异种金属的焊接-很实用
2024年浅谈异种金属的焊接
2024年浅谈异种金属的焊接一、异种金属定义异种金属，顾名思义，指的是在化学成分、物理性能以及机械性能等方面存在显著差异的两种或多种金属。
在实际应用中，由于不同金属具有各自独特的优点，异种金属的连接需求应运而生。
这种连接不仅要求保持原有的金属特性，还需要确保连接处的强度和密封性，因此，异种金属的焊接成为一项重要技术。
二、焊接性评估在进行异种金属焊接之前，首先需要对两种金属的焊接性进行评估。
这包括对金属的化学成分、物理性能、机械性能以及热处理性能的全面分析。
通过对比两种金属在这些方面的差异，可以预测焊接过程中可能遇到的问题，并据此选择合适的焊接方法和材料。
三、焊接方法选择异种金属焊接的方法选择需要考虑多种因素，如金属的种类、厚度、结构形式以及焊接要求等。
常见的焊接方法包括电弧焊、激光焊、等离子焊等。
在选择焊接方法时，需要确保焊接过程中的热量输入、熔池形成和冷却速度等参数能够满足异种金属焊接的要求，以获得高质量的焊接接头。
四、焊接材料选用焊接材料的选择对于异种金属焊接的成功至关重要。
在选择焊接材料时，需要考虑母材的化学成分、力学性能以及焊接工艺要求。
通常情况下，焊接材料的成分应介于两种母材之间，以确保焊接接头在性能上能够与母材相协调。
此外，焊接材料的熔点和热膨胀系数等特性也需要与母材相匹配，以避免产生焊接缺陷。
五、焊接工艺参数焊接工艺参数的选择直接影响到焊接接头的质量和性能。
在异种金属焊接中，需要特别关注焊接电流、电压、焊接速度、预热温度等参数的设置。
这些参数的选择需要综合考虑金属的种类、厚度、热导率以及热膨胀系数等因素。
通过合理的工艺参数设置，可以获得良好的焊缝成形和焊接接头性能。
六、焊接接头设计焊接接头的设计对于异种金属焊接同样重要。
在接头设计时，需要充分考虑应力分布、热传递以及变形等因素。
合理的接头设计可以减少焊接过程中的应力集中和变形，提高焊接接头的强度和密封性。
同时，还需要考虑接头的可维修性和可检查性，以便在必要时进行修复或更换。
异种金属焊接方法
异种金属焊接方法哎呀，说起异种金属焊接，这事儿可真是让人头疼又有趣。
你知道，焊接这活儿，就像是给两块金属做媒人，得让它们相亲相爱，融为一体。
但异种金属焊接，这可就复杂了，就像是把猫和狗撮合在一起，得费点心思。
记得有一回，我接了个活儿，要焊接一块铝板和一块钢板。
这俩货，一个软绵绵，一个硬邦邦，要把它们焊在一起，那难度，跟把豆腐和石头煮成一锅汤差不多。
首先，我得准备工具。
焊接机、焊条、防护眼镜、手套，一样都不能少。
那焊条，我得选那种能兼容铝和钢的，不然一焊上去，那金属就得哭爹喊娘了。
我选了一种叫做“铝钢焊条”的玩意儿，这玩意儿就像是万能胶，能粘住各种金属。
接下来，我得把那两块金属清理干净，不能有油污、锈迹，不然焊接的时候，那金属就得闹脾气，不肯好好结合。
我用砂纸把金属表面磨得锃亮，就像给它们洗了个澡。
然后，我得调整焊接机的参数。
这玩意儿，就像是烹饪时的火候，得刚刚好。
铝和钢的熔点不一样，所以电流、电压、速度，都得调得刚刚好，不然要么焊不上，要么焊过头。
开始焊接了，我戴上防护眼镜，手套，像个宇航员一样。
我小心翼翼地把焊条点在铝板上，然后慢慢地移动到钢板上。
那焊条，就像是一根魔法棒，点到哪里，哪里就发出耀眼的火花。
我得控制好速度，不能太快，也不能太慢，不然那焊缝就会像一条蚯蚓，歪歪扭扭的。
焊接过程中，我还得注意观察，看看那焊缝是不是均匀，有没有气泡。
这就像是在做蛋糕，得看着它慢慢膨胀，不能让它塌了。
最后，焊接完成，我得检查一下，看看那焊缝是不是结实。
我用锤子轻轻敲了敲，那焊缝，就像是一块石头，纹丝不动。
这活儿，虽然累人，但是看着那两块金属，从互不相干，到最后紧紧相拥，心里还是挺有成就感的。
