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27SiMn和Q345异种钢的焊接工艺研究材料为27SiMn的法兰与Q345钢的焊接，由于27SiMn的焊接性能差，为了能够得到高强度的焊缝，对材料进行了成分分析和焊接工艺研究。
试验表明，为了得到良好的焊接接头，必须对工件进行焊前、焊中、焊后严格控制。
标签：27SiMn；Q345异种钢；焊接1 概述我厂在生产某设备的过程中，需要将材料为27SiMn的法兰与材料为Q345的筒体进行焊接，由于法兰是重要的传动部件，所以对法兰与筒体焊缝强度的要求非常高，但由于27SiMn材料焊接性差，如何能得到能达到设计要求的焊缝，是本次工艺研究的重点。
2 材料焊接性能分析27SiMn的化学成分及力学性能如表1所示。
从表1可以看出，27SiMn的含碳量在0.24～0.32之间，并且含有Si、Mn 这些元素，也增加了钢中碳化物的形成能力，在得到良好性能的同时，增加了材料淬硬性和焊接接头的冷裂纹敏感性。
根据国际焊接学会（IIW）推荐使用的碳当量计算公式计算：W（C）eq=W（C）+W（Mn）/6+[W（Cr）+W（Mo）+W（V）]/5+[W（Ni）+W（Cu）]/15（%）得出：W（C）eq≈0.53%当W（C）eq=0.4%～0.6%之间时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，焊接性相对较差，且W（C）eq值越大，钢材淬硬性越大，热影响区越容易产生裂纹。
而27SiMn的碳当量W（C）eq≈0.53%，属于焊接性相对较差的钢种，所以在制定焊接工艺时，必须进行焊前预热，焊接时控制层间温度以及焊后缓冷等措施，来确保焊接接头的性能。
3 焊接工艺的确定3.1 焊接方法我厂在生产中常用到两种焊接方法：（1）焊条电弧焊。
焊条电弧焊工艺特点：a.焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，适应性强，可达性好；b.可焊金属广泛；c.待焊接头装配要求低；（4）劳动条件差，熔敷速度慢，生产效率低。
（2）熔化极气体保护焊。
熔化极气体保护焊工艺特点：a.熔化极气体保护焊设备调整较复杂；b.低氢的焊接方法，适用于焊接冷裂纹敏感的钢种；以。
异种钢焊接性能分析与研究摘要:奥氏体型不锈钢与低合金钢在化学成分和物理性能方面有很大的差异,特别是中厚板异种钢的焊接拘束力大、冷裂倾向大,为了获得一个满意的焊接接头,必须对两种钢的化学成分、力学性能、物理性能、组织和形成的焊接接头可能出现的问题进行对比分析,来确定合理的焊接工艺。
关键词:异种钢焊接焊接工艺厚板坡口堆焊为了分析研究异种钢焊接工艺,并通过焊接工艺评定试验证实该焊接工艺的正确性,为现场施焊提供了可靠的数据,以某公司粗甲醇收集器的制造为例进行分析研究。
该设备设计压力为8.3MPa,工作温度为40℃,最低设计金属壁温为-18.4℃,筒体主材为16MnR+00Cr19Ni10复合板,厚度(62+3)mm,设备筒体基层在与00Cr19Ni10Ⅲ材料的接管锻件焊后超探发现焊缝熔合区裂纹,深度集中在20mm～40mm焊缝厚度范围之内。
1 异种钢焊接主要存在的问题1.1 熔点的差异如果相焊的两种金属熔点相差很大,接头性能难以得到保证,16MnR熔点1430℃,00Cr19Ni10熔点1398℃～1420℃,两种金属熔点相差不是很大,一般能获得一个满意的焊接接头。
1.2 线膨胀系数差异由于低合金钢与奥氏体型不锈钢两种金属线膨胀系数相差很大,产生的应力容易使焊缝热影响区产生裂纹。
1.3 热导率的差异一般低合金钢的热导率为0.288～0.504W/cm·℃,不锈钢的热导率为0.168～0.336W/cm·℃,低合金钢随温度的增加,热导率是下降的,不锈钢随温度的增加,热导率是上升的,所以热导率的不同可使被焊材料熔化不同步,导致金属之间结合不良。
