异种金属连接工艺的研究现状
摘要
近年来采用钢与铝异种金属连接结构的产品越来越多，采用钢铝异种金属焊接可以减轻结构部件的重量，实现轻量化。但钢铝焊接时易出现裂纹、金属间化合物等，严重影响了焊接接头质量。笔者阐述了近年来国内外钢铝异种金属之间各种焊接工艺的研究现状，认为激光熔-钎焊方法既易于控制焊接热输入，又能较好的控制钢铝金属间脆性物质层，是一种实现钢与铝异种金属连接的具有前景的工艺。
钢/ 铝异种金属的压焊：
M . Kut suna等采用激光滚压焊来焊接镀锌钢和6000铝合金，发现当焊接
速度变化时，化合物层厚度减小，界面热循环的改变对金属间脆性物质层
的形成产生影响。压轮可以实现钢板与铝合金板的良好接触，实现热量从
钢板向铝板快速传递。金属间脆性物质层主要成分为脆性物质FeAl。当金
属间化合物层的厚度小于10μm 时，样品断裂在镀锌钢的基体金属中。
钢/ 铝异种金属的熔-钎焊：
法国第戎大学Al exandr eM at hi eu等采用激光熔-钎焊得到了镀锌低碳钢与铝合金的搭接接头，采用直径1. 6m m锌基焊丝，30% Ar+70% H e混合气体保护。这种方法在不采用焊剂情况下获得金属间化合物厚度＜15μm 的接头,是一种环保型焊接方法。激光把钢材加热到熔点以下的温度，通过热传导将热量传递给钢材之下的铝合金并使其熔化。熔-钎焊接头由两部分组成：一是铝侧的熔焊接头，二是钢板侧的钎焊接头。钎焊时材料局部熔化限制金属间化合物的生长，接头最薄弱环节在低碳钢熔合区。接头强度不仅与金属间化合物有关，还与焊缝形状、润湿角等几何参数有关。
钢/ 铝异种金属的钎焊：
Roul i n等用Al -12Si 共晶钎料和氟化物钎剂K3Al F6-KAl F4在600℃温度
下炉中钎焊铝和不锈钢，发现接头界面存在两个不同反应层FeSi Al和FeAl,
并且金属间化合物层的厚度随着保温时间的延长而增大，接头最大剪切强
度为21M Pa；钎料中硅元素具有抑制金属间化合物生成的作用。
磁脉冲焊：
Kwang－Jin Lee 等人对1．0mm 的低碳钢和1．2mm的铝合金(A6111－T4)进行了磁脉冲焊的研究，并取得较好的焊接结果。焊接接头性能良好的原因是在钢和铝合金之间形成了一个多相组织的界面层，该界面层包括细小的铝晶粒、细小的钢－铝化合物微粒和界面附近很薄的加工硬化层。
钢/ 铝异种金属的熔焊：
G. Si erra等采用激光深熔焊接对6000铝合金和低碳钢进行搭接，钢放置于铝合金之上。试验表明当钢在铝合金中的穿透深度限制在500μm 以下时，可得到无缺陷的焊缝。焊缝中出现少量金属间化合物以及由富铝化合物形成的白色熔质带。焊接接头的脆性物质主要位于焊缝和铝合金界面处,其中包含厚度在5~20μm 之间的FeAl和FeAl 。
参考文献：
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异种材料焊接存在的八大问题 随着现代工业的发展和科学技术的进步，对焊接构件的性能提出了更高、更苛刻的要求，往往除通常的力学性能之外，还有如高温强度、耐磨性、耐蚀性、低温韧性、抗辐照性、磁性、导电性、导热性以及熔点等多方面的性能，在这种情况下，单靠任何一种金属材料都不可能完全满足使用要求，即使可能有某种金属相对比较理想一些，也常常由于十分稀贵而不能在工程实际中应用。现代焊接技术已经可以将具有不同性能的异种金属牢固地接合起来，既能满足各种性能要求，又可节约贵重金属，降低成本，做到“物尽其用”，因而日益受到人们的重视，并正在航天、航空、石油化工、电站锅炉、机械电子、造船及其他一些领域获得越来越广泛地应用。 异种金属是指那些不同元素的金属（如铝、铜等）或从冶金现点来看性质，如物理性能、化学性能等有显著差异的某些以相同基本金属形成的合金（如碳钢、不锈钢等）。它们可以用作母材、填充金属或焊缝金属。异种材料的焊接，是指两种或两种以上的不同材料（指化学成分、金相组织及性能等不同）在一定工艺条件下进行焊接加工的过程。在异种金属的焊接中，最常见的是异种钢焊接，其次是异种有色金属焊接和钢与有色金属的焊接。从接头形式看来也有三种基本情况，即两种不同金属母材的接头，母材金属相同而填充金属不同的接头（如用奥氏体焊接材料焊接中碳调质钢的接头等），以及复合金属板的焊接接头等。
