第一节 异种金属材料焊接接头的特点及成分和组织的控制
不同的材料之间焊接一般来讲就是异种钢的焊接
不同的材料之间焊接一般来讲就是异种钢的焊接1 异种钢的种类异种钢的焊接种类很多，归纳起来主要有低碳钢与低合金钢之间的焊接，如20#钢与16Mn 钢相焊；两种不同的低合金钢之间的焊接，如16Mn钢与15CrMo钢相焊；低碳钢与奥氏体不锈钢之间的焊接，如20#钢与SUS304钢相焊；低合金钢与奥氏体不锈钢之间的焊接，如16Mn钢与SUS304钢相焊；奥氏体不锈钢与镍基合金之间的焊接如SUS304钢与Inconel600钢相焊，等等。
2 异种钢焊接接头的特性异种钢焊接接头化学成分、金属组织和机械性能的不均匀性以及线膨胀系数相差较大，使异种钢接头在使用中产生附加应力，这些因素对焊接方法、焊接材料、预热和热处理规范、接头形式的选择以及设备运行的可靠性，都有显著的影响。
异种钢焊接时，焊缝金属与母材热影响区之间的界面没有一条截然的界线，它们之间存在着熔合区，即焊缝中的未混合区和母材中的半熔化区。
其成分和性能都与焊缝或母材不同，形成了化学成分的过渡层，如碳钢与不锈钢相焊时接头中形成的脱碳层和增碳层。
过渡层的成分和性能对接头的性能有着重要的影响，故在选择焊接材料和焊接工艺时，不仅要考虑焊缝金属的成分和性能，同时也要考虑过渡层的成分和性能。
焊缝金属与母材金属化学成分差别愈大愈不容易充分混合，则过渡层愈明显；熔合比或稀释率愈高时，过渡层也愈明显；熔合区金属液态存在的时间愈长或液体金属流动性愈好，则愈易于混合均匀，过渡层也有所减小。
因此，可以通过某些工艺措施对过渡层进行适当控制。
3 焊接方法的选择选择焊接方法时，既要保证焊接接头的质量要求，又要尽可能考虑效率和经济。
通常焊接方法不同，直接影响熔合区过渡层的熔合比，从而影响到焊接接头的性能。
表1几种常用焊接方法的熔合比范围焊接方法熔合比（%）酸性焊条手弧焊15~25碱性焊条手弧焊20~30钨极氩弧焊10~100埋弧焊30~60熔化极气体保护焊20~30由于一些装置的高温、高压、腐蚀性强等特点，大多数异种钢焊接接头主要考虑接头的晶间腐蚀、应力腐蚀、高温氧化和高温蠕变性能等，要求焊接接头中熔合区成分要稳定、过渡层要不明显，所以采用熔合比小而操作方便的手弧焊就可以了，但在氢工况下的异种钢接头，特别是低合金钢（如16Mn钢）与奥氏体钢（如SUS304）相焊的异种接头，还必须考虑氢腐蚀问题。
《异种钢焊接》ppt课件
为防止碳迁移景象，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〕
影响碳迁移过渡层的构成与开展的要素： 〔1〕接头在焊后的加热温度和保温时间 实际证明，焊接线能量对碳迁移 过渡层的构成无明显的影响，即使采用大的线能量，焊后也不一定出现明 显的迁移过渡层。而焊后加热到—定温度〔500℃左右〕，保温一段时间 后，过渡层开场开展。随着温度升高，脱碳层逐渐加大，到800℃时到达 最大值。随加热时间的延伸，分散层也加宽。因此，普通情况下，异种钢 接头不宜焊后热处置。 〔2〕碳化物构成元素的影响 奥氏体焊缝中合金元素对碳的亲和力越大， 数量越多，那么珠光体母材一侧的脱碳层就越宽。 〔3〕母材含碳量的影响 虽然碳从珠光体钢向焊缝迁移不是因母材与焊缝 中碳浓度差而呵斥，但母材中碳含量越高，迁移层开展那么越快。 〔4〕镍的影响 ：镍是石墨化元素，降低碳化物的稳定性，减弱碳与碳化 物构成元素的结合力。因此，焊缝中提高镍含量，有助于抑制碳的分散。
§4 异种钢的焊接
母材金相组织一样，焊缝金属与母材基体合金系和组织不同 母材金相组织不同 复合钢焊接构造件
P钢和A钢焊接主要问题： 焊缝成分的稀释 熔合区凝固过渡层的构成 碳迁移分散层 接头的应力形状
〔一〕焊缝金属化学成分的稀释
珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接时，焊缝金属 平均成分是由两种不同类型的母材和填充金 属混合所组成。
铬钼钒钢 (Cr5Mov、25Cr3WmoV、
12Cr2Mo2VniS)
异种钢焊接
异种钢接头的焊接1.异种钢接头定义。
异种钢接头主要包括两方面概念：即不同组织（重点指奥氏体和非奥氏体钢）钢之间的焊接；不同强度等级、不同化学成分（其组织基本类似）钢之间的焊接。
其中不同组织钢材之间的焊接难度最大。
2.奥氏体和非奥氏体异种钢焊接主要有三个问题：2.1.焊接时母材的稀释：由于母材的稀释，会出现对裂纹相当敏感的马氏体组织。
例如当低碳钢、低合金钢和不锈钢焊接时，若用一般不锈钢焊材，由于焊缝金属被低碳钢或低合金钢稀释，往往会产生奥氏体和马氏体组织，而熔合线附近，会产生马氏体带；若用低碳钢或低合金钢焊材，不锈钢一侧被稀释部分及焊缝金属会产生马氏体和奥氏体组织，从而引起开裂的危险。
2.2.焊接残余应力和热应力：在焊接热循环或使用温度下，由于两种材料抗膨胀系数和导热性不同（或热膨胀系数和导热性近似，但由于强度等级不同而带来的形变差异）引起的热应力，焊接后残余应力较大且在热处理后不能消除。
