材料焊接性第8章 异种材料的
316ti不锈钢管与异种钢的焊条选择标准
316ti不锈钢管与异种钢的焊条选择标准在工业领域，焊接是一种常见的连接方法，而焊接材料的选择对于焊接质量和效果至关重要。
在对316ti不锈钢管与异种钢进行焊接时，正确选择焊条是非常重要的，因为不同的焊条对于不同材质的焊接有着不同的适用性。
本文将就316ti不锈钢管与异种钢的焊条选择标准进行深入探讨。
1. 316ti不锈钢管的特点及焊接技术要求316ti不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性能的不锈钢材料，常用于化工、制药等领域。
在进行焊接时，由于316ti不锈钢的铬含量较高，其焊接性能和抗晶间腐蚀性能要求较高。
选择合适的焊接材料是至关重要的。
2. 异种钢的焊接难点及对焊条的要求与316ti不锈钢管不同材质的异种钢在焊接时会遇到尤为复杂的问题，如热裂纹、晶间腐蚀等。
对于异种钢的焊接需要选择具有良好焊接工艺性和抗晶间腐蚀性的焊条。
3. 焊条选择标准在选择焊条时，需要考虑316ti不锈钢与异种钢的特点和要求，常用的焊条包括不锈钢焊条、低合金焊条、镍基焊条等。
针对316ti不锈钢管与异种钢的焊接，应选择具有良好的蠕变性、晶间腐蚀抵抗性和热裂性的焊条，如ER309L、ERNiCr-3等。
4. 个人观点和总结在实际的焊接工作中，正确选择适合的焊条对于焊接质量和效果至关重要。
尤其对于316ti不锈钢管与异种钢的焊接，更需要严格遵守焊接材料的选择标准，以确保焊接接头的质量和性能。
另外，不同厂家生产的焊条性能也存在一定的差异，因此在选择时需要谨慎考虑并进行充分的试验和评估。
通过本文的深入探讨，相信读者已经对于316ti不锈钢管与异种钢的焊条选择标准有了更清晰的认识。
正确选择焊条并严格遵守焊接工艺规范，将有助于提高焊接质量和效率，同时也能够延长设备的使用寿命，降低维护成本。
316ti不锈钢管与异种钢的焊接是一项复杂的工艺，需要严格遵守焊接材料的选择标准以确保焊接质量和效果。
在选择焊条时，需要考虑316ti不锈钢与异种钢的特点和要求。
异种钢的焊接规范
异种钢的焊接规范异种钢是指在钢铁生产中，在成分、金相、力学性能等方面均不同于同级别同类型钢材的钢材。
钢材的异质性给焊接加工带来了一定的挑战，如果不注意到这些问题会导致焊接效果不佳，影响其使用寿命和安全性。
一、焊接材料选择在焊接异种钢时，需要根据其化学成分及力学性能等因素，合理选择焊材。
焊材的选择需要考虑焊接材料的规格和特性，选材应该比母材强，或者至少等于母材的强度。
建议选择品质好的焊材，例如合适的高硬度、耐磨性好的钢。
当焊接碳钢、铁镍合金、不锈钢、铜合金等不同材质结构时，应选择相应的焊接材料，不能乱搭配。
二、焊接工艺要求在选择好合适的焊接材料之后，需要严格按照焊接工艺规范进行焊接。
不同的焊接工艺对于焊接材料的特性要求不同，如焊接温度、支撑剂和后续处理等都需要严格遵守。
在进行异种钢的焊接时，应该采用预先热处理的方法，通过热处理可以有效的消除焊接热应力和组织的变化，提高焊接接头的强度和对抗变形的能力。
三、焊接质量控制焊接是一项很精密的技艺，要保证焊接质量，首先要严格控制焊接的工艺。
异种钢的焊接在焊接过程中需要采用无砂洗工艺，清洗焊接材料表面的污渍、油污和水分。
焊接接头的角度和偏差也要控制在一定的范围之内。
在焊接过程中，还需要采用仔细评估和检测技术，包括焊接缺陷的检测、接头微观监测和验证以及保护气体的控制。
这些控制不仅可以确保焊接质量，还可以有效减少焊接污染和异常变化。
四、保持焊接人员的专业性焊接乃至于钢材加工都是一个需要专业技能和经验的行业，如果焊接人员没有足够的经验和技能，在焊接异种钢时就很容易出现一些问题。
因此，为了确保异种钢的焊接质量，焊接人员应该经过专业培训，在实际工作中积累经验。
总之，异种钢的焊接规范需要遵循一系列的技术、规格和标准等要求，需要专业技能和严格的焊接质量控制。
好的焊接质量需要从焊接过程开始，需要一步一步地做好每一道焊接工序，确保焊接接头的强度和耐用性。
焊接手册
焊接手册(第2版) 焊接方法及设备(第一卷)本卷共分6篇、41章，特点是焊接工艺与设备兼顾，原理与工艺（或设备）密切联系。
目的是引导读者正确选择和使用焊接方法及设备，并提供解决焊接工艺问题的基本途径。
具体内容包括各种电弧焊、电阻焊、高能束焊、钎焊、焊接过程自动化技术以及其他焊接方法等。
增加了药芯汉斯电弧焊及SMT中的焊接技术两章。