异种材料的焊接 把不同的两种金属焊接在一起时，必定会产生一层性能和组织与母材不同的过渡层。由于异种金属在元素性质、物理性能、化学性能等方而有显著差异，与同种材料的焊接相比，异种材料的焊接无论从焊接机理和操作技术上都比同种材料要复杂得多。 异种材料焊接中存在的主要问题如下： 1、异种材料的熔点相差越大，越难进行焊接。 这是因为熔点低的材料达到熔化状态时，熔点高的材料仍呈固体状态，这时已经熔化的材料容易渗入过热区的晶界，会造成低熔点材料的流失、合金元素烧损或蒸发，使焊接接头难以焊合。例如焊接铁与铅时（熔点相差很大），不仅两种材料在固态时不能相互溶解，而且在液态时彼此之间也不能相互溶解，液态金属呈层状分布，冷却后各自单独进行结晶。 2、异种材料的线膨胀系数相差越大，越难进行焊接。 线膨胀系数越大的材料，热膨胀率越大，冷却时收缩也越大，熔池结晶时会产生很大的焊接应力。这种焊接应力不易消除，结果会产生很大的焊接变形。由于焊缝两侧材料承受的应力状态不同，容易导致焊缝及热影响区产生裂纹，甚至导致焊缝金属与母材的剥离。 3、异种材料的热导率和比热容相差越大，越难进行焊接。 材料的热导率和比热容会使焊缝金属的结晶条件变坏，晶粒严重粗化，并影响难熔金属的润湿性能。因此，应选用强力热源进行焊接，焊接时热源的位置要偏向导热性能好的母材一侧。 4、异种材料的电磁性相差越大，越难进行焊接。 因为材料的电磁性相差越大，焊接电弧越不稳定，焊缝越差。 5、异种材料之间形成的金属间化合物越多，越难进行焊接。 由于金属间化合物具有较大的脆性，容易导致焊缝产生裂纹、甚至断裂。
咸阳职院技术学院机电工程系毕业论文铜铝异种材料焊接的研究现状 姓名: 陈军波 学号: 081410144 专业名称: 焊接技术及自动化 班级: 高职焊接0801班 指导教师: 岳爱强
目录 摘要 (1) 关键词 (1) 一、铝和铝合金的性质及其焊接性能 (1) 1 .铝的物理性质 (1) 2. 铝合金材料的焊接难点 (2) 3. 铝合金材料焊接的工艺方法 (3) 4.铝合金焊接接头中的裂纹及其特征 (4) 5.铝合金焊接裂纹的防止措施 (5) 二、铜的性质 (7) 1.铜的密度 (7) 2.铜的电阻率 (7) 3.铜的一些基础知识 (8) 4.铜的硬度 (9) 三、铜铝异种材料的各种焊接方法研究现状 (9) 1.熔焊 (9) 2.压焊 (10) 2.1 冷压焊 (10) 2.2 摩擦焊 (10) 2.3 闪光对焊 (11) 2.4 磁力脉冲 (11) 2.5 爆炸焊 (11) 2.6 扩散焊 (12) 3.钎焊 (12) 3.1 硬钎焊 (12) 3.2 软钎焊 (12)
4.搅拌摩擦焊 (13) 4.1 微观组织结构 (13) 4.2 焊接工艺及接头性能 (13) 四、结论 (13) 参考文献 (14)
铜铝异种材料焊接的研究现状 摘要：铝铜接头一般采用压焊、扩散焊、超声波焊、镀覆过渡层气体保护焊等焊接方法,由于设备复杂,生产成本高,生产周期长,限制了这些方法的使用。近几年,铜铝的直接软钎焊成为研究的热点。综述了近年来铜与铝软钎焊在钎焊方法、钎料及钎剂三个方面的技术发展现状。指出铜铝软钎焊的技术优势,铜与铝软钎焊技术应用前景广阔。关键词：焊接工艺；焊接方法；发展前景 一、铝和铝合金的性质及其焊接性能 1 .铝的物理性质 铝是银白色的轻金属，较软，密度2.7g/cm3，熔点660.4℃，沸点2467℃，铝和铝的合金具有许多优良的物理性质，得到了非常广泛的应用。 铝对光的反射性能良好，反射紫外线比银还强，铝越纯，它的反射能力越好，常用真空镀铝膜的方法来制得高质量的反射镜。真空镀铝膜和多晶硅薄膜结合，就成为便宜轻巧的太阳能电池材料。铝粉能保持银白色的光泽，常用来制作涂料，俗称银粉。 纯铝的导电性很好，仅次于银、铜，在电力工业上它可以代替部分铜作导线和电缆。铝是热的良导体，在工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和民用炊具等。 铝有良好的延展性，能够抽成细丝，轧制成各种铝制品，还可制成薄于0.01mm的铝箔，广泛地用于包装香烟、糖果等。 铝合金具有某些比纯铝更优良的性能，从而大大拓宽了铝的应用范围。例如，纯铝较软，当铝中加入一定量的铜、镁、锰等金属，强度可以大大提高，几乎相当于钢材，且密度较小，不易锈蚀，广泛用于飞机、汽车、火车、船舶、人造卫星、火箭的制造。当温度降到-196℃时，有的钢脆如玻璃，而有些铝合金的强度