碳钢、低合金钢和珠光体耐热体的热膨胀系数大体相同，而奥氏体不锈钢热膨胀系数比碳钢等材料大30~50%，而导热系数却只有碳钢等材料的1/3。
2.3.碳扩散：当铁素体钢和奥氏体钢焊接后，焊接接头重复加热或高温使用时，在铁素体钢一侧，由于碳原子的迁移（扩散），使含碳量减少而形成软化带，而在奥氏体钢一侧却由于碳的过剩而形成硬化带，对于焊接碳稳定化元素不同的材料时，也应注意高温运行条件下的脱碳影响。
2.4.上述三个问题的综合作用的结果是：整个异种钢焊接接头是一个成分、组织和性能严重不均的非均匀体，是构件的局部薄弱地带，这种非均匀体在力学检验和运行中均会出现应力、变形集中和失效的局域化，因此在选择焊接材料时，要充分考虑其焊接工艺性、常温力学性能和长期运行性能，更重要的是要考虑其长期运行性能。
3.异种钢接头焊接材料的选择3.1.不同强度等级铁素体或珠光体类型钢之间焊接：包括低合金高强度钢（18MnMoNbg等）与碳钢、一般耐热钢（12Cr1MoV等）与碳钢、高合金耐热钢（SA-213 T91等）与碳钢、一般耐热钢（12Cr1MoV等）与高合金耐热钢（SA-213 T91等），其总的特点是线膨胀系数接近，导热系数相差不大，焊后或消除应力后的残余应力和高温运行的热应力不大，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）介于两被焊母材之间的焊接材料。
异种金属的焊接
第八章异种金属的焊接随着现代工业的发展，对零部件提出了更高的要求，如高温持久强度、低温韧性、硬度及耐磨性、磁性、导电导热性、耐蚀性等多方面的性能。
而在大多数情况下，任何一种材料都不可能满足全部性能要求，或者是大部分满足，但材料价格昂贵，不能在工程中大量使用。
因而，为了满足零部件使用要求，降低成本，充分发挥不同材料的性能优势，异种材料焊接结构使的用越来越多。
第一节异种金属焊接概述一、异种金属的焊接性异种金属焊接与同种金属焊接相比，一般较困难，它的焊接性主要由两种材料的冶金相容性、物理性能、表面状态等决定的。
1.冶金相容性的差异“冶金学上的相容性”是指晶格类型、晶格参数、原子半径和原子外层电子结构等的差异。
两种金属材料在冶金学上是否相容，取决于它们在液态和固态的互溶性以及焊接过程中是否产生金属间化合物。
两种在液态下互不相溶的金属或合金不能用熔化焊的方法进行焊接，如铁与镁、铁与铅、纯铅与铜等，只有在液态和固态下都具有良好的互溶性的金属或合金（即固溶体），才能在熔焊时形成良好的接头；由于金属间化合物硬而脆，不能用于连接金属，如焊接过程中产生了金属间化合物，则焊缝塑性、韧性将明显下降，甚至不能完全使用。
2.物理性能的差异各种金属间的物理性能、化学性能及力学性能差异，都会对异种金属之间的焊接产生影响，其中物理性能的差异影响最大。
当两种金属材料熔化温度相差较大时，熔化温度较高的金属的凝固和收缩，将会使处于薄弱状态的低熔化温度金属产生内应力而受损；线膨胀系数相关较大时，焊缝及母材冷却收缩不一致，则会产生较大的焊接残余应力和变形；电磁性相差较大时，则电弧不稳定，焊缝成形不佳甚至不能形成焊缝；导热系数相差较大时，会影响焊接的热循环、结晶条件和接头质量。
3.表面状态的差异材料表面的氧化层、结晶表面层情况、吸附的氧离子和空气分子、水、油污、杂技等状态，都会直接影响异种金属的焊接性。
焊接异种金属时，会产生成分、组织、性能与母材不同的过渡层，而过渡层的性能会影响整个焊接接头的性能。
钢异种金属焊接接头组织及元素分析
ｋｏｈｎ：Ｍａｔｅｒ．ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ａ．３０２Ａ（２００１）６８－７３．
Ａ．ｗｊｉｓｈｅｉｔ，Ｒ．Ｇａｌｕｎ柚ｄ Ｂ．Ｌ．Ｍｏｒｄｉｋｅ：ｗｊｌｄ．Ｊ．７７（１９９８）１４９ｓ－１５４ｓ．
Ｂ．Ｌ．Ｍｏｒｄｉｋｅ ａｎｄ Ｔ．Ｅｅｒｔ：Ｍａｔｅｒ．ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ａ．３０２Ａ（２００１）３７－４５．
用ＥＰＭＡ一１６００型电子探针、ＪｓＭ一５６００Ｌ、，型扫描电镜和ｃｓｓ一２２１０型电子万能实验机对
含镍焊接接头的微观组织、元素分布进行了研究，为以后的深入研究提供可靠依据。
１试验方法和装置
１．１试验装置和方法 试验采用ＹＡＧ固体脉冲激光加旁轴式ｒｎＧ电弧作为焊接热源，激光器最大输出功率为
５００ｗ，钨极直径为３．２ｍｍ，钨极与焊接工件的夹角硝５０。，钨极与激光束之间距离为１ｍｍ，
图４低倍下的组织形貌
ＩＦＷＴ
２００８
轻金属与高强材料焊接国际论坛
一部分与Ｆｅ基体的熔池区的Ｍｇ接头相混合，由于Ｍｇ和Ｆｅ、Ｍｇ和Ｎｉ两种金属在液态下 溶解度很小，Ｆｅ和Ｎｉ形成大小不等、形状不规则的块状凝固于其中（如图４中Ａ所示）。 由于铁和镍的物理化学性质都十分相近，因此通过金相照片很难区分铁和镍。在熔化区中， 铁和镍连接紧密，难以区分，根据铁．镍二元相图可知，铁和镍可形成无限互溶的固溶体。 ２．３焊缝区域元素的分布
ｊｏｉｎｔ
ａｎｄ ｆａｃｅ
ｓｃａｎ
ｊｏｉｎｔ
ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｗｅｌｄ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ
ｎｏ
ｊｏｉｎｔ
ｗｉｔｈ Ｎｉ ｆｏｉｌ
ａｓ
ａｓ
ｉＩｌｔｅｒｌａｙｅｒ ｗａｓ ｇｏｏｄ，ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ
(完整word版)钳工教学计划
职业技能鉴定初级焊工培训教学计划一、职业名称：焊工二、培训要求根据国家职业标准规定的初级工培训不少于500学时；中级工培训不少于400学时；高级工培训不少于300学时；技师培训不少于300学时的要求，现制定我院2009年初级焊工培训教学计划如下：1. 培养目标通过培训使学员能够掌握初级焊工的理论知识和操作技能。
培训结束后，可胜任本级别的焊接理论水平和实际操作能力。
2. 教学要求第一部分初级焊工知识要求第一章识图知识第一节正投影的基本原理第二节简单零件剖视图的表达方法第三节常用零件的规定画法及代号标准第四节简单装配图的识读知识第五节焊接装配图及焊缝符号表示方法第二章常用金属材料的一般知识第一节常用金属材料的物理、力学性能第二节常用金属材料的牌号、性能用途第三章金属学及热处理的一般知识第一节金属晶体结构的一般知识第二节合金的组织结构及铁碳合金的基本组织第三节常用热处理方法的目的及实际应用第四节铸铁的热处理方法第四章电工知识第一节直流电与电磁的基本知识第二节正玄交流电、三相交流点基本概念第三节变压器与三相异步电动机的结构和基本工作原理第四节电流表与电压表的构造、工作原理使用第五节安全用电的基本知识第五章焊接电弧及弧焊电源知识第一节焊接电弧的引燃方法及电流电弧的结构和温度第二节电弧静特性曲线的意义，电弧电压和弧长的关系第三节对对焊电源的基本要求第四节常用交、电流弧焊机的构造和使用方法第六章常用电弧焊工艺的知识第一节手弧焊的工艺特点，焊接工艺参数和焊接坡口的基本形式和尺寸第二节埋弧焊的工艺特点，焊接工艺参数和焊接坡口的基本形式和尺寸第三节手工TIG焊的工艺特点，焊接工艺参数第四节电弧焊常见的焊接缺陷产生的原因及防止方法第五节焊接区中有害气体的危害第七章常用焊接材料知识第一节药皮的作用、类型、焊芯牌号及焊条分类第二节焊剂的作用和分类第八章焊接接头的焊缝形式第一节焊接接头的分类及接头形式第二节坡口形式、坡口角度和坡口面角度的含义第三节焊接位置和种类第四节焊接工艺参数对焊缝形状的影响第九章碳弧气刨知识第一节碳弧气刨的简单工艺第二节碳弧气刨设备、工具和材料第三节低碳刚、低合金刚、不锈钢的碳弧气刨第十章焊接用工夹具及辅助设备第一节焊接中常用装焊夹具的结构及使用特点。
5-3常见异种金属材料的焊接PPT
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
这类异种焊接接头的焊接性较差，主要表现在两个方面： 1、淬硬倾向 马氏体钢具有明显的空气淬硬倾向，焊后易得到硬度很高的马氏体 组织，使焊缝金属脆性增加。
2、形成增碳层和脱碳层 为了提高马氏体钢的高温强度，常在这类钢种加入Mo、V、W等易形成碳化 物的元素，从而在焊接接头中导致珠光体钢焊缝熔合线附近的碳扩散形成脱碳 层，而马氏体钢一侧，由于碳的迁入，形成增碳层。如F11钢与12Cr1MoV钢焊 接时，选用E2-11MoVNiW-15焊条，焊缝金属中含铬量高，由于碳和铬的亲和力 很强，于是在12Cr1MoV钢焊缝熔合区中的碳向着焊缝金属迁移，在焊接热循环 的作用下，较短时间内，扩散距离可在0.05-0.20mm。
常见异种金属材料的焊接
2、焊后层间温度的控制及回火热处理 马氏体钢的焊接接头，如2Cr13、F12，焊后必须缓慢冷却到Mf点以下， 大约在150-100℃，保温0.5-10h，使其焊接接头完全转变成马氏体组织，然 后升温，进行热处理。 马氏体钢的焊接接头，焊后不宜在较高温度下立即升温回火，是因为在 焊接过程中奥氏体组织还未完全转变，立即升温进行回火热处理时，碳化物 会从奥氏体晶界析出，得到粗大的铁素体加碳化物组织，性质很脆，容易造 成焊接接头脆断。
常见异种金属材料的焊接
迁钢3#炉坡口（Q345+15GrMo）
常见异种金属材料的焊接
常见异种金属材料的焊接
常见异种金属材料的焊接
异种钢焊接的特点及通常存在的问题
Z3CN20-09M与16MnR异种钢焊接时存在的主要问题3.1异种钢焊接的特点及通常存在的问题异种刚焊接时，会遇到一些特有的问题：首先，靠近熔合线的焊缝金属出现过渡层，称为凝固过渡层。
在通常的焊条电弧焊情况下这个凝固过渡层的厚度在100μm左右，其成分沿着它的厚度是变化的，靠近母材的部分成分接近母材，俞远离母材其成分俞接近焊缝金属。
而焊缝金属的成分既不同于填充金属又不同于母材，须要考虑母材的溶合比例才能确定。
可见这个凝固过渡层是焊接异种钢会遇到的性能难以控制的区域，它在存在亦有可能影响接头的整体性能。
限制这个过渡层的宽度并控制它的成分和组织，就成为焊接异种钢所要解决的第一个特有问题。