【目录】第1章焊接方法概述第1篇电弧焊第2章弧焊电源第3章焊条电弧焊第4章埋弧焊第5章钨极气体保护焊第6章等离子弧焊及切割第7章熔化极气体保护焊第8章药芯焊丝电弧焊第9章水下电弧焊于切割第10章螺柱焊第11章碳弧气刨第2篇电阻焊第12章点焊第13章缝焊第14章凸焊第15章对焊第16章电阻焊设备第17章电阻焊质量检验及监控第3篇高能束焊第18章电子束焊第19章激光焊于切割第4篇钎焊第20章钎焊方法及工艺第21章钎焊材料第22章各种材料的钎焊第5篇其他焊接方法第23章电渣焊及电渣压力焊第24章高频焊第25章气焊气割及高压水射流切割第26章气压焊第27章热剂焊(铝热焊)第28章爆炸焊第29章摩擦焊第30章变性焊第31章超声波焊接第32章扩散焊第33章堆焊第34章热喷涂第35章SMT中的焊接技术第36章胶接第6篇焊接过程自动化技术第37章焊接电弧控制技术第38章焊接传感器及伺服装置第39章计算机在焊接中的应用第40章焊接机器人第41章专用焊接设备设计概要-------------------焊接手册(第2版) 材料的焊接(第二卷)本卷分5篇、23章。
内容包括：材料焊接性基础、铁与钢、有色金属、异种材料、新型材料的焊接。
按生产的需要提供母材性能及焊接特点、焊接材料、焊接工艺、缺欠及防止，特别强调给出并分析生产实例、使手册更为实用。
【目录】第1篇材料的焊接性基础第1章焊接热过程第2章焊接冶金第3章焊接热影响区组织转变及其性能变化第4章焊接缺欠第5章金属焊接性及其试验方法第2篇铁与钢的焊接第6章碳钢的焊接第7章低合金钢的焊接第8章耐热钢的焊接第9章不锈钢的焊接第10章其它高合金钢的焊接第11章铸铁的焊接第3篇有色金属的焊接第12章铝、镁及其合金的焊接第13章钛及其合金的焊接第14章铜及铜合金的焊接第15章高温合金的焊接第16章镍基耐蚀合金的焊接第17章难熔金属的焊接第18章稀贵及其它有色金属的焊接第4篇异种材料的焊接第19章异种金属的焊接第20章金属材料堆焊第5篇新型材料的焊接第21章塑料的焊接第22章陶瓷与陶瓷陶瓷与金属的连接第23章复合材料的焊接--------------------焊接手册(第2版) 焊接结构(第三卷)本卷分为3篇、27章，介绍了焊接结构选材、设计、制造诸方面的问题，力求通过对典型结构的分析等介绍合理的焊接。
铜及其与异种材料的焊接工艺及焊接方法
铜及其与异种材料的焊接工艺及焊接方法铜是一种常见的金属材料，具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和可塑性，广泛应用于电子、电力、化工、建筑等领域。
铜与异种材料的焊接主要包括铜与铁、铜与铝、铜与不锈钢等的焊接。
铜与铁的焊接工艺及焊接方法：1.焊锡焊接：铜与铁的焊接可以采用焊锡焊接的方法。
首先将铁与铜表面进行打磨清理，并涂上焊接剂。
然后，在铜铁连接处的所需位置放置一些焊锡丝，使用焊锡炉或焊枪进行加热，使焊锡融化，使铜与铁焊接在一起。
最后进行冷却和清理。
2.电弧焊接：铜与铁的电弧焊接方法包括TIG（钨电弧氩焊）和MIG （金属惰性气体）焊接。
在焊接之前，需要对铜和铁进行打磨至洁净表面，并确保两者之间有足够的接触面积。
然后选用适当的焊接材料和气体，进行电弧焊接。
铜与铝的焊接工艺及焊接方法：1.摩擦搅拌焊接：摩擦搅拌焊接是一种常用的铜与铝焊接方法。
该方法使用转速较高的硬质合金或陶瓷焊针，通过摩擦加热来熔化焊接界面，然后通过机械搅拌实现焊接。
该方法具有良好的焊接强度和细晶组织特性。
2.惰性气体保护焊接：铜与铝的焊接也可以采用TIG或MIG焊接方法。
在焊接之前，需要打磨清理铜和铝表面，并使用恰当的焊接材料和气体进行焊接。
由于铜和铝的熔点差异较大，焊接参数需要进行精确控制以保证焊缝质量。
铜与不锈钢的焊接工艺及焊接方法：1.焊锡焊接：铜与不锈钢的焊接可以采用焊锡焊接的方法。
首先对铜和不锈钢表面进行打磨清理，并涂上焊接剂。
然后在焊接位置放置焊锡丝，使用焊锡炉或焊枪进行加热，使焊锡融化并使铜与不锈钢焊接在一起。
2.电弧焊接：铜与不锈钢的电弧焊接方法包括TIG和MIG焊接。
在焊接之前，需要对铜和不锈钢进行打磨至洁净表面，并确保两者之间有足够的接触面积。
然后选用适当的焊接材料和气体，进行电弧焊接。
总结起来，铜与异种材料的焊接工艺及焊接方法包括焊锡焊接、电弧焊接、摩擦搅拌焊接等。
在进行焊接之前，需要对金属表面进行打磨清理，并确保有适当的接触面积。
异种钢焊接规范
异种钢焊接规范钢材是目前建筑、制造业中应用最广泛的金属材料，它的优强特性成为其优于其他金属材料的原因。