就像看着一对恋人，从相识到相爱，最后步入婚姻的殿堂。
所以，异种金属焊接，虽然听起来挺高大上的，但其实，就跟咱们生活中的点点滴滴一样，需要细心、耐心，还有那么一点点的魔法。
异种金属的焊接方法
第15章 异种金属的焊接方法
15.2 异种金属的焊接工艺
15.2.2 钢与铸铁的焊接 实例二：不锈钢与铸铁的焊接
（2）
铸铁与不锈钢的焊接工艺
两种母材金属的被焊接头必须清理干净，去掉油污 和锈斑等，使之露出金属光泽 焊接温度不能超过900℃，如温度过高，在不锈钢 母材金属侧的晶间腐蚀严重
1
2
3
扩散焊时的真空度要高，通常真空度不低于1 3332×10－7MPa
30CrMnSiA钢的屈服点为500MPa，抗拉强度为700MPa，碳当量(质量分数)为0 67％，
焊接性差；30CrMnSiNi2A钢的屈服点为570MPa，抗拉强度为760MPa，碳当量为0 81 ％，焊接性差。
第15章 异种金属的焊接方法
15.2 异种金属的焊接工艺
15.2.1 异种钢的焊接 实例一：异种钢的焊接
第15章 异种金属的焊接方法
15.2 异种金属的焊接工艺
15.2.3 钢与有色金属的焊接 实例三：钢与有色金属的焊接
（1）
钢与铝的焊接实例
(1)产品结构特点
其主要特点： ①铝管壁厚比钢管壁厚大1倍；
②铝管外径比钢管外径大4～10mm；
③铝管内径比钢管内径小4～10mm； ④要求焊接接头高强度和高气密性。
15.2 异种金属的焊接工艺
15.2.3 钢与有色金属的焊接 实例三：钢与有色金属的焊接
（2）
低碳钢与纯铜的埋弧焊
(2) 焊丝位置 为使铜充分熔化，焊丝必须偏向铜一侧，如图15-8所示。
第15章 异种金属的焊接方法
15.2 异种金属的焊接工艺
15.2.3 钢与有色金属的焊接 实例三：钢与有色金属的焊接
第15章 异种金属的焊接方法
异种金属的焊接
异种金属的焊接本文分析了异种金属焊接的研究现状、应用和发展趋势，旨在为异种金属焊接研究提供帮助。
焊接是现代工业生产中的重要金属加工工艺方法，广泛应用于造船、航空、航天、汽车工业和机械制造等领域。
随着科学技术的发展，异种金属的焊接技术发展越来越快，质量要求也越来越高。
因此，研究异种金属的焊接工艺技术已成为焊接领域的一种发展趋势。
1.异种金属的焊接研究现状1.1 铝钢异种金属焊接研究现状近年来，汽车工业为了节约燃料、保护环境、不断努力减轻汽车重量，对汽车材料提出了更高的要求。
增加铝材的使用量是其中的重要措施之一。
因此，在汽车工业生产中，采用“钢+铝”双金属焊接结构成为汽车轻量化的首选方案，这必然涉及到铝和钢两种材料之间的连接。
目前，应用于铝和钢连接的焊接方法主要有压焊、钎焊、熔焊、扩散焊、电弧焊、激光焊和磁脉冲焊等。
铝钢之间的焊接一直是焊接领域的难点和热点问题，其中脆性金属间化合物的生成是影响接头性能的主要因素。
压力焊和钎焊由于基体可以在焊接过程中保持固态，同时焊接热输入容易控制，因此接头的性能一般不受限于金属间化合物的厚度，比较适于铝钢之间的焊接。
但是这种焊接方法效率较低，对工件的尺寸和形状有特殊的要求，不适于大批量生产。
熔焊方法比较灵活，效率较高，但是金属间化合物又成为不可避免的附加产物。
虽然采用熔钎结合的方法已经获得了很好的效果，但是对于金属间化合物的生长动力学以及如何促进铝合金熔体润湿钢板表面等方面还没有系统研究，因此，解决上述问题对于促进高效的焊接方法在铝钢焊接中的应用具有重要的意义。
1.2 铜钢异种金属焊接研究现状采用钢和铜复合零部件因在性能与经济上优势互补，具有广阔的应用前景。
世界各国的研究者对铜和钢的焊接进行了实验和理论分析，目前常用的焊接方法有熔焊、压焊、钎焊和熔焊-钎焊等。
不需要删除明显有问题的段落。
