第8章 异种金属的焊接讲解
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焊缝金属实际上是熔敷金属与熔化的基体金属混 合在一起的合金。基体金属（母材）溶入焊缝后 使其合金元素比例发生变化，焊缝中合金元素比 例减小称为“稀释”，若比例增加则称为“合金化”。
稀 释：焊缝中合金元素比例减小的现象 合金化：焊缝中合金元素比例增大的现象
表8.2 焊条电弧焊和堆焊时基体金属的熔合比 /%
不锈 复合 钢的 焊接 性分析
焊缝容 易产生 结晶裂纹 热影响区 易产生 液化裂纹
稀释率的影响
结晶区间的影响 复合钢焊接时，奥氏体钢热影响区 由于受焊接热循环影响，低熔点 杂质或共晶液化，在焊接应力作 用下产生液化裂纹。
表8.3 不锈复合钢焊接材料的选用
复合钢的组合 Q235/0Cr13 16Mn/0Cr13 15MnV/0Cr13 12CrMo/0Cr13 基 体 E4303 E4315 E5003, E5015 E5515-G E5515-B1 E4303 E4315 E5003, E5015 E5515-G E4303 E4315 E5003, E5015 E5515-G 过渡区 E309-16 (E1-23-13-16) E309-15 (E1-23-13-15) E309-16 (E1-23-13-16) E309-15 (E1-23-13-15) E309-16 (E1-23-13-16) E309-15 (E1-23-13-15) E309-16 (E1-23-13-16) E309-15 (E1-23-13-15) E309-16 (E1-23-13-16) E309-15 (E1-23-13-15) E309Mo-16 (E1-23-13-Mo2-16) E309Mo-16 (E1-23-13Mo2-16) 复 层 E308-16 (E0-19-10-16) E308-15 (E0-19-10-15) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E347-15 (E0-19-10Nb-15) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E347-15 (E0-19-10Nb-15) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E347-15 (E0-19-10Nb-15) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E347-15 (E0-19-10Nb-15) E318-16 (E0-18-12Mo2Nb-16) E318-16 (E0-18-12Mo2Nb-16)
针对奥氏体和珠光体异种钢的焊接， 一般选用Cr25-Ni13系焊条， 如E309-15、E309-16等。
焊接工艺 要点
焊接珠光体和奥氏体异种钢接头时，应 尽量降低熔合比，减少焊缝金属被稀释。 为此应减小焊条或焊丝直径，采用大坡 口、小电流、快速多层焊等工艺。
焊接材料的选择原则：
A、保证焊缝金属与基体金属有良好的力学性能，一般根据接头两侧 焊接性较差或强度较低的材料选择焊接材料； B、保证焊缝金属具有一定的致密性，无气孔、夹杂； C、保证有良好的工艺性能，即不出现裂纹、适应各种位置焊接； D、保证焊缝金属具有所要求的特性，如热强性、耐热性、耐腐蚀性、 耐磨性等； E、对不能形成固溶体的异种金属，可在良种被焊的异种金属之间加 能形成固溶体的中间过渡层。
第8章 异种金属的焊接
异种钢 异种金属 钢与有色金属 异种有色金属
8.1 异种金属焊接概述
知识目标： 1.了解异种金属焊接的应用及类型；
2.熟悉异种材料的焊接性特点；