但是，钢材的不同种类直接导致了它们在焊接时的表现也不同。
异种钢的焊接是比较棘手的问题，也是焊接技术的一个重点和难点。
1.什么是异种钢异种钢是指成分不同或属于不同材料的两种或以上钢种，如钢和铝、钢和铜、镍合金等。
钢珠镍等异种材料都是比较常见的异种钢。
2. 异种钢焊接的挑战异种钢焊接相较于同种钢焊接更具挑战性且难度较高，这是由两种不同材料、不同基态、不同熔点和热膨胀系数的相互作用引起的。
错误的焊接可能会导致焊接处的裂纹、变形、裂纹延伸等问题。
3. 异种钢焊接规范(1)在异种钢焊接之前，应该先确定两种钢的成分和基本性能，选择适合的焊接材料和焊接工艺。
选择合适的焊接机器和工具也是非常重要的。
(2)钢材表面的准备也非常关键。
焊接前应更注重表面处理，使其充分磨光，清理外表涂层和污垢。
特别是异质焊接时，清理非常重要。
不清洁有可能会导致不良的焊缝。
(3)在焊接之前，应进行试验和实验，选择合适的焊接工艺。
对于较为复杂的焊接工艺，建议多进行一些试验，并在小规模范围内进行操作实验。
(4)在焊接过程中，焊工应该仔细观察焊缝的成形和变形，及时调整焊接参数，保持稳定的焊接条件。
焊接完成后，热处理和冷却也需要仔细处理。
(5)在焊接完成后，进行微观机械和化学分析。
如有异常或问题需要重新进行焊接。
4. 总结异种钢的焊接对焊工来说是比较有挑战的。
正确处理好准备和选择合适的焊接工艺，可以大大减少焊接过程中的问题，并最终获得高质量、稳定和可靠的焊接结构。
焊接工人要严格遵守规范，确保焊接质量，为工业制造贡献力量。
焊接方法第8章压焊精简(扩散焊摩擦焊2)
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扩散连接技术
▪ 新材料如陶瓷、金属间化合物、非晶态材料及单晶合 金等等可焊性差，用传统熔焊方法，很难实现可靠的 连接。
▪ 一些特殊的高性能构件的制造，要求把性能差别较大 的异种材料，如金属与陶瓷、铝与钢、钛与钢、金属 与玻璃等连接在一起--传统熔焊方法难以实现。
的陶瓷材料替代硬质合金，钴基高温合金等，但陶瓷 材料很难达到所需的韧性。
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搅拌摩擦焊过程
分为三个阶段：
• 搅拌头扎入阶段 • 搅拌头沿焊缝方
向行走阶段
• 搅拌头提起阶段
搅拌摩擦焊接过程
▪热影搅响 拌头扎入阶热段机影响是区将具有一定焊转核速区的搅拌头 ▪区 缓搅慢拌扎头入沿接焊合缝面方内，向在行扎走入阶过段程结搅束拌时头热必循须环向前 ▪ 温方搅度金拌达属头到施提最加起高挤阶。压段随作着用搅搅，拌拌搅头头拌与沿针焊焊的件缝旋界方转面向促间行使的走材摩，料擦流热动
▪ 2）同种材料接合时，可获得与母材性能相同的接 头，几乎不存在残余应力。
▪ 3）可以实现难焊材料的连接。塑性差或熔点高的同 种材料、互相不溶解或在熔焊时会产生脆性金属 间化合物的异种材料（包括金属与陶瓷），扩散 连接是可靠的连接方法之一。
▪ 4）精度高，变形小，精密接合。 ▪ 5）可以进行大面积板及圆柱的连接。 ▪ 6）采用中间层可减少残余. 应力。
热到输入循 搅不环 拌断温 头降度 后低迅 方速 的，下空因而降腔热。内循，环因最而高搅温拌度头降与低焊。件搅间拌的头摩 擦离作开用焊较件强后，摩在擦焊热缝输的.入终和端热形循成环一温个度匙较孔高。。
搅拌摩擦焊工艺
▪ 搅拌摩擦焊接参数主要
包括搅拌头转速n、焊接 速度v 、搅拌头仰角和轴
常见材料的焊接方式和参数
02 非金属材料的焊接
塑料的焊接
热风焊接
超声波焊接
利用热风枪将塑料加热至熔融状态，通过 施加压力进行焊接。适用于PP、PE等热塑 性塑料。
利用超声波振动产生的热量和压力，使塑 料材料熔融并连接在一起。适用于各种热 塑性塑料。
激光焊接
振动焊接
利用高能激光束将塑料材料熔融并连接在 一起。适用于薄片或小型塑料零件的精密 焊接。
通过振动施加压力，使塑料材料相互摩擦 产生热量，从而实现焊接。适用于PP、PS 等结晶性塑料。
陶瓷的焊接
电子束焊接
利用高能电子束将陶瓷材料熔融并连接在一起。具有高精度和高强度 特点，但设备成本较高。
激光焊接
利用高能激光束将陶瓷材料熔融并连接在一起。具有快速、高效和低 应力等特点。
钎焊
将陶瓷材料与钎料一起加热，利用液态钎料在陶瓷表面润湿、铺展和 凝固实现连接。适用于异种材料连接。
焊接电流