其次，由于熔合线两侧存在悬殊成分差别，促使碳元素在焊后热处理或随后的加热过程中不断地从低合金侧向高合金侧迁移，使高合金侧增碳，形成增碳层，低合金处脱碳，出现脱碳层。
第三，成分和组织不同的母材，其线膨胀系数不同，焊在一起时焊接应力和变形比同种钢焊接时大，而且不可能用焊后热处理方法加以消除。
由于上述问题，焊接异种钢时通常要求采用较小的焊接线能量以获得较低的母材和熔合比例和较小的焊接应力和变形，此外焊接异种钢时还必须认真地填充金属材料，这种填充金属材料应该和一定比例的母材熔合以后获得的焊缝金属是符合性能要求的。
选取填充金属材料还应该使凝固过渡层尽量窄小，并还要避免在过渡层内出现高合金的马氏体等不利组织。
美国、加拿大等一些国家在异种钢焊接接头早期失效情况以及异种钢焊接接头中的热应力等方面积累了大量的试验数据和实践经验。
然而，国内一些已经使用奥氏体不锈钢异种钢焊接大多采用国外母材、焊材，选用厂家推荐的工艺实施焊接，其工艺试验大多数停留在验证性工艺评定的范畴，对不锈钢异种钢的焊接工艺、接头的高强持久度、接头的组织状态、接头的失效机理等缺少针对我国核电实际情况的深入研究。
3.2 Z3CN20-09M不锈钢与16MnR低合金钢异种钢焊接的难点3.2.1焊接接头的晶间腐蚀问题普通纯高铬铁素体型不锈钢焊接接头在焊接势循环的作用下，被加热到950℃以上温度的区域冷却下来时，会在晶粒间产生腐蚀的倾向。
异种钢焊接的特点及工艺
异种钢焊接的特点及工艺1.异种钢焊接概述及其焊接特点两种牌号不同的钢之间的焊接称之为异种钢焊接，它是属于异种金属焊接中应用最为广泛的一类接头。
对于异种钢焊接接头又可分为两种情况，第一类为同类异种钢组成的接头，这类接头的两侧母材虽然化学成分不同，但都属于铁素体类钢或都属于奥氏体类钢；第二类接头为异类异种钢组成，即接头两侧的母材不属于同一类钢。
对于母材都属于铁素体类钢，其焊缝采用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊条焊接的接头，也属于第二类接头。
由于异种钢接头两侧的母材无论从化学成分上还是物理、化学性能上都存在着差异，因此，焊接时，要比同一种钢自身之间的焊接要复杂得多。
异种钢焊接时存在以下焊接特点。
1.1接头中化学成分的不均匀性分析异种钢焊接接头的化学成分不均匀性及由此而导致的和力学性能不均匀性问题极为突出，特别是对于第二类异种钢接头更是如此。
1.2接头熔合区和性能的不稳定性分析在母材与焊缝金属之间的熔合区由于存在着明显的宏观化学成分不均匀性，因此就引起组织极大的不均匀性，给接头的物理化学性能、力学性能带来很大影响。
1/ 61.3焊后热处理是较难处理的问题异种钢接头的焊后热处理是一个比较难处置的问题，如果处置不当，会严重损坏异种钢接头的力学性能，甚至造成开裂。
2.异种钢焊接工艺2.1焊材选择异种钢接头的焊缝和熔合区，由于合金元素被稀释及碳的迁移等原因存在一个过渡区，过渡区中不但化学成分、金相组织不均匀，而且物理性能、力学性能等通常也有很大差异，可能会引起焊接缺陷(如裂纹等)或严重降低性能。
为此必须按照母材的成分、性能、接头形式和使用要求等来正确选用焊材。
其焊材选用的基本原则有以下几点。
（1）在焊接接头不产生裂纹等缺陷的前提下，若焊缝金属的强度和塑性不能兼顾时，则应选用塑性和韧性较好的焊材。
（2）焊缝金属性能只需要符合两种母材中的一种，即可认为满足使用技术要求。
一般情况下，选用焊材使焊缝金属的力学性能及其他性能不低于母材中性能较低一侧的指标，即认为满足了技术要求。
异种钢的焊接教材
图中横坐标为铬（Cr）当量，即把焊缝金属中某些合金元素的含量折算 成铬的相当含量
计算公式为： ω（Cr当量）=ω（Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb）% 图中纵坐标为镍（Ni）当量,即把焊缝金属中某些合金元 素的含量折算成镍的相当含量,其计算公式为: ω（Ni当量）=ω（Ni+30C +0.5Mn）% 式中的元素符号为该元素在钢中的最高含量。当知道了 两种母材金属的化学成分后,将其分别折算成铬当量和镍 当量,然后根据镍当量和镍当量的值,在不锈钢组织图上找 出相应的点,再根据熔合比,就能估计出焊缝的组织状态。
3、扩散层的形成 当焊接接头在焊后热处理或高温条件下工作时，碳 从珠光体钢母材向奥氏体不锈钢焊缝扩散。结果在靠 近熔合线珠光体钢一侧形成脱碳层而软化，在奥氏体 不锈钢焊缝金属一侧形成增碳层而硬化。脱碳层和增 碳层的宽度，随温度的增高和高温停留时间的加长而 增大。
扩散层是这两类异种钢焊接接头中的薄弱环节,由于熔合线两侧金 属性能相差悬殊，接头受力时可能引起应力集中,降低接头高温持久强 度和塑性。一般降低10%~20%左右。为了解决碳迁移问题，可以采取 以下措施阻止碳的扩散： （1）焊后焊接接头尽量不进行热处理。 （2）尽量降低焊件工作温度和缩短高温停留时间。 （3）在珠光体钢中增加碳化物形成元素(如Cr、Mo、V、Ti等),而在奥 氏体不锈钢中减少这些元素。 （4）提高奥氏体填充材料中的含镍量。 （5）用高镍基焊材预先在珠光体钢坡口面上堆焊6~8 mm厚的过渡层 。