1.4 形成脆性的化合物异种钢焊接时由于在焊接热循环的作用下可能会形成某些金属的脆性化合物,这种化合物会降低焊缝的塑性和韧性,在热胀冷缩的环境下,可能使焊接接头发生脆性断裂。
2 异种钢焊接性分析预热、缓冷、焊后热处理,特别是针对中厚板、拘束力较大的焊接,采用一定温度的预热、缓冷以及焊后消应力热处理的措施,可以有效地减小焊接应力,降低冷裂倾向。
管板异种钢的焊接我厂为河南油田制造一台大型列管式冷凝器，管材材质为OCr18Ni10Ti，管板材质为16MnDR，厚80mm。
若采用常规手工电焊条或手工氩弧焊，管板接头的焊接质量很难保证，只有采用先进的焊接设备和合理的焊接工艺，才能有效地保证焊缝质量。
因此，我厂采用了全位置自动管板焊机，并制定出了切实可行的焊接工艺。
1 焊接性分析两种母材的含碳量基本相近，并且16MnDR含有少量的合金元素，与不锈钢焊接时，稀释量较小，产生马氏体组织倾向相对较小，焊接性较好。
如焊接工艺不当，在焊缝及热影响区容易出现淬硬组织及裂纹。
经过对母材的焊接性分析，决定采用下列有效措施，以获得良好的焊缝：①采用镍基焊材，以减小马氏组织倾向；②焊时采用短弧、小电流、快速焊接法。
2 焊接工艺试验及评定2.1 焊接工艺试验在试件上进行试焊，以获得合理的焊接工艺参数。
焊丝选用锦州锦泰金属工业公司生产的不锈钢焊丝，直径0.8 mm，该焊丝符合美国AWS标准，牌号为AWS A5.9 ER309。
被焊工件管Φ45 mm×2 mm，材质OCr18Ni10Ti。
管板16MnDR，厚度δ= 80 mm。
管桥 10 mm，焊丝型号为 ER309，直径为 0.8 mm。
焊接工艺参数（主要工艺参数）如下：预熔电流I21 = 70 A，预熔时间 T21＝3 s，峰值电流I22＝190 A，峰值时间T22 = 110 ms，基值电流I23= 60 A，基值时间 T23 = 110 ms，送丝位置N20 ＝370°，基值送丝速度 V43＝600 mm／min，峰值送丝速度 V42 = 1100 mm/min，停止送丝位置N40 = 365°，焊接机头旋转速度V32 = 140 mm／min，管伸长度4－7 mm。
2.2 焊接工艺评定焊接工艺评定是编制产品焊接工艺文件的依据，工艺评定试验经 100％ PT 探伤，依据 JB4730-94，I级合格，焊接接头的宏观金相无裂纹、未熔合等缺陷，管板拉脱力、焊缝及热影响区金相组织符合要求。
紫铜和低碳钢异种金属材料焊接工艺研究摘要:随着经济和科学技术的不断发展，机械制造业对零部件的性能提出更高的要求。
而企业往往追求的是在保证产品质量和生产效率的前提下，追求效益。
因此异种金属材料的应用,逐渐受到人们的重视。
异种金属材料焊接已渗透到各个行业,如石油化工、汽车制造、航空航天、船舶等领域。
在机械制造业中,钢和铜的复合零部件的应用,能充分发挥各自性能上的优点,并且可降低生产成本,因此具有较好的应用前景。
铜合金和钢都是生产中常用的材料,铜合金由于其优异的导电导热性能而在工业生产中得到了广泛的应用,但是为了节约成本,生产中常常只是在关键部位采用铜合金,而其他部位则采用价格相对低廉的钢材料。
如航空发动机柱塞泵柱塞采用锡青铜与合金钢异种金属连接而成"。
铜合金和钢连接，可以充分利用钢的强度和铜的高导电、高热导的特性,也可以降低成本。
所以,铜合金与钢之间的焊接显得尤为重要。
关键词:紫铜;低碳钢;异种材料;钎焊引言本课题的研究,就是为了充分利用钢(Q235)和铜(T2 )这两种材料在物理性能、化学性能以及力学性能等方面的优点，实现紫铜与低碳钢的焊接,从而形成重要的异种金属复合构件。
异种金属材料复合构件的最大特点是能够充分发挥各自性能优点，大大节省贵重金属材料,又可使得构件满足基本使用性能.从而降低生产成本。
而焊接是能够实现异种金属零部件,连接成一个整体部件的最好的方法,所以异种金属材料焊接质量的好坏，就显得尤为重要。