指焊接时流经焊接回路的电流，它对焊接质量有重要影响。 焊接电流越大，熔深和焊缝余高增加，焊缝宽度减小，飞溅 增加；反之，焊接电流减小，熔深和焊缝余高减小，焊缝宽 度增加，飞溅减少。
焊接速度和线能量
焊接速度
指焊接过程中焊条或焊丝沿焊接方向移动的速度，它对焊接效率和焊接质量有 重要影响。焊接速度过快，熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合等缺陷；反 之，焊接速度过慢，易造成焊缝过宽、金属飞溅等问题。
填充材料和保护气体
填充材料
指在焊接过程中加入的填充金属，用于补充母材的损失并使焊缝成形。填充材料 的成分和规格应根据母材的成分、厚度以及焊接工艺参数进行选择。
保护气体
在焊接过程中用于保护熔池不被空气中的氧气、氮气和水蒸气等有害气体侵害的 气体。保护气体可分为活性气体和非活性气体两类，活性气体包括二氧化碳、氩 气和氦气等，非活性气体包括氮气和氢气等。
常见异种金属材料的焊接
常见异种金属材料的焊 接
珠光体钢与马氏体钢的焊 接
马氏体钢是介于珠光体钢与奥氏体钢之间 的钢种，含铬量5%-9%和12%的高铬钢。由于含铬量较 高，所以抗氧化性能好，在高温580℃以上，高温持 久强度比一般常用的珠光体耐热钢高，并且有较好的
抗蠕变性能。
• 一、焊接性
常见异种金属材料的焊 接
• 四、焊接材料和坡口
珠光体耐热钢与低合金钢焊接时，应根 据钢材的力学性能来选择相应强度等级的焊接材 料，而不是根据珠光体耐热钢的化学成分来选择
焊接材料。
焊接坡口的选择原则是希望珠光体耐热钢 熔入焊缝金属的量越少越好，即熔合比越小越好。 其目的是为了减少热影响区脆硬的马氏体组织，
常见异种金属材料的焊 接 2、形成增碳层和脱碳层
如果焊后再760℃、保温4-5h进行回火热 处理，则为碳扩散创造了更充分的条件，在靠近 12Cr1MoV钢一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ焊缝的熔合区形成了一个1.0-
1.5mm宽的脱碳层。
常见异种金属材料的焊 接 二、焊接工艺
这类异种钢焊接时，由于焊接性较差，所以 必须采取严格的工艺措施。
常见异种金属材料的焊 接
• 三、预热温度和层间温度
无论是定位焊，还是正式施焊，焊前均 应进行预热。预热温度可根据珠光体耐热钢的要 求(4d or150mm)进行选择。可以整体或局部预热。 对于焊接结构刚度比较大、质量要求高的产品， 最好采用整体预热，而且多层焊时层间温度不能 低于此温度，并一直要保持到焊接结束。焊接过 程如果间断，则焊件应保温后再缓慢冷却，必要 时，还应进行脱氢处理，再施焊时，仍按原要求
常见异种金属材料的焊 接
迁钢3#炉坡口
（Q345+15GrMo）
《材料焊接性》课件
焊接生产中的环保问题
02
01
03
焊接过程中会产生烟尘、废气、噪音等污染物，对环 境造成一定的影响。
焊接设备的选用应符合环保要求，尽量选择低烟尘、 低噪音的设备。
定期对焊接设备进行环保检测，确保设备符合相关环 保标准。
焊接废弃物的处理与再利用
超声波焊接技术
超声波振动焊接
利用超声波振动使材料产生局部高温和 压力，从而实现材料的连接。超声波振 动焊接具有快速、低成本和高质量等特 点，适用于塑料、纸张和布料等材料的 焊接。
VS
高频感应焊接
利用高频电流产生磁场，使金属材料产生 涡流热并熔化，最终连接在一起。高频感 应焊接具有高效、节能和环保等特点，适 用于薄板和管材的焊接。
无损检测
利用超声波、射线、磁粉等方法，对焊接接头进行无损检测 ，以发现潜在的缺陷和问题。
05
焊接安全与环保
焊接作业安全防护
焊接作业人员应穿戴防护服、佩戴护目镜、手套等 个人防护装备，以减少焊接过程中产生的飞溅、弧 光和高温对人体的伤害。
在焊接作业现场，应设置相应的安全警示标识，提 醒作业人员注意安全。
焊接工艺参数的调整与控制
在焊接过程中，根据实际情况对工艺参数进行调整和控制，确保焊 接质量的稳定性和可靠性。
04
焊接质量与检验
焊接质量标准与评定
焊接质量标准
根据不同的材料和焊接工艺，制定相应的焊接质量标准，包括焊接接头的强度、致密性、抗腐蚀性等方面的要求 。
焊接质量评定
通过检验和测试，对焊接接头进行质量评定，确保其满足设计要求和使用性能。
如熔化焊、压力焊、钎焊等， 每种工艺有其适用的范围和特 点，需根据具体艺进行可行性评 估，确保其能够满足焊接要求 ，并考虑生产效率和成本等因 素。
异种钢焊接时存在的主要问题有
异种钢焊接时存在的主要问题有一、背景介绍异种钢焊接是指在钢结构建筑中，不同类型的钢材进行焊接连接。