19.89 25.52 27.01 11.15 16.76 24.90
图上 位置
H1Cr19Ni9 H1Cr24Ni13 H1Cr26Ni21
异种金属的焊接
①与珠光体钢相似； ②与马氏体钢相似； ③与两种钢完全不同，采用奥氏体钢焊丝或焊条。
8.珠光体钢与奥氏体钢的焊接
一、焊接性
①焊缝的稀释 ②过渡层的形成 ③熔合区扩散层的形成（脱碳层、增碳层） ④焊接接头应力状态的特点 ⑤延迟裂纹
二、焊接工艺
①焊接方法的选择 焊条电弧焊，熔合比小，且操作灵活，不受焊件形状的限制。 ②焊接材料的选择 根据母材种类和工作温度进行选择
(2)焊接材料
焊接材料的选择原则：
4.异种钢的焊接要点
1）接头的设计应有助于焊缝稀释率的减小，应避免在某些 焊缝中产生应力集中。
2）焊接电流、焊条直径、焊接速度、焊条摆动方法及焊接层 数的选择，应以减小母材金属的熔化和提高焊缝的堆积量为主 要原则。 3）焊接淬硬钢时，必须进行预热。 4）焊接复杂结构时，先分件组装焊接，再整体拼装，有助于 减小刚度及焊接残余应力。
厚度大于3mm，开X形坡口，保证焊透，或采用埋弧焊。 压焊：真空扩散焊、电阻焊、或闪光焊、爆炸焊；
三、钢与镍及其合金的焊接
①钢与镍及其合金的焊接性
镍与铁的物理及化学性能差别不大，有利于焊接，但易产生气孔及热裂 纹。
高温下镍与氧形成NiO，冷却时镍与氢、碳发生反应，镍被还原，生成 水蒸气和一氧化碳。结晶时形成气孔。
间接熔焊（加过渡段，采用爆炸焊方法制成钛-钢复合件。）
11. 异种有色金属的焊接
一、铝与铜的焊接
①铝与铜的焊接性
方法：压焊（铜与铝的塑性很好）
利用压焊制成铝铜过渡接头，实现同种金属的焊接。
②铝与铜的焊接工艺
<1>氩弧焊 铝与铜氩弧焊时，要将电弧向铜的一侧偏移约相当于板厚 1/2的距离，以便达到两种材料的均匀熔化。
异种金属的焊接
珠光体耐热钢与马氏体耐热钢的焊接
焊接性（12Cr1MoV与F12） 冷裂纹 脱碳与增碳 焊接工艺 预热与层间温度——以M耐热钢要求选择， 并保持此层间温度（300~450º C）
焊接材料 与珠光体型相似焊条（R337） 焊后温度控制及回火温度 焊后缓冷到100~150º C，保温0.5~1小时，使 接头形成M组织，再升温回火 回火温度720~780º C，保温2~5小时
异种金属的焊接
异种金属焊接的特点 低碳钢与低合金钢的焊接 奥氏体钢与黑色金属的焊接 耐热钢与黑色金属的焊接 不锈钢与碳素钢的焊接方法 铸铁与低碳钢的焊接方法 钢与有色金属的焊接方法
异种金属焊接的特点
两种被焊金属的熔化温度相差很大 两种金属的导热性能和比热容不同 ,会改变焊接时 的温度分布，从而改变焊缝的结晶条件 被焊金属的电磁性能相差很大，焊缝成形不良 两种金属的线膨胀系数相差很大时，在焊接过程中 会产生很大的热应力，且这种热应力无法消除
不锈钢与碳素钢的焊接方法
► 不锈钢与碳素钢的焊接
在碳钢一侧若合金元素渗入，会使金属硬 度增加，塑性降低，易导致裂纹的产生。 在不锈钢一侧，则会导致焊缝合金成分稀 释而降低焊缝金属的塑性和耐腐蚀性 ► 采用高铬镍焊条,使焊缝金属获得双相组织 ► 也可以采用隔离层焊接：
铸铁与低碳钢的焊接
焊接性
电弧焊
可用碳钢焊条或铸铁焊条 碳钢焊条: 可先用镍基焊条堆焊4mm～5mm隔离 层，冷却后再进行装配点焊。 焊接时，每焊30mm～40mm后，用锤 击焊缝，以消除应力 当焊缝冷却到70℃～80℃时再继续焊 接 可用结422或结506（结507）焊接
铸铁焊条:
可用钢芯石墨型焊条铸208焊接，焊缝 金属为灰铸铁，因此可先在低碳钢上堆焊 一层，然后与铸铁点固焊接。 用钢芯铸铁焊条铸焊接时，焊缝金属是 碳钢组织，应在铸铁件上先堆焊一层，然 后再与碳钢件点固焊接。
金属异种材料冲压焊接工艺与质量控制
金属异种材料冲压焊接工艺与质量控制冲压焊接是一种常用的金属材料连接方式，尤其在汽车、电子、航空航天等领域得到广泛应用。
随着新材料的不断出现，金属异种材料冲压焊接的需求也越来越高。
本文将重点介绍金属异种材料冲压焊接的工艺和质量控制方面。
一、工艺要点1.材料选择在金属异种材料冲压焊接前，首先要选择合适的金属材料。
通常情况下，材料的焊接性能是非常重要的考虑因素。
合金钢、不锈钢、铝合金等材料在冲压焊接中具有良好的可焊性和相容性，所以是常用的材料选择。
2.焊接接头设计冲压焊接的接头设计需要考虑材料的厚度、加工方式以及接头形状等因素。
应确保接头具有足够的强度和密封性。
3.准备焊接表面焊接前需要对焊接表面进行清洁处理，以去除油污、氧化物等杂质，以保证焊接质量。
4.焊接工艺参数调试不同材料和接头需要调试不同的焊接工艺参数，包括焊接电流、焊接时间、压力等，以保证焊接接头的牢固性和一致性。
二、质量控制1.焊接质量检测焊接完成后，需要进行焊接质量检测。
常用的检测方法包括视觉检测、X射线检测、超声波检测等。
通过这些检测方法，可以检测焊接接头的裂纹、气孔等缺陷，以及焊接强度和密封性等性能。
2.焊接缺陷分析与改进如果在焊接过程中出现了缺陷，需要进行缺陷分析，找出缺陷产生的原因，并采取相应的改进措施。