每种焊接方法都有其独特的特点和适用范围。
其中，冷金属过渡焊接是一种相对较新的焊接方法，具有广阔的应用前景。
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）
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。
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
异种金属的焊接
二、焊接方法
焊条电弧焊；
气体保护电弧焊；
手工钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面；（重要的高压管道）
三、预热温度和层间温度
焊前预热（定位焊、正式焊），温度根据珠光体耐热钢的要求选择。
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，且多层焊时层间温度不能低于预热温度，并一直 要保持到焊接结束。
四、焊接材料和坡口
焊接材料选择：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。
坡口的选择原则：珠光体耐热钢的熔合比越小越好。
目的：减少热影响区淬硬的马氏体组织，避免或出现冷裂纹。
五、焊后热处理
为了减少焊接接头的残余应力，消除延迟裂纹，改善焊接接头 的力学性能，防止在使用过程中产生变形，焊后必须进行回火 处理。 焊后热处理的温度要以珠光体耐热钢为基准。
6.珠光体耐热钢与低合金钢的焊接
一、焊接性
主要问题：焊接接头的热影响区或熔合区容易产生冷裂纹。 应对措施：
①选择合理的结构形式；（避免焊接接头应力过于集中，减少T形和十字 接头的焊接结构）
②严格控制氢的来源；（严格清理、清洗焊丝，烘干焊剂和焊条，选择低 氢型焊条，彻底清理坡口两侧15mm内的油污、铁锈和油漆）
4）焊接热输入
为了减小淬硬倾向和消除冷裂纹，使氢溢出，可采用较大的热输 入（线能量）。即在电弧电压不变的情况下，采用较大的焊接电 流和较慢的焊接速度。
5）焊后热处理
根据低合金钢决定是否需要焊后热处理。
对于强度等级大于500MPa、具有延迟裂纹倾向的低合金钢来说， 焊后应及时进行高温回火，使氢扩散析出。
309焊丝用途
309焊丝用途309焊丝可是个超有趣又超实用的小玩意儿呢！一、在焊接异种金属方面的用途。
309焊丝在焊接异种金属的时候，那可真是个得力小助手。
比如说，当我们要把不锈钢和碳钢这两种不同的金属焊接在一起的时候，309焊丝就闪亮登场啦。
就像给它们俩当一个超级友好的“红娘”，把它们紧紧地连接起来。
不锈钢和碳钢的脾气可不一样，一个比较“娇贵”，一个比较“粗犷”，但是309焊丝可不管这些，它就像有魔法一样，能让这两种金属完美地融合在一起，形成一个牢固的焊接接头。
这在很多工业设备的制造中特别有用，像一些化工设备，可能一部分是不锈钢材质的，另一部分是碳钢的，309焊丝就能让整个设备稳稳当当的，不会因为焊接不好而出现泄漏之类的问题。
二、在修复磨损部件中的用途。
你知道吗？309焊丝还能给那些磨损的部件来个“大变身”。
比如说，有些机器的零件，用久了就会被磨损得坑坑洼洼的，就像人脸上长了痘痘一样难看又影响功能。
这时候，309焊丝就像是一个美容师，拿着它的“魔法棒”（焊接工具），在磨损的地方进行修补。
它可以在磨损的金属表面重新堆积一层金属，让这个零件又重新变得光滑平整，就像给这个零件做了一个超级有效的“皮肤修复手术”。
而且309焊丝修补后的部件，强度还很不错呢，能够继续在机器里好好工作，就像一个病好了的人又重新活力满满地投入到工作中一样。
三、在建筑装饰领域的用途。
在建筑装饰这个大舞台上，309焊丝也有自己的一席之地。