在现代建筑和制造业中，异种钢焊接被广泛应用于桥梁、大型设备和管道等领域。
然而，在实际操作中，我们经常会遇到一些问题和挑战。
本文将讨论异种钢焊接时存在的主要问题，并提出相应的解决方案。
二、不同材质之间的热膨胀系数差异1.问题描述由于不同材质具有不同的热膨胀系数，当它们被焊接在一起时，温度变化会导致组件的形变和应力集聚。
2.解决方案为了减少因热膨胀引起的应力，可以采取以下措施：- 按照设计要求选择合适的预留量：根据设计规范和使用条件，合理计算并设置预留量，以允许材料发生适当的膨胀和收缩。
- 采用缓冲层或垫片：在不同材质之间添加缓冲层或垫片可以补偿其热膨胀系数差异，减少应力集聚。
- 控制焊接温度和速度：通过控制焊接过程中的温度和速度，可以减小组件的形变幅度和应力。
三、不同材质之间的化学反应1.问题描述当不同材质之间发生焊接时，可能会出现化学反应。
这些反应可能导致焊缝区域的脆性、裂纹等问题。
2.解决方案为了避免化学反应对焊接质量造成的影响，可以采取以下措施：- 预先识别材料之间的化学反应：通过实验和分析，预先确定不同材质之间可能发生的化学反应。
根据测试结果选择合适的焊接方法和辅助材料。
- 使用合适的填充材料：选择与基材相容性好、能够抵御化学反应的填充材料。
这样可以在一定程度上防止异种钢焊接时出现脆性裂纹等问题。
四、强度不匹配引起的弱点问题1.问题描述由于不同钢材具有不同的力学性能，异种钢焊接会产生强度不匹配问题，从而导致焊接弱点区域。
2.解决方案为了解决强度不匹配引起的问题，可以考虑以下措施：- 采用过渡材料或复合材料：在异种钢焊接区域使用能够兼顾不同材质特性的过渡材料或复合材料，以提高焊缝的强度和韧性。
- 优化焊接工艺参数：通过优化焊接工艺参数，如焊接电流、速度等，可以减小强度差异对焊缝造成的影响。
五、其他问题与解决方法除了上述主要问题外，异种钢焊接中还可能遇到以下问题，并提出相应的解决方法：1. 气孔问题：采用合适的气体保护措施和操作技术，如增加惰性气体保护、减小氧气含量等。
同种异材钢及异种钢的焊材选用规则
一、低碳钢与低合金钢同种异材钢的焊接低碳钢与低合金钢都属于普通铁素体钢，它们之间的焊接以及不同材质的低合金钢之间的焊接属于同种异材钢的焊接。
这类钢之间的焊接按低档材质，指强度级别或合金元素含量低的材质选择焊接材料，以保证焊缝金属性能满足低档材料就可以。
选择低档材料也比高档材料焊接性能好，价格较为便宜，有利于降低制造成本。
二、低合金与中合金钢耐热钢的焊接由于同种异材钢焊缝化学成份的不连续性，会产生性能的不连续性。
如果这种不连续性对使用性能产生较大影响，就不能按低档原则选择焊接材料。
例如SA213-T91与SA213-T22材料的焊接，如果按通常的低档原则，选择2.25Cr-1MO的焊接材料进行焊接，那么在T91一侧的熔合线附近的T91母材会严重增碳，产生脱增层，同时T91一侧的熔合线附近的焊缝严重脱碳，产生脱碳层。
这是由于T91含铭量9%左右，2.25Cr-1Mo焊丝含碳量2.25%左右，那么在焊后退火处理后z T91一侧的热影响区铭的含量远远大于焊缝一侧铭的含量，大量的碳会向母材偏移产生增碳层，造成硬度增加，组织更加淬硬，而焊缝一侧严重脱碳，硬度偏低，组织软化，使接头性能恶化。
如果选用9Cr-1Mo焊接材料，在T22熔合线一侧又会产生焊缝增碳，母材脱碳现象。
三、异种钢焊接的焊接材料选择碳素钢、低合金钢与奥氏体不锈钢异种钢焊接，应根据接头的工作温度，接头的受力工况来选择焊接材料。
当承载承压的这类异种钢接头工作温度在315。
C以下，可选用高Cr、Ni合金含量的奥氏体不锈钢焊接材料。
按照碳素钢（合金钢）与奥氏体钢的化学成份多少和焊接的熔合比大小，根据某种银当量、铭当量组织图选择合适Cr、Ni含量的奥氏体不锈钢焊接材料，以避免焊缝产生大量的马氏体组织。
当然在碳素钢或低合金钢熔合线附近会产生狭小的马氏体带，通过减少焊接材料的碳含量，使马氏体组织为塑性较好的低碳马氏体，也能保证接头具有良好的性能。
当承载承压的异种钢接头，在温度315。
异种钢的焊接总结
异种材料的分类与组合：异种材料的焊接由于兼顾不同材料的优势，在机械、化工、航空、核电等领域应用非常较广，其中最常见是异种钢的焊接构件。
主要有以下几种情况：1、母材金相组织相同，但焊缝金属与母材基体合金系及组织性能不同；例如：低碳钢与铬钼耐热钢之间的焊接2、母材金相组织不同的异种钢的焊接。
3、复合材料焊接结构件。