能力目标： 能够根据异种材料的性能特点正确分析其焊接性。
8.1.1异种材料的分类和组合
表8.1 异种材料焊接的分类、组合及特点
焊 层 1 2 3 4 5 6 7~10 15° 48~50 40~43 36~39 35~37 33~36 32~36 30~35 手工电弧焊的坡口角度 60° 43~45 35~40 25~30 20~25 17~22 15~20 — 90° 40~43 25~30 15~20 12~15 8~12 6~10 — 手工电弧堆焊 30~35 15~20 8~12 4~6 2~3 <2 —
异种材料焊接熔合区和热影响区的力学性能 较差，特别是塑性和韧性明显下降。 由于接头塑韧性的下降以及焊接应力的存在， 异种材料焊接接头容易产生裂纹，尤其是焊接 热影响区更容易产生裂纹，甚至发生断裂。
热物理 性能的 差异
影响 异种 材料 焊接 性的 因素 结晶化 学性能 的差异
两种材料热物理性能的差异主要是指 熔化温度、线膨胀系数、导热系数等 的差异，它们将影响焊接热循环过程、 结晶条件，降低焊接接头的质量。
接头区 应力状态
异种钢接头在回火加热时发生了应力松弛 过程，但在随后冷却过程中，随着弹性性 能的恢复，异种钢焊接接头不均匀的热收 缩性会重新引起残余应力，这属于“回火 残余应力”。
8.2.2 异种钢的焊接工艺特点
焊接方法 及焊接材料
珠光体钢与奥氏体钢焊接时，常规 的手工电弧焊和气体保护焊都可采 用。
3.2mm。
（4）焊满坡口 选用E318-16（A212）焊条将整个坡口填满。焊每 道焊缝时，注意及时清理焊渣，为防止过热，各道焊缝应交叉进行 焊接。 （5）背面焊缝 正面坡口焊满后，对焊缝背面进行彻底清根，并选用 上述同样焊条进行封底焊接，注意保证正、反面，焊缝形状尺寸。
8.2.4 不锈复合钢的焊接
熔合过渡 区的形成
碳迁移 扩散层
3. 焊接接头的应力状态
珠光体钢与奥氏体钢焊接时，接头在焊后除了产生由于局部加热而引起的 热应力外，还有由于两种钢的热膨胀系数相差很大，不仅在焊接后会产生较大 的残余应力，而且在使用中如有循环温度的作用，也会形成热应力，因而这种 异种钢的焊接接头应力状态较之同种金属焊接时更为复杂。更重要的是由于热 膨胀系数不同所形成的残余应力，经过热处理是无法消除的。
（1）由于珠光体钢的稀释作用，会引起焊缝的组织和性能都要发 生较大的变化，若填充金属选择不当，则焊缝中会出现数量不等的马
氏体，塑性及韧性都将下降；
（2）通过调整填充金属的成分及熔合比，可以在很大范围内改变 焊缝的成分、组织与性能，从而获得抗裂性较高的组织。
2. 熔合区凝固过渡层的形成
熔池边缘的液态金属温度较低、流动性较差、液态停留时间较短，机 械搅拌作用较弱，导致熔化的母材不能与填充金属充分混合，这部分焊缝 中母材熔化金属所占的比例较大。因此，在毗邻珠光体钢一侧熔合线的焊 缝金属中，就会形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层。 过渡层中的高硬度马氏体组织会使脆性增加，塑性显著下降，形成 低塑性带，从而降低了焊接结构的可靠性。 低塑性带的宽度随所用焊条的不同而异，一般为0.2-0.6mm 马氏体 脆性层
不同 化学 成分 和金 相组 织的 异种 钢
母材金相 组织相同
例低碳钢与铬钼耐热钢、1Cr18Ni9Ti 与高镍奥氏体钢（如Cr25Ni20、 Cr16Ni36）之间的焊接。
母材金相 组织不同 的异种钢 焊接构件
复合钢焊 接结构件
最常见的有珠光体钢与铬镍奥氏体 钢、珠光体钢与高铬铁素体钢的焊 接结构件等
扩散和热应力三方面的问题，同时还要考虑焊接工艺性及使用条件： a、当产品工作温度≤400℃时，通常选用A307或A507；
b、当产品工作温度>400℃或焊接接头要求热处理时，则受压元件对
接接头可选用镍基焊接材料，而受压元件与附件的焊接选用高铬镍不 锈钢焊接材料。