异种金属连接工艺的研究现状 摘要 近年来采用钢与铝异种金属连接结构的产品越来越多，采用钢铝异种金属焊接可以减轻结构部件的重量，实现轻量化。但钢铝焊接时易出现裂纹、金属间化合物等，严重影响了焊接接头质量。笔者阐述了近年来国内外钢铝异种金属之间各种焊接工艺的研究现状，认为激光熔-钎焊方法既易于控制焊接热输入，又能较好的控制钢铝金属间脆性物质层，是一种实现钢与铝异种金属连接的具有前景的工艺。 钢/ 铝异种金属的压焊： M . Kut suna等采用激光滚压焊来焊接镀锌钢和6000铝合金，发现当焊接 速度变化时，化合物层厚度减小，界面热循环的改变对金属间脆性物质层 的形成产生影响。压轮可以实现钢板与铝合金板的良好接触，实现热量从 钢板向铝板快速传递。金属间脆性物质层主要成分为脆性物质FeAl。当金 属间化合物层的厚度小于10μm 时，样品断裂在镀锌钢的基体金属中。 钢/ 铝异种金属的熔-钎焊： 法国第戎大学Al exandr eM at hi eu等采用激光熔-钎焊得到了镀锌低碳钢与铝合金的搭接接头，采用直径1. 6m m锌基焊丝，30% Ar+70% H e混合气体保护。这种方法在不采用焊剂情况下获得金属间化合物厚度＜15μm 的接头,是一种环保型焊接方法。激光把钢材加热到熔点以下的温度，通过热传导将热量传递给钢材之下的铝合金并使其熔化。熔-钎焊接头由两部分组成：一是铝侧的熔焊接头，二是钢板侧的钎焊接头。钎焊时材料局部熔化限制金属间化合物的生长，接头最薄弱环节在低碳钢熔合区。接头强度不仅与金属间化合物有关，还与焊缝形状、润湿角等几何参数有关。 钢/ 铝异种金属的钎焊： Roul i n等用Al -12Si 共晶钎料和氟化物钎剂K3Al F6-KAl F4在600℃温度 下炉中钎焊铝和不锈钢，发现接头界面存在两个不同反应层FeSi Al和FeAl, 并且金属间化合物层的厚度随着保温时间的延长而增大，接头最大剪切强 度为21M Pa；钎料中硅元素具有抑制金属间化合物生成的作用。 磁脉冲焊： Kwang－Jin Lee 等人对1．0mm 的低碳钢和1．2mm的铝合金(A6111－T4)进行了磁脉冲焊的研究，并取得较好的焊接结果。焊接接头性能良好的原因是在钢和铝合金之间形成了一个多相组织的界面层，该界面层包括细小的铝晶粒、细小的钢－铝化合物微粒和界面附近很薄的加工硬化层。 钢/ 铝异种金属的熔焊： G. Si erra等采用激光深熔焊接对6000铝合金和低碳钢进行搭接，钢放置于铝合金之上。试验表明当钢在铝合金中的穿透深度限制在500μm 以下时，可得到无缺陷的焊缝。焊缝中出现少量金属间化合物以及由富铝化合物形成的白色熔质带。焊接接头的脆性物质主要位于焊缝和铝合金界面处,其中包含厚度在5~20μm 之间的FeAl和FeAl 。
一、15CrMo材料之间的焊接 1．焊材选用：焊丝为H13CrMo，直径为ф2.5mm，焊条为E5515—B2，直径为ф2.5—3.2mm即热307，钨极为钍钨极或铈钨极，直径为ф2.4mm。 2．15CrMo属珠光体耐热钢，为确保焊接质量，采用手工钨极氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面。 3．坡口形式：V型坡口，约60—65°，坡口钝边为1—1.5mm，对口间隙为2—2.5mm。 4．编制焊接工艺卡，由现场技术负责人根据焊接工艺评定覆盖的范围和相应的项目编制焊接工艺卡，焊工根据工艺卡按程序进行组对→预热→点固焊→打底焊→填充焊→层间清理→盖面焊→热处理→X射线探伤 5．预热温度为150—250℃，层间温度不低于预热温度，焊后用岩棉被包扎，进行缓冷。 二、15CrMo与Q235—B 之间的异种钢材焊接 1．坡口和钝边同上。 2．预热时只预热15CrMo一端（150—250℃）。 3．焊丝选用H13CrMo，焊条为热307。 三、15CrMo与20# 之间的焊接 1．焊丝为H13CrMo，焊条为热307。 2．只预热15CrMo一端。 四、15CrMo与0Cr18Ni9之间的焊接