1铜钢焊接性分析铜与钢焊接的主要问题是铜与钢的熔点、导热性和力学性能有很大差异,焊接时加热温度难以控制均匀,容易在焊接接头处产生应力集中，导致各种焊接裂纹。
在焊接过程中，如果工件表面清理不干净或保护不良,容易形成大量气孔”。
铜与钢以及铜合金与钢的异种材料多采用熔焊进行焊接。
但往往由于两种异种材料之间物理性能化学成分差别较大,在熔焊时非常容易导致焊接接头部位的金相组织不均匀、不稳定，或者生成其它的金属间化合物,使焊接效果达不到性能要求,所以需严格控制焊接参数,如焊接速度焊接电流等工艺参数来保证焊接质量”。
专题综述滋蕊铝/钢异种金属旋转摩擦焊接研究现状朱瑞灿1'4'5,赵衍华！，王浩$,秦国梁$%,刘顺刚％,张凌东&(1.首都航天机械有限公司，北京100076#2.山东大学，济南250061#3.中国电建集团核电工程公司，济南2500674.清华大学，北京100072#5.机械科学研究总院，北京100044#%.火箭军驻北京地区第一军代表室，北京100076)摘要：根据铝/钢异种金属焊接冶金特点及旋转摩擦焊接工艺特点,分析认为旋转摩擦焊最适合铝/钢异种金属轴对称件焊接的工艺。
分别介绍了连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊接工艺对铝/钢异种金属焊接接头的组织和性能的影响。
总结了铝/钢异种金属摩擦焊接技术研发中亟待解决的主要科学问题，铝/钢旋转摩擦焊过程中摩擦界面及其附近剧烈的塑性流变对IMCs生成的影响规律和机制需要进一步的研究;需要开发相应的工艺措施促进铝/钢接头界面成以Fe-AlIMCs为标志的冶金结合，并使IMCs%。
最，研究揭示铝/钢摩擦界面IMCs生成机理、相的组成、形态、分布等冶金行为，对铝/钢旋转摩擦焊接头的组织性能调控具要，铝/钢异种金属焊接结构性能的理。
关键词：铝/钢异种金属；旋转摩擦焊；焊接工艺；力学性能；金属间化合物中图分类号：TG457.10前言、、等工业的迅速发展，能和等问题，节能发的-铝合金具、、成等优点，是结的主要结；但单一铝合金能满要求，铝合金/钢(铝/钢)复合结3能够充分发挥两种材料的性能优势，的的强度等性能，、、冶金、等工域具应[+]，发动机铝/钢异种金属[2]、开发用铝/钢异种金属合钻杆⑻及LNG中铝/钢过接头等,均为典型的铝/钢异种金属管式焊接结构，而这些铝/钢复合结构的应用与开发都面临着铝/钢异种金属高强、高可靠性焊接技术瓶颈。
铝/钢异种金属焊接是制备铝/钢复合结构的关键加工制造工艺，常规的3接、螺栓连接等机械连接方法虽然可以实现铝/钢的连接，但存密性差、效果差等缺点，因此难等行业对铝/钢复合结构的要求，需要合适的焊接工艺实现铝/钢异种金属、可靠连接"收稿日期：2020-09-16基金项目：山东省重大科技创新工程项目(2018CXGC0810)doi:10.12073/j.hj.202009160021铝/钢异种金属焊接性分析图1为Fe-Al二元合金相图⑷。
第三节异种钢的焊接要点异种钢焊接的主要问题是熔合线附近的金属韧性下降。
由于焊件经受加热和冷却的作用，在熔合线附近产生脆性的马氏体组织和渗碳层，若再受到热应力的作用，就很易产生裂纹。
焊接参数、接头形式、预热温度及操作技术等直接决定着焊缝的稀释率。
而稀释率又取决于母材金属的熔合比，如图2-1和式(2—2)所示。
当用E308-16、E308-15型焊条焊接奥氏体钢与低碳钢，或焊接异种低合金钢时，即使焊缝的稀释率控制在20%左右，也容易在熔合线附近出现脆性的过渡层：其宽度为0.1--0.8mm，金相组织属于马氏体类型，显著地恶化了接头的质量。
异种钢焊接接头的设计，应有助于焊缝稀释率的减少，应避免在某些焊缝中产生应力集中。
较厚的焊件对接焊时宜用X形坡口或双U形坡口，这样稀释率及焊后产生的内应力较小，但坡口的根部必须焊透。
如受结构限制而只能采用单面焊双面成形工艺时，则先用手工钨极氩弧焊进行打底层焊接，从第二层开始改用焊条电弧焊。