• 隔离层堆焊法
为了防止因应力过高而在回火处理或使用过程中在熔合区出现开裂现 象，可以在珠光体钢的坡口表面堆焊含有较多的强碳化物形成元素过渡 层 （如高铬镍奥氏体钢焊条或镍及镍合金电焊条Ni307）。过渡层厚度 一般为6-9mm。 为防止凝固过渡层，可在P钢的坡口先堆焊一层23-13之类的A金属隔 离层，这样可使P钢在拘束Fra Baidu bibliotek极小的情况下焊接；堆焊隔离层时，应避 免在A钢上熔敷碳钢或低合金钢，从而导致形成脆硬的M组织焊缝； 为防止碳迁移现象，可先在P钢的坡口上用V、Nb、Ti等含量较高的 焊条堆焊第一隔离层，再用适当的A焊条堆焊第二隔离层；（广泛用于 不锈钢管与低合金钢管的焊接）
不锈复合钢板是由较厚的珠光体钢（基体）和较薄的不锈钢（复 层）复合轧制而成的双金属板。基体多为碳钢或低合金钢，复层 多为奥氏体不锈钢，如1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、 Cr23Ni28Mo3Cu3Ti等，主要满足耐蚀性能要求。复层通常是 在容器里层，厚度一般只占复合钢板总厚度的10%-20%。
异种材料 的焊接
异种材料 的焊接性
取决于两种材料的组织结构、物理化学 性能等，两种材料的这些性能差异越 大，焊接性越差。
异 种 材 料 焊 接 的 困 难
异种材料的线膨胀系数不同，容易引起热应 力，而且这种热应力不易消除，结果会使接 头处产生裂纹或很大的焊接变形。
异种材料焊接过程中，由于金相组织的变化 以及新生成的组织或化合物，可使焊接接头 的性能恶化，给焊接带来很大的困难。
这类结构件是用低碳钢或低合金钢做 基层，用不锈钢或有色金属（Ti、Cu、 Al等）做复层，采用复合轧制、爆炸 焊、堆焊等工艺制成的双金属板材。
用于耐磨的 异种金属 焊接构件
如高碳钢、各种合金钢、高锰钢、 超合金、碳化钨等硬质合金 如不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴 基合金、耐热超合金、复合材料、金 属间化合物以及钽、铌、钼合金等 如各种不锈钢、镍基合金、 铜、铝、钛、钽及其合金等。 如钛、铝、镁及其合金等，主要用于 航空航天、运载火箭、导弹、运输 设备等。 如银、铜、铍及其合金等，主要用于 制造电器、计算机、电子工业零件等
8.2.3 典型异种钢的焊接
举例：
A、不同强度等级铁素体或珠光体型钢之间的焊接（如20G＋ 15CrMoG），其总的特点是线膨胀系数按近、导热系数相差不大。 因而主要考虑运行时工作应力平滑过渡、组织稳定，一般选用成分或 强度（常温强度和高温强度）介于两者之间的焊接材料。
B、碳钢或低合金、高合金钢与奥氏体不锈钢焊接，要考虑稀释、碳
不同 用途 的异 种材 料焊 接结 构件
用于耐热的 异种金属 焊接构件 用于耐腐蚀 的异种金属 焊接构件 用于减轻装备 重量的异种 金属焊接构件 提高电磁性 能的异种金 属焊接构件
8.1.2 异种材料的焊接性特点
指将不同化学成分、不同组织性能的 两种或两种以上金属，在一定的工艺 条件下焊接成规定设计要求的构件， 并使形成的接头满足预定的服役要求。
压焊
异种材料焊接常采用压焊方法 主要有电阻焊、冷压焊、扩散 焊、摩擦焊等。
还可以采用钎焊方法来连接异种材料构件
8.2 异种钢的焊接
知识目标：
1.掌握异种钢的焊接性特点及分析方法；
2.掌握异种钢焊接的工艺特点； 3.熟悉典型异种钢的焊接方法。 能力目标： 能够根据异种钢的性能特点正确分析其焊接性，并合理选 择焊接方法及工艺参数对其焊接。
8.2.1 异种钢的焊接性分析
异种钢焊接种类： 1）母材金相组织相同，焊缝金属与母材基体合金系和组织不同 2）母材金相组织不同
3）复合钢焊接结构件