那些漂亮的不锈钢栏杆、扶手之类的，很多时候都离不开309焊丝的功劳。
比如说，在安装不锈钢栏杆的时候，需要把一节一节的栏杆焊接起来，309焊丝就能保证这些焊接处既牢固又美观。
它就像一个隐藏在幕后的小工匠，默默地把每一个部分都连接得恰到好处。
而且在一些建筑装饰的异形结构焊接中，309焊丝也能轻松应对。
就像在做一件艺术品一样，它能根据设计师的想法，把各种形状奇特的不锈钢部件完美地焊接在一起，让整个建筑装饰看起来更加高端大气上档次。
异种钢的焊接
焊缝金属的强度和塑性，则应该选用塑性较好的 焊接材料。 2.在许多情况下焊缝金属性能只需要符合两种母 材的一种，即认为技术要求。 3.焊接材料应具有良好的工艺性能，焊缝成型美 观。 4.焊接材料应经济、易得。
异种钢焊接工艺要点:
（主要解决熔合线附近的金属韧性下降的问题） 1.异种钢焊接接头的设计，应有助于焊缝稀释率的
1、焊接方法选择
这类异种钢焊接时，选择焊接方法，除考虑生产和 具体条件外，关键是控制 熔合比，焊接时尽量减小熔合 比，以降低对焊缝的稀释作用。使用奥氏体钢或镍基合 金填充金属焊接或堆焊时，各种焊接方法可得到不同的 熔合比范围。
表1-19奥氏体不锈钢与珠光体钢焊接方法熔合比及特点 比较
序号 1 2 3 4 5
减小，应避免在某些焊缝中产生应力集中。较厚 对接时宜用X形坡口或U形坡口。 2.焊接电流、焊条直径、焊接速度、焊条摆动方式 及焊接层数的选择，应以减少母材金属的熔化和 提高焊缝的堆积量为主要原则。 3.当被焊的两种钢之一是淬硬钢时必须预热，预热 温度应根据焊接性差的一方选择。 4.复杂结构应先分件组装焊接，然后 再整体拼装焊 接比整体组装焊接好
既要满足异种钢焊接质量（尽可能减小熔合 比防止裂纹产生），又要尽可能考虑效率和经济。
优先选择焊条电弧焊（焊条种类多，适应性 强。珠光体钢与高铬马氏体钢焊接可采用二氧化 碳焊；高合金异种钢焊接一般氩弧焊;简单异种 钢构件可采用扩散焊、钎焊等
异种钢焊接材料选择原则:
要求焊缝金属力学性能及其他性能不低于母材中 的较低的一侧的指标。
H1Cr26Ni21 0.18 1.40 0.54 26.2 18.80 27.01 24.90 e
（1）采用H1Cr19Ni9焊丝
异种金属焊接时的焊接材料和焊接方法选择
异种⾦属焊接时的焊接材料和焊接⽅法选择⼀、熔合区的特点异种⾦属焊接时，在母材和焊缝之间有⼀个成分和母材或焊缝都不相同且往往介于两者之间，实际上形成了化学成分的过渡层(图3-2-1)。
如果焊条（或焊丝）成分和母材成分，或者两种母材的成分相差很⼤时，熔合区的性能将对焊接接头的性能有着很⼤的影响。
所以，在选择焊接材料和确定焊接⼯艺时，不仅要考虑焊缝⾦属本⾝的成分和性能，还要考虑熔合区成分和性能。
虽然熔合区的厚度极⼩，通常只有⼏个晶粒，或者更⼩，但它对接头的性能影响却是很⼤的。
实际上熔合区可分为未混合区和半熔化区。
如果焊缝⾦属和母材⾦属化学成分差别愈⼤，愈不容易充分混合，则熔合区越明显。
熔合⽐和稀释率⾼时，熔合区也更明显。
熔合区⾦属液体存在时间越长，或液体⾦属流动性越好，则成分越均匀，熔合区会有所减⼩。
熔合区成分的不均匀性，可通过调整焊接参数、热处理⼯艺来进⾏适当的改善。
图3-2-1化学元素的含量在过渡区的分布1—化学元素在母材中的含量⼤于在焊缝中的含量时的理论分布曲线2—化学元素在母材中的含量⼩于在焊缝中的含量时的理论分布曲线3—实际分布曲线⼆、异种钢焊接时焊接⽅法的选择原则⼤部分的焊接⽅法都可以⽤于异种钢的焊接，只是在焊接参数及措施⽅⾯需适当考虑异种钢的特点。
在选择焊接⽅法时，既要保证满⾜异种钢焊接的质量要求，⼜要尽可能考虑效率和经济。
在⼀般⽣产条件下使⽤焊条电弧焊最为⽅便，．因为焊条的种类很多，便于选择，适应性强，可以根据不同的异种钢组合确定适⽤的焊条，⽽且焊条电弧焊熔合⽐⼩。