厚度相差较大的焊件，为防止产生过大的应力集中，不推荐采用异种钢焊接。
焊缝的稀释率与钢材的合金含量有关，在同样的熔化面积下，随着合金含量的增多而稀释率增大。
珠光体耐热钢单层对接焊的稀释率在20%～40%。
奥氏体不锈钢的稀释率比珠光体钢约高10%～20%。
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，应以减少母材金属的熔化和提高焊缝的堆积量为主要原则。
为减少焊缝金属的稀释率，一般采用小电流、细直径焊条及高的焊接速度进行焊接。
随着焊接电流的增大，焊缝稀释率增大。
采用多层多道焊，对于避免接头中的冷裂纹有着显著的效果。
当被焊的两种钢材之一是淬硬钢时，必须进行预热，其温度应根据焊接性差的钢材选择。
用奥氏体钢焊条焊接异种钢接头时，可适当降低预热温度或不预热。
焊接复杂结构时，先分件组装焊接，然后再整体拼装焊接比整体组装焊接好，有助于减小刚度及焊接残余应力。
装配时的定位焊截面不能太薄。
奥氏体不锈钢与其他钢材对接焊时，可在非不锈钢一侧的坡口边缘预先堆焊一层高铬高镍的金属，焊条牌号选用E309-16、E309-15。
异种金属焊接问题及焊接工艺分析
摘要：近年来，我国的科学技术水平不断提高，各种新设备、新技术、新工
艺应运而生，随之对我国的工程构件的质量提出了更高的要求。
但是在进行工程
施工时，不论是哪一种材料，都不可能全面满足施工的需求。
为了能够满足施工
的需求，人们开始将不同的材料进行有效融合，让这些材料的性能得到了充分的
发挥。
同时还能够有效替代贵重金属，减少不必要的经济投入，提升企业的经济
效益。
所以在社会的各个行业之中，经常可以看到异种金属焊接的广泛应用。
但是，近几年我国经常发生异种金属焊接失效的情况，造成了一定的财产损失和人
员伤亡。
关键词：异种金属；焊接；焊接工艺；特点
一、异种金属焊接的特点
在各种加工制造行业中，采用铝合金与钢为基本材料的金属构件已经成为了
一种主流，铝合金具有质量轻、耐腐蚀性强、塑性好等特点，钢则是目前机械加
工行业最常见的金属材料之一。
常见的二者连接方式一般分为两种，第一种是采
用粘结的方式，这种方式接头的机械强度非常有限，无法满足高强度的焊接要求，因此使用的情况比较少。
另外一种就是机械连接，机械连接虽然能够实现高强度
的连接，但是无法保证连接的气密性，而且进行机械连接会留下连接痕迹，影响
美观。
因此焊接成为了异种金属的连接中最常用的连接手段，由于铝与钢的物理
性能存在较大的差异，所以给焊接过程带来了一定的难度，具体包括以下几点：
①熔点不同。
众所周知，不同金属的熔点不同，铝材料的金属熔点低于钢。
这就
导致在两者进行焊接时，铝材料已经完全融化，整体呈现液态，而钢仍处于固态。
②密度不同。
二者之间的密度也不同，由于液态的铝水比钢水的密度小，所以尽
管二者同时融化，那么也会出现铝水浮在钢水上的现象，这样就会导致在进行冷却、定型时，容易出现金属之间融合不均匀的现象，导致整个金属接头性能不理想。
③热导率不同。
由于二者之间的密度和热导率都不相同，加上线膨胀系数存
在很大差别，因此在进行焊接的时候，就会造成焊接接头的变形，如果变形十分
严重的话，还会产生焊接金属裂纹。
二、异种金属焊接问题分析及焊接工艺探讨
1焊接方法的选择
在选择焊接方法的时候，要根据材料的特性进行方式选择，满足焊接性和工
艺焊接性。
比如如果是铝和钢的压焊的话，那么一般采用滚焊或爆炸复合的方式。
但是需要注意的是，采用上述方法，会导致铝和钢之间产生硬度较高的化合物，
加上金属之间的物理性质不一致，就容易造成压焊过程金属发生高塑性变形，产
生高硬度的化合物，从而导致复合板性能下降。
因此可以采用压轮的方法进行焊接，该方式可以有效提高铝合金与钢板的接触力度，并且可以提升二者之间的热
传递速率，该技术的使用也能够有效延展金属的强度，采用激光压力焊的方式，
可以选择不同功率的激光，产生不同等级的压力，因而可以最大程度地提高接头
的强度。