例如，调整焊接工艺参数、改进材料选择等。
3.焊接接头性能测试除了焊接质量的检测外，还需要对焊接接头的性能进行测试。
常见的测试项目包括强度、耐蚀性、耐疲劳性等。
通过这些测试，可以评估焊接接头是否满足使用要求。
4.全面质量管理在金属异种材料冲压焊接过程中，全面的质量管理至关重要。
需要建立严格的质量控制体系，包括质量检测标准、操作规程、人员培训等方面。
只有确保每个环节都符合标准要求，才能保证焊接接头的质量可靠。
总结：金属异种材料冲压焊接是一项复杂的工艺，需要充分考虑材料选择、接头设计、工艺参数调试等因素。
在焊接过程中，必须进行全面的质量控制，确保焊接接头达到预期的性能。
异种金属焊接-1
在会影响铝的力学性能和焊接性能。
钢与铝及其合金的焊接
铝中加入铁会提高强度和硬度，降低塑性，增大脆性，对 焊接性影响严重。并且铝在铁中的溶解度比铁在铝中的溶解 度在很多倍，含大量铝的钢，具有某些良好的性能（如抗氧 化性），但含铝量超过5％以上时具有较大的脆性，严重地影 响焊接性。 熔点相差大 _ Al先熔，钢处于固态 线膨胀系数相差大 _ 热应力，热裂纹 Al氧化 _ Al2O3， 焊缝夹渣 助焊剂使用
冷压焊（塑性好的金属，变形率大，Cu＋Al 的最小压缩率84％）
扩散焊（高温下，少量塑变－扩散），互不溶，产生金属间化合物的金 属采用中间层。
电阻焊，摩擦焊，爆炸焊，超声焊等；瞬时加热、加压和快速变形。
钢与铝及其合金的焊接
1、铝及合金的特点
铝及合金分类、成分和性能
特点：
纯铝（Al)熔点：665℃，密度，2.7g/cm3,合金熔点 约566 ℃，比强度高，热容大，熔化潜热高，；致 密氧化膜，耐蚀性好，导电导热性好，纯铝导热性 是低碳钢的6陪，线膨胀系数是低碳钢的2陪。塑性 好，易加工成型和铸造各类零件。
（1 ） 熔焊特点 钢与铝及铝合金熔焊时，一般采用氩弧焊、电子束焊以 及气焊等焊接方法。要想获得良好的接头，必须保证在接 头上不产生金属间化合物。熔焊时，必须在钢表面镀一层 过渡金属，此过渡层金属与铝要有很好的结合性，才能形 成良好的焊接接头。
为解决钢与铝熔焊时的困难，常采用的工艺措施有以下几种。 ① 在钢表面镀上与铝相匹配的第三种金属，如锌、银等，厚度约30 －40m为过渡层，钢侧为钎焊，铝侧为熔焊。 ② 对接焊时，使用K形坡口，坡口开在钢材侧。焊接热源偏在铝材 一侧，以使两侧受热情况均衡，防止镀层金属蒸发。 ③ 使用气体保护进行焊接，如采用氩弧焊。
一种钢高温钎焊异种接头组织与性能
42CrMo/38MnVS6钢高温钎焊异种接头组织与性能Microstructure and properties of 42CrMo and 38MnVS6 steel brazed joints at hightemperature摘要42CrMo钢属于超高强度钢，具有高韧性、高强度、高渗透性、良好的机械性能及可加工性等优点，应用相当广泛。
这种钢材适宜制造要求一定强度和韧性的大、中型塑料模具。
38MnVS6非调质钢多适用于生产汽车转向节，可替代40Cr钢制造，性能更优良。
关键词42CrMo钢 38MnVS6钢高温钎焊接头组织力学性能第一章绪论1.1 目的与意义因工业污染导致的全球环境恶化以及内燃机技术的不断更新发展，作为发动机最重要的部件的活塞若不能承载更高的机械载荷和热载荷，那么发动机的机械效率和热效率就不能随之提高，这样对环境及技术发展都是不利的。
随着发动机技术的快速发展，高负荷、高功率、高效率的活塞正被汽车产业所认可并广泛应用。
传统的铝活塞已不能满足发动机越来越严格的性能要求，虽然由铝合金制造的铝制活塞重量轻、制造成本低，但工作状态不稳定，只可在350℃下稳定工作，同时存在因采用重力铸造而导致的缺陷率较高的问题。
铝合金材料的固有特征，也导致铝活塞的硬度及强度难以满足现阶段发动机的使用要求。
因此采用新型材料制造适合大部分发动机性能的活塞成为各企业以及国内外研究的重点。
在这种工业背景下，工作更稳定、可靠性更高、承载强度更高、机械负荷更大的锻钢活塞已逐步替代了铝制活塞而被广泛应用。
采用锻钢活塞还可提升抗磨损性能，从而延长活塞使用寿命；锻钢活塞的生产过程较铝活塞也更环保，对工作人员的身体健康损害小；采用锻钢活塞的汽车废气排放量更低，对环境的污染小，可节省能源。
目前国内外采用的锻钢活塞中最受关注的是整体锻钢活塞，而整体锻钢活塞的研发利用则可代表当今背景下活塞发展的新思路与新方向。
但锻钢材料活塞是一种新型活塞，在设计工艺、制造流程等方面与铝活塞有一定的区别。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
所谓异种金属的焊接，是指各种母材的物理常数和金属组织等性质各不相同的金属之间的焊接。
异种金属的焊接主要包括三种情况：异种钢焊接（如奥氏体钢与珠光体耐热钢的焊接）；异种有色金属焊接（如铜与铝、铝与钛的焊接）：钢与有色金属焊接（如钢与铜、钢与铝的焊接）。