堆焊可以降低熔合⽐。
埋弧焊则⽣产效率⾼。
焊接⾦相组织不同的钢，如珠光体钢和奥⽒体钢焊接时，还应考虑尽量使⾦属熔化量降到最⼩限度，即尽可能地降低熔合⽐，以防⽌过渡区出现脆性的淬硬组织和裂纹等缺陷。
不同的珠光体钢焊接以及珠光体钢与⾼铬马⽒体钢焊接，采⽤⼆氧化碳⽓体保护焊，具有⼴泛实⽤性。
⾼合⾦异种钢焊接⼀般采⽤惰性⽓体保护焊，⼀般薄件采⽤钨极氩弧焊，厚件采⽤熔化极惰性⽓体保护焊。
异种金属焊接的经典常识
异种金属焊接的经典常识一、异种金属焊接存在的问题异种金属焊接所存在的一些固有问题阻碍了它的发展，如异种金属熔合区的构成和性能，异种金属焊接结构的破坏多半发生在熔合区，由于靠近熔合区各段上焊缝结晶特点不同，又易形成性能不好的、成分变化的过渡层。
另外，由于处在高温的时间长，这一区域的扩散层会扩大，会进一步使金属的不均匀性增加。
而且异种金属焊接时或焊后经热处理或经高温运行后，经常发现低合金一侧的碳通过焊缝边界向高合金焊缝中“迁移”的现象，分别在熔合线两侧形成脱碳层和增碳层，在低合金一侧母材形成脱碳层，在高合金焊缝一侧形成增碳层。
防碍和阻止异种金属结构的使用和发展主要表现在以下几个方面：1、在室温下，异种金属焊接接头区的机械性能（如拉伸、冲击、弯曲等）一般优于被焊母材的性能，但高温下或高温长期运行后，接头区的性能劣于母材。
2、在奥氏体焊缝与珠光体母材之间存在一个马氏体过渡区，该区韧性较低，是一个高硬度脆性层，也是导致构件失效破坏的薄弱区，它会降低焊接结构的使用可靠性。
3、焊后热处理或高温运行过程中碳迁移会导致在熔合线两侧分别形成增碳层和脱碳层。
一般认为脱碳层由于碳的减少而导致该区域组织、性能发生较大变化(一般是劣化)，从而使得该区域容易在服役过程中发生早期失效。
很多服役中的高温管线或者试验中的高温管线的失效部位都集中在脱碳层。
4、失效与时间，温度和交变应力等条件有关。
5、焊后热处理不能消除接头区的残余应力分布。
6、化学成分的不均匀性。
异种金属焊接的时候，由于焊缝两侧的金属和焊缝的合金成分有着明显的差别，焊接过程中，母材和焊材都会熔化并相互混合，混合的均匀程度随着焊接工艺的改变而改变，而且焊接接头不同的位置，混合均匀程度也有很大差异，这就造成了焊接接头化学成分的不均匀性。
7、金相组织的不均匀性。
由于焊接接头化学成分的不连续，经历了焊接热循环后，焊接接头各个区域出现不同的组织，往往在某些区域出现极其复杂的组织结构。
钢铝异种金属焊接方法
钢铝异种金属焊接方法本文旨在介绍钢铝异种金属焊接的四种主要方法，包括熔化焊、压力焊、钎焊和其他焊接方法。
每种方法都有其原理、分类和应用，旨在提供读者对钢铝异种金属焊接工艺的全面了解。
1.熔化焊熔化焊是指将金属加热至熔化状态，然后进行焊接的过程。
这种方法适用于不同金属之间的焊接，尤其是钢铝异种金属的焊接。
熔化焊的主要优点是能够实现高强度连接，且适用于大型构件的焊接。
在钢铝异种金属焊接中，熔化焊的原理是将钢和铝加热至熔化状态，然后混合在一起。
由于钢和铝的熔点不同，因此需要选择适当的焊接工艺以避免产生裂纹。
常见的熔化焊方法包括电弧焊、激光焊和电子束焊等。
2.压力焊压力焊是指通过施加压力来完成的焊接过程。
这种方法适用于不同金属之间的焊接，尤其是那些具有高导热性或高熔点的金属。
压力焊的主要优点是能够实现高效率连接，且适用于薄板和管道等小型构件的焊接。
在钢铝异种金属焊接中，压力焊的原理是将钢和铝放置在一起，然后施加压力使它们紧密接触并产生塑性变形。
在这个过程中，原子之间的相互作用使得钢和铝相互扩散并形成冶金结合。
常见的压力焊方法包括摩擦焊、超声波焊和爆炸焊等。
3.钎焊钎焊是一种利用低熔点钎料来实现金属连接的焊接方法。
