常用异种金属间的可焊性
异种金属焊接
异种金属焊接技术何康生、曹雄夫编著机械工业出版社1986年10月第一版随着现代工业的发展，对结构和材料的要求越来越高，如造船和海洋工程要求解决大面积拼板、大型立体框架结构自动焊及各种低合金高强钢的焊接问题；石油化学工业要求解决各种耐低温及耐各种腐蚀性介质压力容器的焊接问题；航空航天工业中要求解决铝、钛等轻合金结构的焊接问题；重型机械工业中要求解决大截面构件的拼接问题；电子及精密仪表制造工业要求解决微精密焊件的焊接问题。
工业产品的结构调整及技术进步对焊接技术提出了更高的要求，同时也促进了传统焊接工艺的变革与新型焊接技术的开发与应用。
优质、高效、节能的现代焊接技术正逐步取代能耗大、效率低和工作环境差的传统焊条电弧焊焊接工艺，焊接技术结构性的转变必将对装备制造业技术水平与生产能力的提升发挥更加重要的作用。
现代化动力机械、化工和石油加工设备以及多种食品的许多零部件，都要在高温、巨大的载荷、强烈浸蚀性介质、电磁场或放射性环境中长期工作。
因此，用来制造这些零部件的材料，必须是满足上述要求的特殊材料，如高合金钢、有色金属以及专用合金等。
显然，如果整个设备和仪器都采用贵重材料制造，不但会使生产工艺过程大为复杂化、显著提高设备和仪器的造价、更重要的是满足不了使用要求。
此外，运载火箭、航天器、超音速飞机、现代化的潜艇等部门的发展更与材料性能紧密相关，这些部门要求使用的材料在低温和高温下有很高的比强度，以及在振动和高速运行时，具有足够的强度和寿命，以保证长期工作的可靠性。
目前对所有材料的性能分析表明，单独使用任何一种材料都不能同时满足上述的全部要求。
通常，任何一种构件在使用过程中，其各部分所承受的载荷并不一致，一部分零件的工作条件较差，可能接近许用应力的极限值，而另一部分零件的工作条件可能只承受很小的应力。
显然，在这种场合下，应用异种金属焊接结构就比较合理。
把异种金属零件连接成一个整体部件，焊接常常是最好的方法。
有时也可以采用钎焊，但接头的强度和耐腐蚀等性能往往受到钎料性能的限制，不容易满足较高的使用要求。
可焊性
一般来说是含碳量影响金属的可焊性：
普通名字碳含量应用可焊性
工业纯铁最大0.03% 镀锌和深度引长非常好
低碳钢最大0.15% 焊条，各种形状的板，非常好
低碳钢0.15%-0.30% 各种结构形状的板和条好
中碳钢0.30%-0.50% 机器零部件中等（预热且经常要求后热）
高碳钢0.50%-1.00% 弹簧，模具，铁轨低（没有适当的预和后热很难焊接）当然还有其他因素，像硫、铬等…一般情况下铁基金属你就记住含碳量影响且随含碳量增高，可焊性降低就可以了~
钢铁中均含有少量合金元素和杂质的铁碳合金，按含碳量不同可分为：
生铁――含C为2.0～4.5％
钢――含C为0.05～2.0％
熟铁――含C小于0.05％
碳量多少是区别钢铁的主要标准。
生铁含碳量大于2.0％；钢含碳量小于2.0％。
生铁含碳量高，硬而脆，几乎没有塑性。
但是以含碳量来说明硬度是不对的,这和内部结构有关系.如铁素体\奥氏体,渗碳体,珠光体等.