1．焊丝选择H0Cr21Ni10，焊条选择奥302。 3．只预热15CrMo一端。 五、0Cr18Ni9与0Cr18Ni9之间的焊接： 1．焊丝选用H0Cr21Ni10，焊条选用奥132。 六、焊接 1．焊工必须持锅炉压力容器合格证且合格证是Ws/D2—16J、17J，和Ws/D4—16J、17J方可参加以上钢材的焊接。 2．焊接时管内充氩保护，氩气流量为8—10L/min，用可溶纸贴在坡口内两侧50—100mm内，节约氩气。 3．焊条严格按说明书进行烘干，焊工配备保温箱，随取随用，且焊条烘烤次数不得超过两次。 七、焊后热处理 1．15CrMo焊后热处理≥10mm，温度为650—700℃。 八、焊缝返修 1．返修时采用与正式工程相同的焊接工艺，且取预热温度的上限，预热范围也应适当扩大。 2．同一部位的返修次数不应超过两次，若超过返修次数应分析原因，制定措施，并经单位项目技术负责人批准。 3．返修部位、次数及检验结果均要记入标有焊缝位置的单线图中。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/453114752.html, 浅析异种金属材料物理性质对焊接的影响 作者：花雷生 来源：《中国高新技术企业》2016年第08期 摘要：异种的金属材料由于其物理性的不同对焊接的结果会产生不同的影响。在实际的工程焊接中，异种金属焊接的需求非常多，根据焊接金属材料的不同可以将焊接分为异种钢材料焊接、异种有色金属焊接、钢材料与有色金属的焊接。鉴于异种金属对焊接的影响，在进行异种金属的焊接过程中通常需要注意一些事项，文章对此进行了研究。 关键词：异种金属材料；物理性质；焊接质量；相溶性；焊接工艺文献标识码：A 中图分类号：TG453 文章编号：1009-2374（2016）08-0061-02 DOI：10.13535/https://www.doczj.com/doc/453114752.html,ki.11-4406/n.2016.08.032 异种金属材料焊接指的是两种或者多种金属材料进行的焊接工作，最为常见的是铜和铝的焊接。除了金属的物理性质不同，对同种金属材料而言，同种材料的不同种性质的存在，比如钢材料的Q235和16Mn焊接，物理性质的不同使得同种金属在焊接时也要采用不同的焊接技术，只有这样才会保障焊接的质量。 1 金属的物理性质不同对焊接的影响 1.1 金属的熔点 在两种金属焊接的过程中，要将两种金属融化。假如这两种金属的熔点相差较小，都在100℃之内的话，焊接就非常容易；但是如果金属的熔点相差很大，比如一种金属的熔点在100℃之内，另一种金属的熔点在100℃以上或是两种金属熔点温度差在100℃以上，在焊接的时候就会出现这样的情况：熔点温度低的金属在加热的过程中熔化成液体，而熔点高的金属由于没有达到熔点就没有熔合；熔点高的金属在焊接过程中会出现凝固收缩情况，对部分凝固的金属形成压力，导致在焊接的过程中出现裂缝。 1.2 热导率和比热容的差异 不同种金属的热导率和比热容存在着差异，当两种金属的热导率和比热容差异比较大的时候，会出现热输入不平衡的情况。在焊接的过程中金属熔化的不均匀，导致焊接的缝隙出现变化，两侧金属的结晶情况也会发生转变。比如热导率比较高的金属在焊接的过程中容易受到热的影响，在冷却的过程中也会迅速发生冷却出现淬硬现象，而热导率较低的金属在焊接的过程中会出现过热的情况。 1.3 线膨胀系数
1 试验研究内容 紫铜是工业上重要的金属材料，具有极好的导热性、常温和低温塑性，对大气、海水、非氧化性酸及钙盐等有良好的耐腐蚀性。但由于它强度低，比重大，单独作为容器结构材料在大型化工装备上的应用受到限制。若采用加工硬化提高其强度，其塑性会大幅度降低，同时耐蚀性受损，因而它对某些介质的良好耐蚀性这一优点难以充分发挥。异种金属爆炸复合连接方法的出现，使铜能够真正大量应用于化工装备，但铜的焊接性差，铜—钢之间的焊接连接成为铜—钢化工装备制造中的一个主要难题。 随着经济的迅速发展和科学技术的不断进步，新材料、新工艺、新设备不断涌现，对零部件的性能提出了更高的要求。