异种材料的焊接：指将不同化学成分、不同组织性能的两种或两种以上的材料，在一定工艺条件下焊成满足设计要求和使用要求的构件。
（1）异种材料焊接性分析①物理性能差异T熔不同→焊缝熔化和结晶状态不一致，力学性能变坏；例如：低熔点金属过早熔化而发生流淌或者与高熔点金属产生未熔合。
λ不同→接头产生较大的焊接应力和变形，焊缝及HAZ易开裂。
α和C不同→热输入失衡．熔化不均和改变焊缝及其两侧的结晶条件。
例如：热导率高的金属热影响区宽，冷却速度快容易淬硬，而热导率低的金属则发生过热电磁性不同→焊接电弧不稳，焊缝成形差例如：有磁性金属和无磁性金属组合，当采用直流电弧或电子束方法焊接时会因磁场的作用，使电弧偏吹或电子束偏离其轴线(偏向磁铁体一侧)，其后果是磁铁体金属熔化量过大，产生过分稀释，或无磁性金属根部未熔合等缺陷。
力学性能不同→接头力学性能不均匀，恶化接头质量。
②结晶化学性能差异结晶化学性差异（晶格类型、晶格常数、原子半径、原子外层电子结构等）决定两种材料在冶金学上的相容性－无限固溶、有限固溶、形成化合物、产生中间相以及不能形成合金。
当两种材料液固状态下均互溶时，可形成一种新相(固溶体)，这两种材料之间便具有冶金“相溶性”，原则上是可焊的。
例如Cu-Ni（匀晶相图③材料的表面状态材料的表面状态（表面氧化层、结晶表面层、吸附的氧离子、水分、油污、杂质等）直接影响材料的焊接。
④过渡层的控制异种金属焊接时，必产生一层成分、组织、及性能与母材不同的过渡层，其性能很大程度上决定了整个接头的性能。
例如：熔合比越大，焊缝金属与母材的差异越大，过渡层越明显；液态熔池停留时间越长，则焊缝金属混合越均匀，过渡层不明显。
NiTi合金与异种材料焊接技术的研究进展
目前由于国内外的研究工作者所进行的多为探 讨性的研究，距离真正的大规模推广应用阶段还较 远，因此积极开展NiTi SMA/异种材料焊接的研究 工作，寻找消除接头脆性金属间化合物的最佳解决 方案，来获得优质的焊接接头具有广阔的应用前景 和重要的现实意义。
物层比较脆，所以接头断裂在NiTi SMA侧熔合区。 当进一步增加焊接接头中的Ni含量时，由于Ni元素 含量的越来越高，促进了更稳定的反应物（T i N i3和 B19'）的形成，并且在焊缝金属中形成了更多气孔和收 缩腔，因此导致焊接接头性能的下降，如图3所示。
L I等[8]将C u作为中间层，讨论了C u中间层的厚
先进焊接技术专题
Advanced Welding Technology Topic
物。第一类是使用除母材外的第三种金属作为中间 层来改变焊缝成分，从而消除或者减少脆性金属间 化合物的产生 。 [8，15-22] 第二类是应用高温中间层， 例如，使用Ta和V作为扩散阻挡层[23，24]。但是使用 箔片中间层会导致焊接区域的组织、化学成分和力 学性能不均匀，为了找到克服这些问题的解决方 法，笔者利用金属粉末来代替箔片。
由于NiTi合金的可逆应力、应变效应，所以在 轻量驱动器上有较广的应用；但由于NiTi部件对温 度变化很敏感，加工困难；将NiTi SMA连接到一 种易于机械加工和焊接的材料上，能使控制结构系 统的集成化难度大大降低。F O X等[14]利用定制的商 业纯Ni接头（Ni200）作为中间层插入NiTi合金和
Q890D+20Cr异种材料焊接裂纹分析与控制
Q890D+20Cr异种材料焊接裂纹分析与控制发表时间：2019-03-20T13:39:27.183Z 来源：《科技新时代》2019年1期作者：赵保雷[导读] 中厚板Q890D与轴套20Cr属于异种材料组对焊接，因两种部件存在不同的化学成分、并且在特定的加工工艺条件下焊接，焊接难度大徐州徐工施维英机械有限公司摘要：中厚板Q890D与轴套20Cr属于异种材料组对焊接，因两种部件存在不同的化学成分、并且在特定的加工工艺条件下焊接，焊接难度大，控制不当容易产生裂纹。
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，性能差异越大，焊接性越差，本文讲述，通过材料可焊性分析、焊材的确认、现场焊接工艺规范研究改进等举措，解决现场Q890D与20Cr（轴套）焊缝出现裂纹的问题。
关键词：Q890D 20Cr 裂纹异种材料焊接前言混凝土泵车新一代V7系列，融合了德国施维英技术，布料杆侧板结构采用薄厚板对接形式，工件上存在Q890D（中厚板≥12㎜以上）与20Cr（轴套）异种材料组对焊接，采用单边V形45°坡口，焊前不预热，由于填充量大和T8/5焊接过程控制不当容易产生裂纹，返工返修费工费时，缺陷清理不彻底焊接存在质量安全隐患，现场焊接风险急需攻关。