实际应用中如果需要高的硬度,那么肯定是需要通过渗碳淬火或者氮化等热处理的。
含碳量增加，淬火后硬度增加。
含碳量约为0.6时，硬度达到极大值。
第一章+异种金属的焊接性(3)概论
焊接中,焊接接头中的各种物理化学反应是在 温度和化学成分都处于极不平衡的特定条件下 进行的，引起两方面的后果: 1.在焊接区内产生各种类型的缺陷，使焊接接 头丧失其连续性； 2.即使没有产生缺陷，也可能降低了某些必要 的性能，影响焊接结构的使用寿命。
因此，单从金属本身固有的基本成分和 性能，还不足以判断它在焊接时出现什 么问题，也不能直接表明焊后接头性能 是否满足使用要求。这样就要求人们从 焊接的角度来分析研究金属某些特有的 性能——焊接性。
例如结构刚度过大或过小，断面突然变化，焊接接头 的缺口效应，过大的焊缝体积以及过于密集的焊缝数 量，都会不同程度地引起应力集中，造成多向应力状 态而使结构或焊接接头脆断敏感性增加。因此，结构 设计因素也是影响焊接性的重要因素。
❖ 在设计焊接结构时，应尽量使接头处于刚度、拘束度 较小的状态，以便焊缝能较为自由地收缩，防止裂纹， 改善材料的焊接性。
焊接冷裂纹敏感系数 除碳当量外，考虑到焊缝含氢量和接头拘束度
2）利用物理性能分析 金属的熔点、导热系数、密度、线胀系数、热容量等
因素、都对热循环、熔化、结晶、相变等过程产生影响， 从而影响焊接性。
3）利用化学性能分析 考虑焊缝金属被有害元素侵害的倾向性，如铝、
钛合金与氧的亲和力较强，在焊接高温下极易氧化因而 需要采取较可靠的保护方法，如：惰性气体保护焊，真 空中焊接等，有时焊缝背面也需要保护。
各种焊接方法对焊接区的保护方式不同，其保护效果和 保护下的接头质量就有差别，因此保护方式对焊接性也 有影响。
工艺措施对防止焊接接头产生缺陷，提高接头使用性 能至关重要：
工艺措施
焊前预热 焊后缓冷 焊后热处理 后热 合理装配焊接顺序
3）结构设计因素（结构和接头形式、焊缝布置）
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。
常用异种金属间的可焊性
常用异种金属间的可焊性1.碳钢铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性好锌:未经试焊镉:未经试焊锡:未经试焊铅:未经试焊钼:焊接性好镁:未经试焊铝:焊接性好紫铜:焊接性好青铜:焊接性好黄铜:焊接性好镍铜合金:焊接性好镍铬合金:焊接性好镍:焊接性好不锈钢:焊接性好碳钢:焊接性好2.不锈钢铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性不好镉:焊接性不好锡:焊接性不好铅:未经试焊钼:焊接性好镁:未经试焊铝:不能焊接紫铜:焊接性好青铜:焊接性好黄铜:焊接性好镍铜合金:焊接性好镍铬合金焊接性好: 镍:焊接性好不锈钢:焊接性好3.镍铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性不好镉:不能焊接锡:不能焊接铅:未经试焊钼:焊接性好镁:未经试焊铝:焊接性尚好,但焊缝脆弱紫铜:焊接性好青铜:焊接性好黄铜:焊接性好镍铜合金:焊接性好镍铬合金:焊接性好镍:焊接性好4.镍铬合金铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性不好镉:焊接性好锡:焊接性好铅:焊接性不好钼:焊接性好镁:未经试焊铝:焊接性不好紫铜:焊接性好青铜:焊接性好黄铜:焊接性好镍铜合金:焊接性好镍铬合金:焊接性好8.紫铜铬钢:不能焊接镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性不好锌:焊接性好镉:不能焊接锡:不能焊接铅:未经试焊钼:焊接性不好镁:焊接性好铝:焊接性好紫铜:焊接性好9.铝铬钢:未经试焊镀锡铁皮:未经试焊镀锌铁皮:未经试焊锌:未经试焊镉:未经试焊锡:未经试焊铅:未经试焊钼:未经试焊镁:焊接性好铝:焊接性好10.镁铬钢:未经试焊镀锡铁皮:未经试焊镀锌铁皮:未经试焊锌:未经试焊镉:未经试焊锡:未经试焊铅:未经试焊钼:未经试焊镁:焊接性好11.钼铬钢:未经试焊镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性不好锌:焊接性不好镉:焊接性好锡:焊接性好铅:未经试焊钼:焊接性不好12.铅铬钢:未经试焊镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性不好镉:焊接性好锡:焊接性好铅:焊接性好13.锡铬钢:未经试焊镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性不好镉:焊接性好锡:焊接性好14.镉铬钢:未经试焊镀锡铁皮:焊接性不好镀锌铁皮:焊接性不好锌:未经试焊5.