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，如在转炉炼钢工程的氧气管道需要采用T2铜管和不锈钢管焊接，新一代航空发动机采用铬青铜与双相不锈钢电子束焊接，弹带上钢与纯铜的熔敷扩散焊等。 本实验以紫铜和Q235钢为主要材料，主要研究紫铜和钢在TIG氩弧钎焊焊接性，研究接头的力学性能，分析其接头的组织成分特点，找到相对合适的焊接工艺。 2 研究方案论证 2.1 铜-钢焊接分析 在铜-钢焊接中，铜与铁的熔点、导热系数、线膨胀系数和力学性能等都有很大的不同，容易在焊接接头中产生应力集中，导致各种焊接裂纹。 另一方面，铜与钢的原子半径、晶格类型、晶格常数及原子外层电子数目等都比较接近，且铜与铁属于在液态时无限固溶，在固态下，虽为有限固溶，但并不形成脆性金属间化合物，而是以(α+ε)的双相组织形式存在，这是二者实现焊接的基本依据。因此，只要克服前述的铜与铁在物理性能上存在差异的困难，是可以获得正常焊接接头的。 两种金属物化性能如表1-1。 表1-1 铁和铜的物理性能 钢与铜及铜合金的焊接主要存在下面几个问题: （1）焊缝易产生热裂纹 由于铜与钢会形成低熔点共晶，以及线膨胀系数相差较大，焊缝容易产生热裂纹和晶界偏析(即低熔点共晶合金或是铜的偏析)，因而焊接时，在较大焊接应力作用下，呈现出宏观
异种金属焊接注意事项 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也阻碍了它的发展，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。 (8)性能的不连续性。 焊接接头的化学成分和金相组织的差异，带来了焊接接头力学性能的不同。沿焊接接头的各个区域强度、硬度、塑性、韧性、冲击性能、高温蠕变、持久性能都有很大差别。这种显著的不均匀性使得焊接接头不同区域在相同的条件下，表现出来的行为有很大的差异，出现弱化区域和强化区域，尤其是在高温的条件下，异种金属焊接接头在服役过程中经常出现早期失效。
铜及其与异种材料的焊接 铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。在纯铜（紫铜）中添加10余种合金元素，形成固溶体的各类铜合金，如加锌为黄铜；加镍为白铜；加硅为硅青铜；加铝为铝青铜等。 铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接，在工业发达的今天、熔焊已占据主导地位。用焊条电弧焊、TIG焊、MIG焊等工艺方法容易实现铜及铜合金的焊接。影响铜及铜合金焊接性的工艺难点主要有四项元素：一是高导热率的影响。铜的热导热率比碳钢大7-11倍，当采用的工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多时，则铜材很难熔化，填充金属和母材也不能很好地熔合。二是焊接接头的热裂倾向大。焊接时，熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹。三是产生气孔的缺陷比碳钢严重得多，主要是氢气孔。四是焊接接头性能的变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。 1、紫铜的焊接 焊接紫铜的方法有气焊、手工碳弧焊、焊条电弧焊和手工氩弧焊等方法，大型结构也可采用自动焊。 （1）紫铜的气焊焊接最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种是含有脱氧元素的焊丝，如丝201、202；另一种是一般的紫铜丝和母材的切条，采用气剂301作