• 异种钢焊接主要问题： – 焊缝成分的稀释 – 熔合区凝固过渡层的形成 – 碳迁移扩散层 – 接头的应力状态
1.焊缝成分的稀释
焊缝成分 的稀释 （熔合比）
分 类 1 2 3 4 异种材料焊接 组合 异种钢 钢与有色金属 异种有色金属 金属与非金属 焊接问题 焊缝化学成分不均匀、熔 合区塑性降低 (脆性层 )、 产 生裂纹 (应力分布不均匀 ) 氧化导致的未熔合、 气孔、 裂纹、接头力学性能低 氧化性导致的未熔合、脆 性相、气孔、裂纹 界面结合 ( 润湿性 ) 、脆 性 相、裂纹、接头性能下降 实例 如 珠 光 体 钢 与 奥 氏 体 钢的 焊接、 复合钢的焊接结构等 如钢与铝的焊接、 钢与铜的 焊接 如铜与铝的焊接、 铝与钛的 焊接等 如钢与石墨的焊接、 金属与 陶瓷的焊接、 金属间化合物 与钢的焊接等
异种钢焊接接头塑性和韧性降低的主要原因 是熔合区出现马氏体脆性层。熔合区马氏体 脆性层的宽度与焊接工艺和填充材料等有关。 奥氏体和珠光体异种钢在焊接过程中，特别 是接头处于热处理及高温运行过程中，熔合 区附近存在碳的扩散迁移，在熔合区靠珠光 体钢一侧产生脱碳层，而在相邻的靠奥氏体 焊缝一侧产生增碳层。
结晶化学性能的差异主要是指晶格的类 型、晶格参数、原子半径、原子的外层 电子结构等的差异，也就是通常所说 的“冶金学上的不相容性”。
材料的 表面 状态
材料的表面状态，如表面氧化层（氧化 膜）、结晶表面层、吸附的氧离子 和水份、油污、杂质等，
异 种 材 料 焊 接 方 法
熔焊
熔焊在异种材料焊接中应用很广， 主要的熔焊方法有电弧焊、气体 保护焊、电子束焊、激光焊等。
图8-1 异种钢焊接中的隔离层堆焊
例： 16Mn钢与0Crl8Ni11Ti钢的焊接
采用焊条电弧焊进行16Mn+0Crl8Ni11Ti异种钢的焊接，两 金属母材厚度δ 均为l2mm，焊接工艺要点如下：
（1）接头及坡口形式 如图所示：
（2）清理坡口 将坡口及其边缘彻底清理干净，使之露出金属光泽。
（3）堆焊过渡层 选用Ni112（焊缝主要成分wNi＞92％）镍基合金 焊条在16Mn钢母材金属的坡口上堆焊过渡层，堆焊层厚度为
稀 释：焊缝中合金元素比例减小的现象 合金化：焊缝中合金元素比例增大的现象
表8.2 焊条电弧焊和堆焊时基体金属的熔合比 /%
不锈 复合 钢的 焊接 性分析
焊缝容 易产生 结晶裂纹 热影响区 易产生 液化裂纹
稀释率的影响
结晶区间的影响 复合钢焊接时，奥氏体钢热影响区 由于受焊接热循环影响，低熔点 杂质或共晶液化，在焊接应力作 用下产生液化裂纹。
表8.3 不锈复合钢焊接材料的选用
复合钢的组合 Q235/0Cr13 16Mn/0Cr13 15MnV/0Cr13 12CrMo/0Cr13 基 体 E4303 E4315 E5003, E5015 E5515-G E5515-B1 E4303 E4315 E5003, E5015 E5515-G E4303 E4315 E5003, E5015 E5515-G 过渡区 E309-16 (E1-23-13-16) E309-15 (E1-23-13-15) E309-16 (E1-23-13-16) E309-15 (E1-23-13-15) E309-16 (E1-23-13-16) E309-15 (E1-23-13-15) E309-16 (E1-23-13-16) E309-15 (E1-23-13-15) E309-16 (E1-23-13-16) E309-15 (E1-23-13-15) E309Mo-16 (E1-23-13-Mo2-16) E309Mo-16 (E1-23-13Mo2-16) 复 层 E308-16 (E0-19-10-16) E308-15 (E0-19-10-15) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E347-15 (E0-19-10Nb-15) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E347-15 (E0-19-10Nb-15) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E347-15 (E0-19-10Nb-15) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E347-15 (E0-19-10Nb-15) E318-16 (E0-18-12Mo2Nb-16) E318-16 (E0-18-12Mo2Nb-16)
针对奥氏体和珠光体异种钢的焊接， 一般选用Cr25-Ni13系焊条， 如E309-15、E309-16等。
焊接工艺 要点
焊接珠光体和奥氏体异种钢接头时，应 尽量降低熔合比，减少焊缝金属被稀释。 为此应减小焊条或焊丝直径，采用大坡 口、小电流、快速多层焊等工艺。
焊接材料的选择原则：
A、保证焊缝金属与基体金属有良好的力学性能，一般根据接头两侧 焊接性较差或强度较低的材料选择焊接材料； B、保证焊缝金属具有一定的致密性，无气孔、夹杂； C、保证有良好的工艺性能，即不出现裂纹、适应各种位置焊接； D、保证焊缝金属具有所要求的特性，如热强性、耐热性、耐腐蚀性、 耐磨性等； E、对不能形成固溶体的异种金属，可在良种被焊的异种金属之间加 能形成固溶体的中间过渡层。
第8章 异种金属的焊接
异种钢 异种金属 钢与有色金属 异种有色金属
8.1 异种金属焊接概述
知识目标： 1.了解异种金属焊接的应用及类型；
2.熟悉异种材料的焊接性特点；
能力目标： 能够根据异种材料的性能特点正确分析其焊接性。
8.1.1异种材料的分类和组合
表8.1 异种材料焊接的分类、组合及特点
焊 层 1 2 3 4 5 6 7~10 15° 48~50 40~43 36~39 35~37 33~36 32~36 30~35 手工电弧焊的坡口角度 60° 43~45 35~40 25~30 20~25 17~22 15~20 — 90° 40~43 25~30 15~20 12~15 8~12 6~10 — 手工电弧堆焊 30~35 15~20 8~12 4~6 2~3 <2 —
异种材料焊接熔合区和热影响区的力学性能 较差，特别是塑性和韧性明显下降。 由于接头塑韧性的下降以及焊接应力的存在， 异种材料焊接接头容易产生裂纹，尤其是焊接 热影响区更容易产生裂纹，甚至发生断裂。
热物理 性能的 差异
影响 异种 材料 焊接 性的 因素 结晶化 学性能 的差异
两种材料热物理性能的差异主要是指 熔化温度、线膨胀系数、导热系数等 的差异，它们将影响焊接热循环过程、 结晶条件，降低焊接接头的质量。
接头区 应力状态
异种钢接头在回火加热时发生了应力松弛 过程，但在随后冷却过程中，随着弹性性 能的恢复，异种钢焊接接头不均匀的热收 缩性会重新引起残余应力，这属于“回火 残余应力”。
8.2.2 异种钢的焊接工艺特点
焊接方法 及焊接材料
珠光体钢与奥氏体钢焊接时，常规 的手工电弧焊和气体保护焊都可采 用。
3.2mm。
（4）焊满坡口 选用E318-16（A212）焊条将整个坡口填满。焊每 道焊缝时，注意及时清理焊渣，为防止过热，各道焊缝应交叉进行 焊接。 （5）背面焊缝 正面坡口焊满后，对焊缝背面进行彻底清根，并选用 上述同样焊条进行封底焊接，注意保证正、反面，焊缝形状尺寸。
8.2.4 不锈复合钢的焊接
熔合过渡 区的形成
碳迁移 扩散层
3. 焊接接头的应力状态
珠光体钢与奥氏体钢焊接时，接头在焊后除了产生由于局部加热而引起的 热应力外，还有由于两种钢的热膨胀系数相差很大，不仅在焊接后会产生较大 的残余应力，而且在使用中如有循环温度的作用，也会形成热应力，因而这种 异种钢的焊接接头应力状态较之同种金属焊接时更为复杂。更重要的是由于热 膨胀系数不同所形成的残余应力，经过热处理是无法消除的。