镍铜合金铬钢:焊接性不好镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性尚好,但焊缝脆弱镉:焊接性好锡:焊接性好铅:焊接性不好钼:焊接性好镁:未经试焊铝:焊接性不好紫铜:焊接性好青铜:焊接性好黄铜:焊接性好镍铜合金:焊接性好6.黄铜铬钢:焊接性不好镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性尚好,但焊缝脆弱镉:焊接性好锡:焊接性好铅:不能焊接钼:不能焊接镁:焊接性不好铝:焊接性不好紫铜:焊接性好青铜:焊接性好黄铜:焊接性好7.青铜铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性尚好,但焊缝脆弱镉:焊接性好锡:焊接性好铅:未经焊试钼:不能焊接镁:未经试焊铝:焊接性尚艰,但焊缝脆紫铜:焊接性好青铜:焊接性好黄铜:焊接性好镉:焊接性好15.锌铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性好16.镀锌铁皮铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好镀锌铁皮:焊接性好17.镀锡铁皮铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好18.铬钢铬钢:焊接性好。
异种金属的焊接性问题阐述
异种金属的焊接性问题阐述一、绪论目前对于异种金属合成的发展，铝和钢的焊接也成为机械制造业中的重点与难点，由于不同金属性能的差别，导致异种金属的焊接具有较大的难度性。
钢和铝的连接方式有粘接与机械连接两种，粘接的使用比较局限，不适用于超强度的焊接要求，适合对接头强度要求低的焊接过程；而机械焊接能实现较高的接头焊接强度，但是不能保证良好的气密性，而且机械连接一般会留下连接痕迹[1]，对于要求精密的金属部件，这种方法显然不适合。
为了实现异种金属的合成，达到最佳的金属性能，降低金属制造成本，近年来，广大研究人员正在对异种金属焊接技术进行研究与探索，本文就异种金属焊接技术的相关方法与问题进行了论述。
二、铝钢异种金属的焊接性在各种加工制造行业中，铝合金的质量轻、耐腐蚀性强、延展性较高[2]，成为目前广泛应用的一种轻金属，而钢是机械加工行业中使用最普通的金属，在工业建设中扮演着重要的角色。
近年来，以铝、铝合金为基本材料的金属构件使用越来越普遍，并得到了人们的关注。
铝与钢的金属的物理与化学性能上有较大的差异，导致铝与钢焊接过程难以实现，主要的差异体现在以下几点：（1）熔点不同；钢的熔点比铝的熔点高，在两者进行焊接的过程中，由于温度的变化当铝完全熔化成液体的状态时，钢仍处于固态的形式；两者的密度也相差很大，如果实现了铝与钢的同时融化，这时候由于液态的铝水比钢水的密度小，会浮在钢水上，在对金属进行冷却、定型时，就导致两种金属融合的不均匀，从而降低金属接头的性能。
（2）夹渣现象容易发生；夹渣现象指的是铝及合金在焊接的过程，在母材上形成氧化膜，这种氧化膜很难融化，从而阻碍了两种金属的融合；通常在熔池表面也会产生氧化膜，并随着温度的升高变得越来越厚。
氧化膜会严重影响到液态金属的融合，最终导致金属焊缝中出现夹渣的现象[3]。
（3）铝钢焊接接头变形问题；由于铝与钢的密度、热导率相差较大，两者的线膨胀系数也差距很大，在铝和钢的焊接过程中会造成焊接接头的变形，严重时会造成焊接金属裂纹的产生。
51异种金属焊接特点新
异种金属焊接特点
异种钢接头的焊缝由母材和填充金属组成，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决定。
在合金元素烧损忽略不计的情况下，如果只知道焊缝的化学成 分，便可以用舍夫勒组织图来推算焊缝金属的金相组织。
钢与有色金属的焊接
类
异种金属的组合
按 接 头 形 式 分 类
异种金属焊接特点
一、异种金属材料焊接接头的特点
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。
异种金属焊接特点
E308-15、E309-15型焊条的熔敷金属是完全奥氏体组织。其焊 缝组织应处在该钢与焊条图中两点额连线上，并取决于焊接时的稀 释率。
E308-15焊条，焊缝金属的稀释率＜18%时，为A+F；18%-48% 时为A+M；＞48%全部为M。几乎不选用。
异种金属焊接特点
E309-15型焊条，焊缝金属稀释率＜20%，焊缝组织为A+F；20%60%时为A+M；＞60%全部为M。故稀释率＜36%。
异种金属焊接特点
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 组织图和稀释率可以确定异种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，可以是焊接接头的组织不均匀程 度得到一定改善。
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