助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。 （2）紫铜的焊条电弧焊接。焊件厚度大于4毫米时，焊前必须预热，预热温度一般在400~500℃。用铜107焊条焊接，电源应采用直流反接。焊接时应当用短弧，焊条不宜作横向摆动。焊条作往复的直线运动，可以改善焊缝的成形。长焊缝应采用逐步退焊法。焊接速度应尽量快些。多层焊时，必须彻底清除层间的熔渣。焊接应在通风良好的场所进行，以防止铜中毒现象。焊后应用平头锤敲击焊缝，消除应力和改善焊缝质量。 （3）紫铜的手工氩弧焊。在紫铜手工氩弧焊时，采用的焊丝有丝201(特制紫铜焊丝)和丝202，也采用紫铜丝，如T2。焊前应对工件焊接边缘和焊丝表面的氧化膜、油等脏物都必须清理干净，避免产生气孔、夹渣等缺陷。清理的方法有机械清理法和化学清理法。 对接接头板厚小于3毫米时，不开坡口；板厚为3～10毫米时，开V形坡口，坡口角度为60o~70o；板厚大于10毫米时，开X形坡口，坡口角度为60o~70o；为避免未焊透，一般不留钝边。根据板厚和坡口尺寸，对接接头的装配间隙在0.5～1.5毫米范围内选取。 紫铜手工氩弧焊，通常是采用直流正接，即钨极接负极。为了消除气孔，保证焊缝根部可靠的熔合和焊透，必须提高焊接速度，减少氩气消耗量，并预热焊件。板厚小于3毫米时，预热温度为150~300℃；板厚大于3毫米时，预热温度为350~500℃。预热温度不宜过高，否则使焊接接头的力学性能降低。还有紫铜的碳弧焊，碳弧焊使用的电
第8章异种材料的焊接 本章教学目的： 1．了解异种材料焊接存在的问题和特点 2．掌握异种钢的焊接 本章课时安排：2H 本章重点难点：异种钢的焊接 现代工程结构中不仅需要对大量的同种材料进行焊接，也需要对相当数量的异种材料进行焊接。采用异种材料制造的焊接结构，不仅能满足不同工作条件对材质提出的不同要求，而且可节约大量的优质贵重材料，降低成本，充分发挥不同材料的性能优势。近年来，异种材料焊接结构在机械、化工、电力及核工业等行业得到广泛应用，对异种材料的焊接也越来越受到重视。异种材料焊接的种类很多，本章主要阐述异种钢和典型的异种有色金属焊接的基本概念。 第1节异种材料的分类、组合及焊接性特点 一、异种材料的分类、组合 材料种类繁多，性能各异，按工程实际需要，异种材料的分类和组合在工程中是多种多样的。从材料角度看，异种材料焊接的分类和组合主要包括三大类： 1. 不同金属材料之间的组合 （1）异种钢铁材料的组合，又称为异种黑色金属的组合，如珠光体钢与奥氏体钢的焊接等。 （2）钢铁材料与有色金属的组合。如钢与铝的焊接等。 （3）异种有色金属的组合。如铜与铝的焊接等。 （4）金属材料与非金属材料的组合。如钢与石墨、金属与陶瓷。 2. 不同组织或合金系的异种钢焊接构件 各种类型的钢铁材料是现代工业中应用最广泛的金属材料，工程结构中应用较多的是不同金相组织的异种钢焊接，这类结构件主要分以下两种情况：（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的异种
钢焊接构件，例如1Cr18Ni9Ti与高镍奥氏体钢之间的焊接结构件。 （2）母材金相组织不同的异种钢组合。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。 3. 不同用途的异种材料焊接构件 （1）用于耐磨的异种金属组合。如高碳钢、各种合金钢、超合金、碳化钨等硬质合金，这些材料主要用于制造建筑机械、发动机、炼钢机械、刀具等。 （2）用于耐热的异种金属组合。如铬钼钢、不锈钢、耐热钢、镍基合金等各种耐热超合金、复合材料、金属间化合物等。这些材料主要用于制造锅炉、发动机、炼钢、各种机械、汽轮机、核电站等。 （3）用于耐腐蚀的异种金属组合。如各种不锈钢、镍基合金、铝等。这些材料主要用于制造石油化工、轻工、原子能、海洋工程装备及医疗器械等。 （4）用于减轻装备重量的异种金属组合。如钛、铝、镁及其合金等，主要用于航空航天、运载火箭、导弹、运输设备等。 （5）提高电磁性能的异种金属组合。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。 二、异种材料的焊接性特点 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。 1. 异种材料焊接存在的问题 异种材料的焊接与同种材料焊接相比，有很大的不同，前者一般要比同种材料焊接困难。异种材料焊接时，因为材料的物理、化学性能及化学成分等有显著差异，从焊接性和操作技术上都比同种材料难焊。异种材料焊接时，存在如下主要问题：（1）异种材料之间不能形成合金。如焊接铁与铅时，不仅两种材料在固态时不能相互溶解，而且在液态时彼此之间也不能相互溶解，液态金属呈层状分布，冷却后各自单独进行结晶。在这类异种材料的结合部位，不能形成任何中间相结构。 （2）异种材料的热膨胀系数不同，容易引起热应力，而且这种热应力不易消除，结果会产生很大的焊接变形。 （3）异种材料焊接过程中，由于金相组织的变化或新生成的组织，都可使焊接