（1）由于珠光体钢的稀释作用，会引起焊缝的组织和性能都要发 生较大的变化，若填充金属选择不当，则焊缝中会出现数量不等的马
氏体，塑性及韧性都将下降；
（2）通过调整填充金属的成分及熔合比，可以在很大范围内改变 焊缝的成分、组织与性能，从而获得抗裂性较高的组织。
2. 熔合区凝固过渡层的形成
熔池边缘的液态金属温度较低、流动性较差、液态停留时间较短，机 械搅拌作用较弱，导致熔化的母材不能与填充金属充分混合，这部分焊缝 中母材熔化金属所占的比例较大。因此，在毗邻珠光体钢一侧熔合线的焊 缝金属中，就会形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层。 过渡层中的高硬度马氏体组织会使脆性增加，塑性显著下降，形成 低塑性带，从而降低了焊接结构的可靠性。 低塑性带的宽度随所用焊条的不同而异，一般为0.2-0.6mm 马氏体 脆性层
不同 化学 成分 和金 相组 织的 异种 钢
母材金相 组织相同
例低碳钢与铬钼耐热钢、1Cr18Ni9Ti 与高镍奥氏体钢（如Cr25Ni20、 Cr16Ni36）之间的焊接。
母材金相 组织不同 的异种钢 焊接构件
复合钢焊 接结构件
最常见的有珠光体钢与铬镍奥氏体 钢、珠光体钢与高铬铁素体钢的焊 接结构件等
扩散和热应力三方面的问题，同时还要考虑焊接工艺性及使用条件： a、当产品工作温度≤400℃时，通常选用A307或A507；
b、当产品工作温度>400℃或焊接接头要求热处理时，则受压元件对
接接头可选用镍基焊接材料，而受压元件与附件的焊接选用高铬镍不 锈钢焊接材料。
• 隔离层堆焊法
为了防止因应力过高而在回火处理或使用过程中在熔合区出现开裂现 象，可以在珠光体钢的坡口表面堆焊含有较多的强碳化物形成元素过渡 层 （如高铬镍奥氏体钢焊条或镍及镍合金电焊条Ni307）。过渡层厚度 一般为6-9mm。 为防止凝固过渡层，可在P钢的坡口先堆焊一层23-13之类的A金属隔 离层，这样可使P钢在拘束Fra Baidu bibliotek极小的情况下焊接；堆焊隔离层时，应避 免在A钢上熔敷碳钢或低合金钢，从而导致形成脆硬的M组织焊缝； 为防止碳迁移现象，可先在P钢的坡口上用V、Nb、Ti等含量较高的 焊条堆焊第一隔离层，再用适当的A焊条堆焊第二隔离层；（广泛用于 不锈钢管与低合金钢管的焊接）
不锈复合钢板是由较厚的珠光体钢（基体）和较薄的不锈钢（复 层）复合轧制而成的双金属板。基体多为碳钢或低合金钢，复层 多为奥氏体不锈钢，如1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、 Cr23Ni28Mo3Cu3Ti等，主要满足耐蚀性能要求。复层通常是 在容器里层，厚度一般只占复合钢板总厚度的10%-20%。
异种材料 的焊接
异种材料 的焊接性
取决于两种材料的组织结构、物理化学 性能等，两种材料的这些性能差异越 大，焊接性越差。
异 种 材 料 焊 接 的 困 难
异种材料的线膨胀系数不同，容易引起热应 力，而且这种热应力不易消除，结果会使接 头处产生裂纹或很大的焊接变形。
异种材料焊接过程中，由于金相组织的变化 以及新生成的组织或化合物，可使焊接接头 的性能恶化，给焊接带来很大的困难。
这类结构件是用低碳钢或低合金钢做 基层，用不锈钢或有色金属（Ti、Cu、 Al等）做复层，采用复合轧制、爆炸 焊、堆焊等工艺制成的双金属板材。
用于耐磨的 异种金属 焊接构件