从接头形式角度来看，也有三种情况：两种不同金属母材的接头（如铜与钼的接头）；母材金属相同而采用不同的焊缝金属的接头（如采用奥氏体钢焊接中碳调质钢的接头）；复合金属板的接头（如奥氏体不锈复合钢板的接头）。
第一节异种金属材料焊接接头的特点及成分和组织的控制一、异种金属材料焊接接头的特点异种金属材料焊接接头和同种金属材料焊接接头的本质差异和特点，在于熔敷金属两侧焊接热影响区和母材有如下诸方面的不均匀性。
1．化学成分的不均匀性异种金属焊接时，由于焊缝两侧的金属和焊缝的合金成分有明显的差别。
随着焊缝形状、母材厚度、焊条药皮或焊剂、保护气体种类的不同，焊接熔池的行为也不一样。
因而，母材的熔化量也将随之而不同。
熔敷金属与母材熔化区的化学成分由于相互稀释也将发生变化。
由此可见，异种金属焊接接头各区域化学成分的不均匀程度，不仅取决于母材和填充材料各自的原始成分，同时也随焊接工艺而变化。
例如异种金属施焊时所用的焊接电流要尽量小，熔深要浅则受稀释的影响就小。
2．组织的不均匀性由于焊接热循环的作用，焊接接头各区域的组织也不同，而且，往往在局部的地方出现相当复杂的组织结构。
根据舍夫勒组织图（见图3-1-1）和稀释率（见图3-1-2）可以确定异种Creq (%)图3-1-1舍夫勒(schaeffler)组织图图3-1-2焊缝熔合比（稀释率φ）金属焊接接头中焊缝区的组织结构。
组织的不均匀性，决定于母材和填充材料的化学成分，同时也与焊接方法、焊道层次、焊接工艺以及焊后热处理过程有关。
若能在工艺上适当调整，可以使焊接接头的组织不均匀程度得到一定的改善。
其中，Ф按下式计算Ф=A/(A+B)=(A1+A2)/( A1+A2+B)式中B—填充材料的熔入量（用焊缝中填充材料熔化的截面面积表示）；A—母材的熔人量，同样用焊缝中母材熔化的截面面积表示，A= A1+A2； A1、 A2分别为母材l、2熔入的截面面积。
3．性能的不均匀性焊接接头各区域化学成分和组织的差异，带来了焊接接头力学性能的不同，沿接头各区域的室温强度、硬度、塑性、韧性都有很大的差别。
有时在3～5个晶粒的范围内，显微硬度出现成倍的变化；在焊缝两侧的热影响区，其冲击值甚至有几倍之差。
高温下的蠕变极限和持久强度也会因成分和组织的不同，相差极为悬殊。
物理性能对焊接接头影响最大的因素有热膨胀系数和热导率，它们的差异很大程度上决定着焊接接头在高温下的使用性能。
4．应力场分布的不均匀性异种金属焊接接头中焊接残余应力分布不均匀，这是因为接头各区域具有不同的塑性决定的；另外，材料导热性的差异，将引起焊接热循环温度场的变化，也是残余应力分布不均匀的因素之一。
由于异种金属焊接接头各区域热膨胀系数不同，接头在正常使用条件下，因温度循环而出现在界面上的附加热应力，其分布也不均匀，甚至还会出现应力高峰，从而成为焊接接头断裂的重要原因。
由于组织结构不均匀，在整个焊接接头各区域第Ⅱ类应力（即微观组织应力）的分布和大小也将存在差异。
总之，对于异种金属焊接接头来说，成分、组织、性能和应力场的不均匀性，是其表现的主要特征。
二、异种钢焊缝金属的化学成分和金相组织的控制1．异种钢接头的焊缝成分与舍夫勒组织图关系异种钢焊接时，由于选择了与母材成分不同的焊接材料，必须预先推算得到焊缝金属的成分和金相组织，根据其组织可知道异种钢焊接接头的性能。
例如，奥氏体钢与珠光体钢焊接时，为了防止裂纹的产生，可考虑选用18-8型焊条，可是在这种情况下焊缝将会产生脆硬的马氏体组织。
为了避免马氏体组织的产生，降低其对裂纹的敏感性，需采用更高合金含量的25-20型焊条。
但是纯奥氏体的25-20型焊缝金属容易产生热裂纹，从避免热裂纹考虑，又希望焊缝金属中有一定数量的铁素体相。
由于铁素体相存在，在500℃以上的高温下长期使用过程中，又必须注意σ相析出的脆化问题，所以异种钢焊接接头的性能，完全取决于焊缝金属的化学成分和组织结构。
异种钢接头的焊缝是由母材和填充金属混合而成，由于母材的熔入而使焊缝稀释，其稀释的程度由母材熔入焊缝的百分比来决定。
异种钢焊接，在合金元素烧损忽略不计的情况下，只要知道焊缝金属的化学成分，便可以用舍夫勒组织图（见图3-1-1）来推算焊缝金属的金相组织。
舍夫勒组织图是把金属合金成分中的奥氏体形成元素（镍、碳和锰等）和铁素体形成元素（铬、钼、硅、铌等）成分分别计算出等价镍当量（用Nieq表示）和等价铬当量（用C‰表示），以等价镍、铬当量分别作为纵、横坐标。
该图表示在焊条电弧焊冷却后，未经热处理的组织结构与成分的关系。
它可以帮助断定异种金属焊接处的化学成分和组织。
也可由母材，填充金属的化学成分及稀释率求出焊缝金属的化学成分（Cr及Nieq）再按舍夫勒组织图推算出焊缝金属的金相组织，并以此核算所选焊接材料是否正确。
舍夫勒组织图中所示等价铬当量和镍当量的计算公式如下：Ni eq=W Ni+ 30Wc+ 0.5W MnCr eq=W Cr十W Mo+ 1.5 W Si+0.5W Nb以2.5Cr-lMo钢为例，用E308-15 (18-8), E309-15 (25-13)、E310-15 (25-20)型焊条焊接所得到的焊缝金属组织图见图3-1-3。