一、问题描述板Q890D+20Cr轴套组对属于异种材料焊接，焊接工艺规范要求焊材使用GM120焊丝、I/U：260A/28V、单边V形45°坡口，周圈焊填满坡口焊8㎜焊缝。
现场在焊接操作前未要求预热，操作工焊接时为尽快完成当日工作，使用的焊接工艺参数偏大，且道数少、焊缝偏大。
完工时焊缝表面良好，搁置一段时间后焊缝内出现的裂纹。
二、问题分析1.材料可焊性分析（IIW推荐的碳当量公式如下：）Ceq =C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+(Ni+Cu)/15 表1：化学成分结合（表1:化学成分）可以计算出碳当量： 20Cr代入公式可得Ceq=0.43% (约等于) Q890D代入公式可得Ceq = 0.66% (约等于) 经查询：碳当量介于0.4%～0.6% ,属于可焊性很好的钢， Q890D Ceq（约等于）0.66%，Ceq＞0.6%,Q890D可焊性较差。
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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。 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。
8.3
钢与有色金属的焊接
钢与有色金属的熔点、导热系数、线膨胀系 数、力学性能都有很大的差别。焊接时低熔 点的母材先熔化，而高熔点的母材仍处在固 体加热状态，二者难以熔合。 钢与有色金属焊接时，由于Al、Cu、Ti等在 Fe中的溶解度不同，接头处除形成固溶体外， 还会形成脆性化合物，影响接头性能。 钢与钛、镍及其合金焊接时，焊缝中很容易 产生气孔。这是因为Ti、Ni基体在高温下易 吸收、溶解较多的H、O、N，熔池凝固结晶 时这些气体来不及析出，就会形成气孔。
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 界面结合(润湿性)、脆性 陶瓷的焊接、 金属间化合物 相、裂纹、接头性能下降 与钢的焊接等
母材金相 组织相同
不同 化学 成分 和金 相组 织的 异种钢
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。
焊接方法 及焊接材料
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。
8.2.3 不锈复合钢的焊接
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%。
热物理 性能的 差异
影响 异种 材料 焊接 性的 因素
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。
结晶化 学性能 的差异
材料的 表面 状态
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”。
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
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。 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。
手工电弧焊和堆焊时基体金属的熔合比 /%
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 —
马氏体 脆性层 熔合过 渡区的 形成
焊接工 艺要点
钢与铝及其合金熔焊一般采用氩弧焊、 焊接方法 电子束焊等方法。此外，采用摩擦焊、 和焊接材料 超声波焊、扩散焊和冷压焊等压焊方法 焊前必须彻底清理待焊工件表面，消除 氧化物薄膜。对铝件的表面处理可以用 15%-20%NaOH或KOH溶液浸蚀，浸蚀后用 焊前准备 清水冲洗，然后在20%的HNO3水溶液中 钝化，冲洗和干燥之后，放在干净的 环境中待焊。 钢与铝及其合金氩弧焊时，电弧 要指向铝及其合金一侧的焊丝上 采用摩擦焊时，应尽量缩短接头 焊接工艺 的加热时间并施加较大的挤压力 及参数 采用冷压焊焊接钢与铝及其合金，有两 种焊接工艺，一种是在Al+Al3Fe的共晶 温度以上焊接；另一种工艺是先在钢件 上涂敷Cu、Ag或Zn，然后再进行冷压焊。