这种方法适用于不同金属之间的焊接，尤其是那些具有高热导率和相似熔点的金属。
钎焊的主要优点是能够实现高可靠性连接，且适用于精密部件的焊接。
在钢铝异种金属焊接中，钎焊的原理是将钢和铝用低熔点的钎料夹在中间，然后加热钎料使其熔化并填充钢和铝之间的间隙。
在这个过程中，钎料与钢和铝相互作用并形成冶金结合。
常见的钎焊方法包括火焰钎焊、感应钎焊和真空钎焊等。
4.其他焊接方法除了上述三种主要的焊接方法外，还有一些其他的焊接方法也可以用于钢铝异种金属的焊接。
例如电阻焊、电子束焊等。
这些方法在某些特定的应用场景下具有独特的优势。
例如电阻焊适合于大批量生产的薄板零件焊接；电子束焊则可以实现高强度、高质量的焊接接头。
电阻焊的原理是将钢和铝通过电极施加压力并通电，利用电流的热效应使金属加热至熔化或塑性状态实现连接。
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。
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2 金属塑料;
3 金属-金属间化合物.
异种金属的焊接性
•
(1)物理性能差异带来的焊接问题
1)熔点
熔焊时，两种母材都须熔化，若两者熔化温度接近 (相差100℃以内)，通常的焊接方法和工艺都能顺利进 行。两者熔化温度相差很大时，就会因它们熔化不同 步，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。此外，熔点高的金属凝固和收缩时， 会使出处于部分凝固和薄弱状态的低熔点金属产生应 力，导致裂纹。
(9) 焊缝缺陷以及再热裂纹;
(10) 接头存在残余应力; ( 11) 启动、停机(加载、卸载) 产生的温度、应力循环; (12) 热膨胀装配不合理、振动和自重产生的系统内部 应力;
(13) 超温、超载。
上述诸多因素中, 由于组织、性能的差异而产生的失 效是应考虑的主要方面, 一些外在因素是值得注意的 “后天”因素。
(3)不同奥氏体钢的焊接
各种奥氏体钢无论如何组合，几乎都可以用各种 焊接方法进行焊接。因为具有单相奥氏体组织的钢在 任何温度下不会发生相变，而且这种组织具有良好的 塑性和韧性。
目前仍以焊条电弧焊焊接不同奥氏体钢组合的为多， 除了焊条电弧焊适应性强外，奥氏体钢焊条的品种多， 能满足不同组合的需要。它们主要是奥氏体的耐酸、 耐热和热强钢之间组合的焊接。
(2)不同的铁素体钢和铁素体—马氏体钢的焊接
这类钢中含有强烈的碳化物形成元素铬，且含量 较高。焊接时要防止焊接熔池受大气作用，避免合金 元素氧化烧损，宜选用低氢型焊条。 当焊接纯铁素体钢时，防晶粒过分长大使接头韧 性下降。低碳的铁素体钢焊前可不预热，但焊接线能 量应尽量低，层间温度在100℃以下。含碳量较高的铁 素体钢其组织中有相当数量的马氏体，焊接时要注意 近缝区马氏体脆化而引起裂纹。 通常是焊前须预热，焊后立即高温回火。也可以 采用奥氏体钢焊缝。但这时焊缝金属的强度大大低于 母材，须慎重。
设法避免或控制金属间化合物的形成，由于金属间 化合物形成一般需要一定孕育时间，而且和温度有 关。若能采用在较低的温度下焊接或加热时间很短， 就有可能不产生金属间化合物。
所以异种金属大多数的组合，选用固态焊接方 法比用熔化焊接方法更易实现。
两金属在液态、固态都不相溶解，又不形成金 属间化合物，则在液态时便会按比重分层，冷却时 各自独立结晶。这类的金属组合是不能直接焊接的。 需要对这种金属焊接时，只能寻找与这两者都只有 相溶性的第三种金属作中间层(过渡层)进行焊接。
在奥氏体焊缝的异种钢的失效接头中, 可以看到晶间断 裂的特征 , 这说明已涉及到高温晶界滑移的蠕变孔洞的 变形机理。在低应力的情况下, 蠕变孔洞在原始奥氏体 的晶界上形核, 并且聚集长大, 最后导致蠕变损伤。