2焊接区的力学性能分析
在焊缝区的力学性能研究中，人们仍然沿用拉伸试验、冲击试验和硬度试验
等手段进行分析。
通过焊后热处理可以优化焊接接头的力学性能，但热处理也会
降低焊接区的某种力学性能。
由于焊缝区组织粗大，其强度和硬度要高于母材，
而韧性则低于母材，时效处理可以改善焊缝的韧性。
然而，过时效会导致粗晶区
的析出相的数目增多，基体回复、再结晶程度过大，导致硬度下降，即出现软化
现象。
由于组织变化和碳迁移在接头异质界面融合线两侧产生较大的硬度差，二
次回火可使硬度整体下降，但几乎不影响其分布规律。
对奥氏体、铁素体和双相
不锈钢两两之间焊接接头性能的研究表明，所有接头的冲击韧性都小于母材，而
电子束焊的焊接接头的冲击韧性和缺口拉伸强度均优于摩擦焊。
对于电子束焊，
铁素体不锈钢一侧的熔合区和双相不锈钢一侧靠近熔合线的热影响区的硬度要比
其他区域的高很多，而奥氏体一侧的各区域的硬度相当。
对于摩擦焊，奥氏体不
锈钢一侧和双相不锈钢一侧界面处的硬度最高，这可能是由于摩擦焊过程的加工
硬化效应所致。
3焊接材料
选择焊接材料时，重点考虑的内容是焊缝金属的性能和成分。
当接头没有明
显缺陷时，最好选择韧性和塑性较高的材料;焊缝金属的性能比较一般时，可以
选择不低于母材性能的焊材，同时还要考虑焊接的工艺性能;焊接异种钢时，可以选择低氢型的焊条，保持其干燥性。
4异种金属焊接与热处理
由于焊接过程类似于金属冶炼过程，有时因为焊接工艺的选择、焊材匹配不合理，焊后接头的组织性能未能达到要求，采用焊后热处理可以弥补这些不足。
一般认为，焊后热处理可以改善组织，提高焊缝的塑性，使氢逸出，消除焊接残余应力，降低应力腐蚀的敏感性，软化热影响区。
对于异种金属焊接接头是否要进行焊后热处理存在不同的观点，部分学者认为应尽量避免焊后热处理，其理由是：焊后热处理会促进碳的迁移，使接头性能进一步恶化;碳化物和σ相的析出会导致焊缝金属脆化和耐腐蚀性能降低等不利后果;焊后热处理不能达到消除残余应力的目的，只能使其重新分布;对某些高合金钢，如奥氏体钢，焊后热处理会促进网状组织的形成。
对于一些淬硬倾向很大的焊接接头（如电渣焊接头），为了改变HAZ的韧性，减少冷裂敏感性，必须要进行焊后热处理。
研究发现，短时间的高温焊后热处理对接头的高温时效性能有利，尤其是对Ni基合金焊缝金属情况。
焊后热处理的去应力效果比较明显。
结果表明，低的焊接热输入或双道焊能够减小焊接热影响区的宽度，并使接头残余应力峰值降低，且焊后热处理能明显降低接头的焊接残余应力。
5工艺参数的选择
选择合适的焊接工艺参数，能够有效保证焊接接头质量，焊接的工艺参数包括许多方面，具体包括焊接的电流电压等级、焊接速度以及焊条直径等。
这些参数不仅各自对焊接过程有影响，二者相互之间也有影响，比如焊接电流增大，也会导致整体的输入热量增大，与之对应的整个热影响区的范围也有所增加。
三、结语
在实际的生产加工中，制造厂商为了节约成本，采用异种金属焊接来替代昂贵金属，实现效益最大化。
异种金属焊接接头组织变化复杂，易形成粗大晶粒等缺陷，如何改善异种金属焊接接头组织仍然是一个难题;今后的研究工作中，人们可以从焊材的匹配、冷却速度的控制和焊后热处理等方面寻找突破口。
由于碳的迁移和金属稀释等原因，异种金属焊接接头的力学性能、高温性能和腐蚀性能等往往低于母材，并存在复杂的应力分布，其中熔合区是最薄弱环节，如何提高熔合区的综合性能是今后异种金属焊接研究的重点与难点。
异种金属焊接今后的
研究重心将偏向新焊材的研制、接头抗腐蚀性能的提高、轻合金异种材料的焊接等，现代先进的检测手段和日益发展的计算机模拟技术将成为主要的研究手
段。
参考文献
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分析[J].激光杂志，2019（11）：120-123.
作者简介：吕士伟（1989.05——）男，汉族，山西大同人，焊接技师，研
究方向：焊接工艺。