图3-1-3 2.5Cr-lMo钢用不同的奥氏体钢焊条焊接所得到焊缝金属组织图由图3-1-3可见，E308-15、E309-15型焊条的熔敷金属是完全奥氏体组织。
用它们来焊接2.5Cr-lMo钢，其焊缝金属组织应处于2.5Cr-1Mo钢和焊条在图上两点的连线上，并取决于焊接时的稀释率(Ф)E308-15焊条焊接2.5Cr-lMo钢，焊缝金属的稀释率口<18%时，为A+F（少量）；Ф=18%～48%时为A+ M;Ф超过48%，全部为M，这时如不适当采取预热和焊后热处理等工艺措施，将会产生淬硬裂纹。
因此，用E308-15焊条焊接2.5Cr-lMo钢，必须控制稀释率在18%以下，才不会出现冷裂纹。
然而这样小的稀释率在单层焊道电弧焊中很难达到，所以2.5Cr-lMo钢的焊接几乎不选用E308-15焊条。
用E309-15焊条焊接21Cr-lMo钢，焊缝金属稀释率Ф<20%，焊缝组织为A+F（少量）；Ф<20%～36%时为A; Ф= 36%～60%时为A+ M; Ф>60%时全部为M，这时如不采取适当的工艺措施，有可能产生淬硬裂纹。
因此，用E309-15焊条焊接2.5Cr-lMo钢，为了使焊缝不产生M，必须使Ф<36%。
E310-15型焊条焊接2.5Cr-lMo钢，当Ф<56%时，焊缝组织不产生M，所以稀释率较大的焊接工艺，可以选用E310-15焊条。
表3-1-1为不同奥氏体钢焊条焊接2.5Cr-lMo钢时，稀释率与焊缝金属组织的关系。
从表中可见，异种钢焊缝的金属组织随稀释率的不同而变化，所以选择焊条时，必须充分考虑稀释率的影响。
在已知稀释率的情况下，根据母材和焊条的合金成分算出[Cr eq]母、[Cr eq]填、[Ni eq]母、[Ni eq]填。
从舍夫勒组织图中即可找出焊缝的合金成分和组织结构。
表3-1-1异种钢接头焊缝金属组织与稀释率（们的关系2．影响稀释率（Ф）的因素异种钢焊接时，把舍夫勒组织图和稀释率结合起来，根据设计要求所得到的焊缝组织，可作为选择焊条和焊接工艺的依据。
影响稀释率的因素有：(1)预热的影响预热能提高母材焊接时的起始温度，这时母材易熔且熔深增加，则Ф增大。
(2)焊接参数的影响焊接参数中特别是焊接电流和焊接速度的影响比较明显，图3-1-4为E316-16（Crl8-Nil2-M02型），Ф4mm焊条焊条电弧焊时，焊接电流、焊接速度对稀释率的影响。
由图3-1-4可见，焊接电流越大，稀释率越大；焊接速度越小，稀释率越小。
焊接速度（mm/min）焊接电流/A图3-1-4焊条电弧焊时，焊接电流、焊接速度对稀释率（Ф）的影响(3)焊接方法的影响各种焊接方法的稀释率差别很大，如埋弧焊的稀释率Ф较大，而焊条电弧焊的Ф比埋弧焊小。
各种焊接方法可能得到的稀释率范围如图3-1-5所示。
(4)焊接接头形式的影响图3-1-6为焊条电弧焊时层数和接头形式对口的影响。
堆焊时，上面几层的焊缝中，母材所占的比率急剧降低，第三层口大约为10%—20%，而第四层口仅为5%。
可以这样认为正常规范的焊条电弧焊在奥氏体钢上堆焊时，自第五层以后只考虑堆焊金属的成分就可以了。
同样情况下在珠光体耐热钢上堆焊时，自第四层以后仅存在堆焊金属的成分了。
这是因为奥氏体钢的热导率[λ= 14.65～20.93W/ (m·℃)]远比珠光体钢的热导率[λ=33.49～41.87W/ (m·℃)]小的缘故。
此外，从该图中还可以看出，在对接焊缝中，随着坡口角度的增大，稀释率则减小。
窄坡口的对接焊缝中，稀释率的变化更小，甚至上面几层焊缝，其成分与下面熔敷金属的成分没有明显的区别。
图3-1-5焊接方法对稀释率（Ф）的影响稀释率层数图3-1-6焊条电弧焊层数和焊接接头形式对稀释率口的影响综上所述，焊接电流、焊接速度、焊接方法及焊接接头形式对稀释率都有很大的影响，因此，异种钢焊接时，焊接方法、焊接参数及焊接接头形式的选择与焊条的选择同等重要。
三、不同焊接方法焊接异种金属时的特点大多数焊接方法都可用于异种金属的焊接，但在选择焊接方法及制定工艺措施时，仍应考虑异种金属焊接时的特点。
根据母材和焊接接头不同的要求，熔焊、压焊及其他焊接方法在异种金属焊接中都有所应用，但也都各有其优缺点。
1．熔焊异种金属焊接中应用较多的是熔焊方法，常用的熔焊方法有焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。
为了减少稀释，降低熔合比或控制不同金属母材的熔化量，通常可选用热源能量密度较高的电子束焊、激光焊、等离子弧焊等方法。
为了减小熔深，可以采取间接电弧、摆动焊丝、带状电极、附加不通电焊丝等工艺措施。
但无论如何，只要是熔焊，总有部分母材熔入焊缝而引起稀释，另外，还会形成诸如金属间化合物、共晶体等。
为了减轻这类不利影响，必须控制和缩短金属在液态或高温固态下的停留时间。
然而，尽管熔焊方法和工艺措施不断改进和完善，却仍然难以解决所有异种金属焊接时的问题，因为金属种类繁多，性能要求又多种多样，接头形式又各不相同，许多情况下还需要采用压焊或其他的焊接方法来解决特定的异种金属接头的焊接问题。
2．压焊大多数压焊方法都只将被焊金属加热至塑性状态或甚至不加热，而以施加一定的压力为基本特征。