎢極氬弧焊（TIG）

不銹鋼與銅TIG焊時，需注意以下問題：

①鎢極電弧必須偏離不銹鋼一側(cè)，指向銅的一側(cè)，距坡口中心5～8mm，以控制不銹鋼的熔化量。

②選擇銅焊絲或銅鎳焊絲作為填充材料。根據(jù)生產(chǎn)條件，也可以選擇焊鋁的青銅絲。其目的是為了改變焊縫金屬的力學性能和防止銅的滲透裂紋。③采用快速、不擺動的焊法。④采用氬弧焊釬焊工藝，盡量減少不銹鋼一側(cè)的熔化量。課題三鋼與有色金屬的焊接焊件接頭形式有對接、角接兩種，銅一側(cè)不開坡口，不銹鋼一側(cè)最好開半V形坡口。焊前清理表面，正反面涂上溶劑70％H3BO3，21％Na2B4O2,9％CaF2），烘干后施焊。焊絲盡量選用鎳銅合金焊絲（蒙乃爾合金）和含硅鋁的銅合金（QA19-2,QA19-4,QSi3-1）。課題三鋼與有色金屬的焊接一、銅與鋁及其合金的焊接二、銅與鈦的焊接三、鋁與鈦及其合金的焊接回目錄課題四異種有色金屬的焊接

一、銅與鋁及其合金的焊接

（一）銅與鋁及其合金焊接的主要問題固態(tài)下銅在鋁中的溶解度很小，能形成一系列金屬間化合物。Al-Cu合金中Cu含量在12%-13%以下時性能較好，當含有大量金屬間化合物時就會很脆。因此，銅與鋁的熔化焊時應(yīng)將其焊縫的含銅量控制在該范圍以下，但一般熔化焊很難達到。另外，鋁與銅焊接時應(yīng)從鋁的要求出發(fā)采取嚴格的保護措施和去除Al2O3膜的措施。

課題四異種有色金屬的焊接（二）銅與鋁及其合金焊接工藝1.氬弧焊鎢極氬弧焊直接焊接銅與鋁的接頭操作時，電弧主要指向鋁的一側(cè)，對銅的一側(cè)不能使之熔化太多。如果焊前在銅的一側(cè)的坡口處鍍一層0.6～0.8mm的銀釬料，然后用Al-Si合金焊絲與鋁焊接，可獲得良好的接頭質(zhì)量。施焊過程中鎢極電弧中心要偏離坡口中心，使電弧不直接指向銅的一側(cè)，而指向鋁的一側(cè)，盡量使焊縫金屬的含銅量在10%以下。課題四異種有色金屬的焊接

2.埋弧自動焊銅與鋁的埋弧自動焊時也必須盡量減少銅在焊縫中的熔入量，這主要取決接頭形式和坡口形式尺寸及電弧距坡口中心的距離等。坡口尺寸較大時，焊縫中的銅含量較低，其中開U形坡口最好，接頭強度較高。電弧應(yīng)指向鋁，但不能偏離坡口中心太遠，5～7mm的偏移距離最佳。焊縫中加入Si、Zn、Ag、Sn等元素，可使接頭強度大幅度提高。課題四異種有色金屬的焊接3.擴散焊焊前須先去除鋁材表面的氧化膜，真空度達到5×10-5Pa。受鋁熔點的限制，加熱溫度不能太高，否則母材晶粒長大，使接頭強韌性降低。4.摩擦焊摩擦焊有高溫摩擦焊和低溫摩擦焊兩種。高溫摩擦焊時，高速旋轉(zhuǎn)（可達0.58m／s以上）的接觸面可達鋁的熔點（660℃）以上，超出銅鋁共晶溫度（548℃）。這時在高溫下銅鋁原子發(fā)生相互結(jié)合。課題四異種有色金屬的焊接二、銅與鈦的焊接

（一）銅與鈦及其合金焊接的主要