异种钢焊接接头由于发生碳迁移, 形成碳浓度梯度的 起伏, 即通常所说的脱碳层和增碳层, 其物理和化学性能 受到很大影响。因此, 对碳迁移现象的研究引起了广泛 的重视。 碳迁移是异种钢接头运行中的一个重要现象, 越过 焊缝界面的碳迁移被认为是影响接头寿命的一个重要因 素。采用镍基填充金属虽然可有效地抑制碳迁移, 但也 同样存在着碳迁移现象; 在铁素体中使用稳定化元素对 阻止碳迁移是有效的, 但不容易采用, 而且对长期运行也 不完全有效。
影响异种钢接头失效的因素很多, 失效的主要原因至今 还没有形成统一的认识, 各国研究结果归纳如下: (1) 材料之间的热膨胀系数差别太大; (2) 由于碳迁移在低合金钢侧热影响区产生脱碳带;
(3) 材料之间的蠕变不匹配;
(4) 有害元素在热影响区晶界偏析; (5) 铁素体钢热影响区的蠕变脆性和回火脆性; (6) 热影响区产生碳化物, 这种碳化物促使裂纹成核; (7) 在铁素体钢一侧靠近焊缝界面产生氧化缺口, 减少了 有效截面积, 造成应力集中; (8) 铁素体钢焊缝界面附近贫铬, 形成氧化缺口, 裂纹形 核扩展;缺口, 裂纹形核扩展; (9) 焊缝缺陷以及再热裂纹; (10) 接头存在残余应力;
4)所形成的焊缝金属，在使用各条件下其强度和塑性 至少与两母材中的一种相同；其耐腐蚀性能也应等于 或超过两母材的耐蚀性能。 在具体选择中遇到两种母材熔化温度相差很大时，宜 选择常用于焊接低熔点母材的哪种填充金属。如果用 了高熔点填充金属就可能受到低熔点母材的过分稀释； 当两母材线膨胀系数相差较大，除了选用线膨胀系数 介于两母材之间的填充金属外，也可以考虑选用具有 高塑性的填充金属，缓解因温度变化时所产生的热应 力。
近年来, 国内、外多次发生异种钢焊接接头的断裂 失效事故。异种钢接头的早期失效是一个世界性的问 题, 即使采用镍基材料, 接头往往也达不到设计寿命。
在我国, 电站锅炉由于采用A/F 异种钢接头历史比较短, 异种钢早期失效的报导并不多,但也有一部分电厂的异 种钢接头在较短运行时间内频繁爆漏. 河南首阳山电厂300 MW 锅炉过热器SA 2132TP347H 与12Cr2MoVWV T iB 异种钢接头在168 h 试运行后1 个月内连续3 次发生爆管。 异种钢接头高温运行早期失效原因
• 4)磁场作用
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。
(2)异种金属的相溶性
• 异种金属之间能否进行焊接，决定于这两种 金属在焊接条件下．它们合金元素之间的相 互作用。 • 当两种金属元素之间不但在液态而且在固 态下都互相溶解，能形成一种新相——固溶 体，那么这两种金属元素之间便具会了冶金 学上的“相溶性”，原则上是可以焊接的。
奥氏体钢与铁素体奥氏体钢之间的焊接
• 在奥氏体异种钢材之间焊接时，对焊接材料的选择
首先必须考虑到奥氏体钢焊接时在合金成分与最佳 含量略有出入情况下就容易产生裂纹这一重要因素。
•
焊接材料:
第一类属于最常用的奥氏体钢，铬高于镍，可以用
工艺性最好的奥氏体铁素体焊接材料进行焊接；
(例如lCrl8Nil0Ti，1Crl6Nil4M02，它们处在状态图中 A和B点)，则可以选用奥氏体铁索体焊接材料。此时， 焊缝成分中的主要合金元素要比熔敷金属中的相对少 些。所以在通常每材的焊接熔透深度下，就可以使焊 缝中保证具有奥氏体－铁索体组织。 第二类钢奥氏体含量提高了，镍的含量超过了铬，因 而就不能再用奥氏体铁素体焊接材料进行焊接了。
举例：电站用奥氏体钢管异种钢焊接研究现状