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
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
用于减轻装备 如钛、铝、镁及其合金等，主要用于 重量的异种 航空航天、运载火箭、导弹、运输 设备等。 金属焊接构件 提高电磁性 能的异种金 属焊接构件 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
8.1.2 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。
第8章
异种材料的焊接
8.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点
8.1.1异种材料的分类和组合
表8.1
分 类 1 2 3 4
异种材料焊接的分类、组合及特点
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 实例 如珠光体钢与奥氏体钢的 焊接、 复合钢的焊接结构等
不锈 复合 钢的 焊接 性裂纹
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8.5
复合钢的组合 Q235/0Cr13 16Mn/0Cr13 15MnV/0Cr13 12CrMo/0Cr13
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。
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
不锈复合钢焊接材料的选用
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)
Q235/1Cr18Ni9Ti 16Mn/1Cr18Ni9Ti 15MnV/1Cr18Ni9Ti Q235/Cr18Ni12Mo2Ti 16Mn/Cr18Ni12Mo2Ti 15MnV/Cr18Ni12Mo2Ti
坡口形 式和焊 接顺序
复层 钢的 焊接 工艺 要点
工艺 要点
焊后 热处理
对于复合钢板接头设计和坡口形式， 薄件可采用I形坡口，较厚的复合钢 板可采用V形、U形、X形、V和U复合 坡口。一般尽可能采用X形坡口双面焊。 复合钢的焊接顺序：先焊基层，再焊过 渡层，最后焊复层，同时考虑过渡层的 焊接特点，尽量减少复层一侧的焊接量。 首先必须保证复合钢工件装配的质量， 一般对接接头间隙约1.5~2mm，保证不 错边。先焊基层，第一道基层焊缝不应 熔透到复层金属，基层焊完后，用碳弧 气刨、铲削或磨削法清理焊根，经X射 线探伤合格后，才能焊接过渡层。 在不锈复合钢的焊接接头中，不进行复层 的固溶处理，一般也不进行消应力热处理。 但是，在极厚的复合钢的焊接中，往往要 求中间退火和消应力热处理。
8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点
焊接 裂纹 生成脆性 化合物 焊缝中 的气孔
表8.9
有色金属与钢焊接常出现的问题、产生原因及防止措施
有色金属/钢 焊接方法
主要焊接问题 产生原因 防止措施 碳 钢一侧出 现热 铜向奥氏体晶界侵 控 制焊接线 能量，正 确选择 填充材 TIG 焊 影 响区裂纹 、渗 入，低熔点共晶的 料，控制 Mn/S 比，选用双金属件作 透裂纹 形成 过渡接头 控制焊接线能量，正确选择焊丝，控 铝青铜/碳钢 焊 接裂纹、 热影 Fe 的偏析，低熔点 MIG 焊 制 Mn/S 比和送丝速度，选用双金属 响区硬化 共晶的形成 件作过渡接头 脉冲 TIG 焊接应力的产生， 控制焊接线能量，特别是脉冲参数， 焊接裂纹 焊 散热不均匀 正确选择填充材料，控制 Mn/S 比 加热温度不够，压 铜 母材一侧 未焊 力不足，焊接时间 提高加热温度、压力及焊接时间，接 铜/钢 扩散焊 透 短，接头装配位置 头装配应合理 不正确 正确选择填充材料、焊接方法及工艺 手工电弧 焊缝中形成脆性化 钛/碳钢 焊接裂纹、氧化 措施， 焊 合物，氧化能力强 焊前清理、加强保护 焊缝 Ni 含量高， 晶 通过填充材料向焊缝中加入变质剂， 焊 缝内部气 孔、 粒粗大，低熔点共 镍合金/碳钢 TIG 焊 如 Mn、Cr，控制冷却速度，接头处 裂纹 晶聚集， 冷速过快， 清理干净 气体来不及逸出