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。
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。
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。
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。
常用金属材料点焊
宽窄的电流波形。
点焊过程中的缺陷
飞溅
飞溅包括前期飞溅、后期飞溅和外部飞溅
前期飞溅 金属熔化过程中，如果加热过急，而周围塑性环 还未形成时，被急剧加热的接触点由于温度上升极快使内部 金属气化，当内压力过大时便以飞溅形式向板间缝隙喷射，
危害：降低接头力学性能
结合线伸入
❖ 产生条件：当焊接高温合金或铝合金时，如清理不佳， 表面将残留过厚的熔点高、致密且硬的氧化膜。
❖ 定义：在熔核形成过程中，这层氧化膜未彻底破 碎，残留在焊件表面，不但在塑性环区界面存在， 而且在焊接时可能进入熔合区，且限制了枝晶的 生长，在熔核边缘形成突入熔核的晶界夹杂物， 称结合线伸人。
时易产生缩孔和疏松等缺陷。
可淬硬钢焊接技术要点
试板清理：与低碳钢相同 电极：这类钢的热物理性能接近低碳钢，高温强度适中，一
般采用Cr-Cu或Cr-Zr-Cu合金电极。
焊机与焊接参数
–材料在退火状态点焊： –厚度小于3mm时 可采用单脉冲软的焊接参数，通
电时间约为同厚低碳钢点焊时的3-4倍，电极压力 为同厚度低碳钢点焊时倍，电流需相应减小；但板 厚较大时，常采用带缓冷双脉冲点焊工艺。 –当板厚大于3mm时 建议采用增大顶锻力的加压方 式，顶锻力约为焊接时电极压力的2-2.5倍。
面。在要求严格的场合，每几十个焊点甚至几个焊点就需清理一次。
焊机与焊接参数：
采用硬的焊接参数，大容量焊机。当板厚较小时，尚可采用单相工 频交流电源，但大厚度及要求高的铝合金构件一般采用低频半波焊 接工艺。大容量电容放电点焊机常用于点焊纯铝。
厚板点焊建议采用变压式加压工艺(加顶锻力)。
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。
材料焊接性第8章 异种材料的焊接
扩散焊
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
透
短，接头装配位置 头装配应合理
不正确
手工电弧 焊
焊接裂纹、氧化
焊缝中形成脆性化 合物，氧化能力强
正确选择填充材料、焊接方法及工艺 措施， 焊前清理、加强保护
TIG 焊
焊缝 裂纹
内部气
孔
、
焊 粒 晶 气聚 体缝粗集 来大N， 不i，含冷及低量速逸熔高过出点，快共晶，通 如 清过 理M填 干n、充 净C材r，料控向制焊冷缝却中速加度入，变接质头剂处，
表8.2 焊条电弧焊和堆焊时基体金属的熔合比 /%
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 —
马氏体 脆性层
熔合过 渡区的 形成
碳迁移 扩散层
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
E309-16 (E1-23-13-16) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E309-15 (E1-23-13-15) E347-15 (E0-19-10Nb-15)
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。
材料焊接性异种材料的
在不锈复合钢旳焊接接头中，不进行复层 旳固溶处理，一般也不进行消应力热处理。 但是，在极厚旳复合钢旳焊接中，往往要
求中间退火和消应力热处理。
8.3 钢与有色金属旳焊接
8.3.1 钢与有色金属旳焊接性特点
焊接 裂纹
钢与有色金属旳熔点、导热系数、线膨胀系 数、力学性能都有很大旳差别。焊接时低熔 点旳母材先熔化，而高熔点旳母材仍处于固
E309Mo-16 (E1-23-13Mo2-16)
E347-16 (E0-19-10Nb-16) E347-15 (E0-19-10Nb-15)
E318-16 (E0-18-12Mo2Nb-16)
E318-16 (E0-18-12Mo2Nb-16)
复层 钢旳 焊接 工艺 要点
坡口形 式和焊 接顺序
材
料
焊 接
压焊
异种材料焊接常采用压焊措施 主要有电阻焊、冷压焊、扩散
焊、摩擦焊等。
方
法
还能够采用钎焊措施来连接异种材料构件
8.2 异种钢旳焊接
8.2.1 异种钢旳焊接性分析
（焊熔旳缝合稀成比释份）例减使焊合小其缝在称合金一为金属起“元实旳稀素际合释百上金”分是。，比熔基若发敷体百生金金分变属属比化与（增，熔母长焊化材则缝旳）称中基溶为合体入“金金焊合元属缝金素混后化比”