如高碳钢、各种合金钢、高锰钢、 超合金、碳化钨等硬质合金 如不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴 基合金、耐热超合金、复合材料、金 属间化合物以及钽、铌、钼合金等 如各种不锈钢、镍基合金、 铜、铝、钛、钽及其合金等。 如钛、铝、镁及其合金等，主要用于 航空航天、运载火箭、导弹、运输 设备等。 如银、铜、铍及其合金等，主要用于 制造电器、计算机、电子工业零件等
8.2.3 典型异种钢的焊接
举例：
A、不同强度等级铁素体或珠光体型钢之间的焊接（如20G＋ 15CrMoG），其总的特点是线膨胀系数按近、导热系数相差不大。 因而主要考虑运行时工作应力平滑过渡、组织稳定，一般选用成分或 强度（常温强度和高温强度）介于两者之间的焊接材料。
B、碳钢或低合金、高合金钢与奥氏体不锈钢焊接，要考虑稀释、碳
不同 用途 的异 种材 料焊 接结 构件
用于耐热的 异种金属 焊接构件 用于耐腐蚀 的异种金属 焊接构件 用于减轻装备 重量的异种 金属焊接构件 提高电磁性 能的异种金 属焊接构件
8.1.2 异种材料的焊接性特点
指将不同化学成分、不同组织性能的 两种或两种以上金属，在一定的工艺 条件下焊接成规定设计要求的构件， 并使形成的接头满足预定的服役要求。
压焊
异种材料焊接常采用压焊方法 主要有电阻焊、冷压焊、扩散 焊、摩擦焊等。
还可以采用钎焊方法来连接异种材料构件
8.2 异种钢的焊接
知识目标：
1.掌握异种钢的焊接性特点及分析方法；
2.掌握异种钢焊接的工艺特点； 3.熟悉典型异种钢的焊接方法。 能力目标： 能够根据异种钢的性能特点正确分析其焊接性，并合理选 择焊接方法及工艺参数对其焊接。
8.2.1 异种钢的焊接性分析
异种钢焊接种类： 1）母材金相组织相同，焊缝金属与母材基体合金系和组织不同 2）母材金相组织不同
3）复合钢焊接结构件
• 异种钢焊接主要问题： – 焊缝成分的稀释 – 熔合区凝固过渡层的形成 – 碳迁移扩散层 – 接头的应力状态
1.焊缝成分的稀释
焊缝成分 的稀释 （熔合比）
分 类 1 2 3 4 异种材料焊接 组合 异种钢 钢与有色金属 异种有色金属 金属与非金属 焊接问题 焊缝化学成分不均匀、熔 合区塑性降低 (脆性层 )、 产 生裂纹 (应力分布不均匀 ) 氧化导致的未熔合、 气孔、 裂纹、接头力学性能低 氧化性导致的未熔合、脆 性相、气孔、裂纹 界面结合 ( 润湿性 ) 、脆 性 相、裂纹、接头性能下降 实例 如 珠 光 体 钢 与 奥 氏 体 钢的 焊接、 复合钢的焊接结构等 如钢与铝的焊接、 钢与铜的 焊接 如铜与铝的焊接、 铝与钛的 焊接等 如钢与石墨的焊接、 金属与 陶瓷的焊接、 金属间化合物 与钢的焊接等
异种钢焊接接头塑性和韧性降低的主要原因 是熔合区出现马氏体脆性层。熔合区马氏体 脆性层的宽度与焊接工艺和填充材料等有关。 奥氏体和珠光体异种钢在焊接过程中，特别 是接头处于热处理及高温运行过程中，熔合 区附近存在碳的扩散迁移，在熔合区靠珠光 体钢一侧产生脱碳层，而在相邻的靠奥氏体 焊缝一侧产生增碳层。
结晶化学性能的差异主要是指晶格的类 型、晶格参数、原子半径、原子的外层 电子结构等的差异，也就是通常所说 的“冶金学上的不相容性”。
材料的 表面 状态
材料的表面状态，如表面氧化层（氧化 膜）、结晶表面层、吸附的氧离子 和水份、油污、杂质等，
异 种 材 料 焊 接 方 法
熔焊
熔焊在异种材料焊接中应用很广， 主要的熔焊方法有电弧焊、气体 保护焊、电子束焊、激光焊等。
图8-1 异种钢焊接中的隔离层堆焊
例： 16Mn钢与0Crl8Ni11Ti钢的焊接
采用焊条电弧焊进行16Mn+0Crl8Ni11Ti异种钢的焊接，两 金属母材厚度δ 均为l2mm，焊接工艺要点如下：
（1）接头及坡口形式 如图所示：
（2）清理坡口 将坡口及其边缘彻底清理干净，使之露出金属光泽。
（3）堆焊过渡层 选用Ni112（焊缝主要成分wNi＞92％）镍基合金 焊条在16Mn钢母材金属的坡口上堆焊过渡层，堆焊层厚度为