第二节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。电子束焊可以用于制造异种钢真空设备薄壁构件。小直径的异种钢管可用闪光对焊。形状
异种钢焊接的特点及工艺 摘要：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。正确地选用焊材是焊接异种钢的关键，焊接接头的质量和使用性能与所选用的焊材密切相关。本文通过对异种钢焊接的特点及工艺的描述，以供同行业参考。 关键词：异种钢焊接特点工艺 一、异种钢焊接概述及其焊接特点 1.异种钢焊接概述 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，例如一侧为铁素体类钢，另一侧为奥氏体类钢（如奥氏体不锈钢）。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。 2.焊接特点 2.1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。 2.2焊缝金属化学成分的不均匀，熔焊时，焊缝是由局部熔化的母材和熔化的焊条金属形成，不同的坡口型式和焊接参数，熔合比也不同，为确保焊缝金属成分的稳定性，防止焊缝因熔合比过大在熔合区产生马氏体组织，因此在焊接时要控制焊接参数等，减小熔合比的影响。 2.3熔合区碳的迁移，异种钢焊接在焊后热处理后往往会在低合金钢侧母材上形成脱碳层，高合金钢侧形成增碳层，导致熔合区接头的塑性下降，硬度增加，可能在熔合区产生破坏，所以在异种钢焊接时，采用隔离层堆焊，防止碳迁移现象。 2.4熔合区应力的形成，由于异种钢焊接两种金属的线膨胀系数不一样，焊接时可产生较大的残余应力，这种应力即使通过消应力热处理也无法消除，而熔合区这个薄弱地带往往受到这个应力的影响，极易在此附近造成焊接接头的破坏，所以我们要控制这种异种钢的焊接接头，可采用隔离层堆焊后用同种钢焊条焊接则接头的性能可大为改善。 二、异种钢焊接工艺要点 1.焊材选择 正确地选用焊材是焊接异种钢的关键，焊接接头的质量和使用性能与所选用的焊材密切相关。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： 1.1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。
异种金属材料焊接接头常识 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1）和稀释率（见图2）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，可以使焊接接头的组织不均匀程度得到一定的改善。
其中，θ按下式计算： 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——母材的熔入量，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1、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
CFHI 2009年第4期（总130期） yz.js@https://www.doczj.com/doc/453114752.html, 热加工 CFHI TECHNOLOGY 摘要：论述镍基合金在焊接异种材料焊缝时的应用以及镍基合金的焊接特点和焊接时注意事项。关键词：焊接工艺评定；焊接；镍基合金；换热器中图分类号：TG406 文献标识码：B 文章编号：1673-3355（2009）04-0012-02 镍基材料在异种材料焊接中的性能分析 关景发1 换热器是在工业生产中实现物料之间热量传递过程的一种设备。各种换热器广泛的应用在石油化工、化学、动力等生产领域中。 在换热器的制造中，存在着大量的由异种材料组成的焊接接头。