奥氏体不锈钢与铁素体型耐热钢异种金属的焊接 研究， 近20 年来取得了较大的进展。随着火力发电机 组容量和参数的提高, 电站锅炉对流管束高温段正越来 越多地选用奥氏体铬镍不锈热强钢， 从经济角度考虑， 其低温段仍然沿用铁素体型低合金铬钼耐热钢。因此, 火力发电机组中随着各个部位工作温度的不同, 相应地 需要使用各种不同化学成分和组织结构的钢材, 必然会 遇到异种钢的焊接问题。
黑色白色金属焊接
指非合金钢或低合金钢与不锈钢之间的 连接。 珠光体钢、铁索体和铁素体—马氏体钢 以及奥氏体钢； 奥氏体—铁素体钢与奥氏体钢。
(1)不同珠光体钢的焊接
碳(或碳当量)是决定珠光体钢在焊接时淬 火倾向的主要因素，一般按异种钢中碳（或碳 当量)最小的钢来选择焊接材料。 对于与高温工作的铬钼耐热钢焊接时，为 了保证接头的热强性，则选用耐热的焊接材料。 焊前是否预热，视异种钢中碳(或碳当量)最高 的钢及厚度来决定。
(2)焊接材料
对填充金属的要求： 1)能够承受母材的稀释而不产生裂纹、气孔、夹 杂物以及有害的金属间化合物； 2)形成的焊缝金属其组织和性能保持稳定。在使用 条件下不会产生元素的迁移，脆性相析出等不良现 象； 3)具有与母村相适应的物理性能。如线膨胀系数介 于两母材之间；热导率和电导率尽可能相近等；
异种金属的焊接
按工程实际需要，组合是多样的 异种金属焊接的组合类型 若按材料种类组合类型: • 1)异种钢的焊接。又称异种黑色金属的焊接。如 珠光体钢和奥氏体钢组合的焊接等。 • 2)异种有色金属的焊接。 如铜和铝之间的焊接等。 • 3)钢和有色金属的焊接。如钢和铝的焊接等。 目前异种材料焊接方面还有 1 金属-陶瓷;
• 2)热导率和比热容
两种金属热导率和比热容相差很大时，会导致热 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。 • 3)线膨胀系数 线膨胀系数差别较大的异种金属焊接在一起时， 由于彼此间冷却收缩不一致，便会引起较大的 焊接应力，严重时能导致焊接裂纹。
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当有限固溶体的溶质金属量超过了溶解度(达饱和)， 就可能出现两种情况：
• 在该固溶体中析出另一种固溶体，从而形成两相混 合物； •在该固溶体中析出金属间化合物。 金属间化合物的性质硬而脆，常称脆性相，它不能用 于连接金属，在焊缝金属不希望出现这种组织。如果 在固溶体焊缝中出现了金属间化合物，则接头的塑性 和韧性下降.影响程度决定于它的类型，数量、形态及 其分布。 若焊缝中金属间化含物越多，且在晶界上呈网状 分布，则接头的性能就越差。
例如，电阻点焊、缝焊、超声波焊等必须采用搭接接头； 摩擦焊时工件之间要产生相对高速旋转，至少有一个工 件能转动：爆炸焊只适用于较大面积的连接等。压焊的 应用范围受到很大限制.
3)钎焊 是异种金属常用的焊接方法。钎料与母材之间 就是异种金属的焊接。其特点是两母材都不熔化，熔化 的是熔点比母材低。
4)熔焊—钎焊 这是一种为了解决异种 金属间没有相溶 性或易生成金属间化合物时采取的一种焊接技术。实质 是在一个异种金属接头上对最难焊接的金属采取钎焊， 易焊接的金属采取熔焊。简易的作法是先钎焊，后熔焊。 ５）扩散焊
在异种金属熔焊中，经常采用减少稀释的方法 是堆 焊过渡层(又叫隔离层)法。
2)压焊
大多数压焊方法是对母材加热至塑性状 态或不加热，在一定压力下完成焊接的，一 般个存在稀释问题。其中冷压焊、超声波焊、 扩散焊等方法在接头处温度低，一般也不发 生金属间化合物，这对异种金属焊接很有利。 如闪光对焊、摩擦焊等，其结合面焊接时发 生熔化，但在顶锻阶段便把局部熔化的金属 或金属间化合物挤压出去了。只有电阻点焊 和缝焊的焊缝上有熔核存在。 压焊最大缺点 是对焊接接头有一定要求。