16Mn/0Cr13 15MnV/0Cr13
基体 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)
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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铬钢:焊接性不好镀锡铁皮:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性尚好,但焊缝脆弱
镉:焊接性好锡:焊接性好
铅:不能焊接钼:不能焊接
镁:焊接性不好铝:焊接性不好
紫铜:焊接性好青铜:焊接性好
黄铜:焊接性好
7.青铜
铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性尚好,但焊缝脆弱
镉:焊接性好锡:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性不好
镉:焊接性不好锡:焊接性不好
铅:未经试焊钼:焊接性好
镁:未经试焊铝:不能焊接
紫铜:焊接性好青铜:焊接性好
黄铜:焊接性好镍铜合金:焊接性好
镍铬合金焊接性好:镍:焊接性好
不锈钢接性好
镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性不好
镉:不能焊接锡:不能焊接
常用异种金属间的可焊性
1.碳钢
铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性好锌:未经试焊
镉:未经试焊锡:未经试焊
铅:未经试焊钼:焊接性好
镁:未经试焊铝:焊接性好
紫铜:焊接性好青铜:焊接性好
黄铜:焊接性好镍铜合金:焊接性好
镍铬合金:焊接性好镍:焊接性好
不锈钢:焊接性好碳钢:焊接性好
2.不锈钢
铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好
铅:未经试焊钼:焊接性好
镁:未经试焊铝:焊接性尚好,但焊缝脆弱
紫铜:焊接性好青铜:焊接性好
黄铜:焊接性好镍铜合金:焊接性好
镍铬合金:焊接性好镍:焊接性好
4.镍铬合金
铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性不好
镉:焊接性好锡:焊接性好
铅:焊接性不好钼:焊接性好
镁:未经试焊铝:焊接性不好
铅:未经焊试钼:不能焊接
镁:未经试焊铝:焊接性尚艰,但焊缝脆
紫铜:焊接性好青铜:焊接性好
黄铜:焊接性好
8.紫铜
铬钢:不能焊接镀锡铁皮:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性不好锌:焊接性好
镉:不能焊接锡:不能焊接
铅:未经试焊钼:焊接性不好
镁:焊接性好铝:焊接性好
紫铜:焊接性好
9.铝
铬钢:未经试焊镀锡铁皮:未经试焊
镉:焊接性好锡:焊接性好
铅:未经试焊钼:焊接性不好
12.铅
铬钢:未经试焊镀锡铁皮:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性不好
镉:焊接性好锡:焊接性好
铅:焊接性好
13.锡
铬钢:未经试焊镀锡铁皮:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性不好
镉:焊接性好锡:焊接性好
14.镉
铬钢:未经试焊镀锡铁皮:焊接性不好
镀锌铁皮:焊接性不好锌:未经试焊
镀锌铁皮:未经试焊锌:未经试焊
镉:未经试焊锡:未经试焊
铅:未经试焊钼:未经试焊
镁:焊接性好铝:焊接性好
10.镁
铬钢:未经试焊镀锡铁皮:未经试焊
镀锌铁皮:未经试焊锌:未经试焊
镉:未经试焊锡:未经试焊
铅:未经试焊钼:未经试焊
镁:焊接性好
11.钼
铬钢:未经试焊镀锡铁皮:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性不好锌:焊接性不好
紫铜:焊接性好青铜:焊接性好
黄铜:焊接性好镍铜合金:焊接性好
镍铬合金:焊接性好
5.镍铜合金
铬钢:焊接性不好镀锡铁皮:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性尚好,但焊缝脆弱
镉:焊接性好锡:焊接性好
铅:焊接性不好钼:焊接性好
镁:未经试焊铝:焊接性不好
紫铜:焊接性好青铜:焊接性好
黄铜:焊接性好镍铜合金:焊接性好
镉:焊接性好
15.锌
铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性好锌:焊接性好
16.镀锌铁皮
铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好
镀锌铁皮:焊接性好
17.镀锡铁皮
铬钢:焊接性好镀锡铁皮:焊接性好
18.铬钢
铬钢:焊接性好