由于异种材料在物理化学性能，如熔点、热导率、线膨胀系数和力学性能等方面存在显著的差异，导致其在焊接时具有一定的难度，而必须采取特殊的工艺措施。 某公司订购的一批换热器当中有几台产品上存在使用镍基焊接材料连接12Cr2Mo 低合金耐热钢材料的焊缝。由于这几条焊缝是必须在产品进行最终焊后热处理之后才能进行焊接的，而使用镍基材料进行焊接的焊缝则正好可以免去热处理工序，所以焊缝的填充金属最终确定为625合金材料。 1镍基材料焊接中存在的问题 12Cr2Mo 钢属于贝氏体耐热钢，具有良好的常温和高温短时强度、抗氢抗氧化能力、抗脆断能力和较好的焊接性能，因此常用来制造各类大型反应器和换热器等石化炼制设备。 12Cr2Mo 钢具有较高的力学性能和冲击韧性，并且成分中含有较多的合金元素，因此在焊接时需要进行预热、后热和焊后热处理，以保证焊接接头的性能。 镍基耐蚀合金具有耐各种腐蚀介质的抗腐蚀性能，同时具有良好的高低温力学性能。其显微组织是奥氏体，在固态下没有相变。镍基合金在 焊接时具有以下特点： （1）镍基耐蚀合金具有较高的热裂纹敏感性；（2）对焊接表面的杂质元素敏感，因此在焊接过程中焊接表面应保持清洁； （3）对焊接热输入敏感，焊接时应当限制焊接热输入，防止晶粒长大和产生热裂纹等焊接缺陷； （4）液态熔敷金属流动性差和焊缝金属熔深浅。 2焊接工艺评定 由于在换热器中该条焊缝属于受压焊缝，根据相关要求需要按照JB 4708-200《钢制压力容器焊接工艺评定》和产品技术条件的要求进行焊接工艺评定，以确定合理的焊接工艺规范。 根据图纸上的部件厚度及接头形式确定焊接工艺评定试板的接头形式（见图1）。试板的厚度为30mm 。长度和宽度满足取样要求。2.1 堆焊隔离层 在12Cr2Mo 钢上进行堆焊，考虑到母材材料和母材对堆焊金属的稀释作用，为了防止产生焊接裂纹，在堆焊第一层时需要对母材进行预热。而由于镍基焊接不需要预热，在焊完第一层后，其余各 1.一重集团公司核电石化事业部焊接技术部助理工程师，辽宁大连 116600 图1 工艺评定试板接头形式 33
河南工程学院《压力焊》考查课 专业论文 八方钢的异种材料焊接工艺 学生姓名：郭锦鹏 学院：机械工程学院 专业班级：材料成型及控制工程1241 专业课程：压焊方法及设备 任课教师：陈丹 2015 年11 月11 日
八方钢的异种材料焊接工艺 1八方钢简介 本处八方钢将用于工程结构件，八方钢即为截面为正八面体的的实心钢，和管状钢不同。生产原材料：1000mm长20钢+300mm长1Cr18Ni9 八方钢规格要求：长度为1300mm；外接圆直径为80mm。 生产方法：可由80mm圆柱体切削加工而成。如图1所示。 图1 八方钢工件截面图 2原料供货 经上网及实地查找，通过材料质量以及价格方面综合考虑，确定供货企业为深圳市华镍特种合金有限公司。 深圳市华镍特种合金有限公司简介：华镍特种合金有限公司是中国一家降低用户金属材料成本的公司，总部位于深圳。公司主要产品有高温耐腐蚀合金.耐高温耐腐蚀毛细管，精密合金.膨胀合金.软磁合金.永磁合金.特殊不锈钢.双相钢.焊材等。 材料化学成分如下： 碳 C ：≤0.15% 硅 Si：≤1.00% 锰 Mn：≤2.00% 硫 S ：≤0.030% 磷 P ：≤0.035%
铬 Cr：17.00～19.00% 镍 Ni：8.00～10.00% 1Cr18Ni9经冷加工有高的强度，但伸长率比1Cr17Ni7稍差。建筑用装饰部件。提高切削性，耐烧性。最适用于自动车床。螺栓、螺母。不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性，所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可满足建筑师和结构设计人员的需要。耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。[1]又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到12%左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（自钝化膜），可阻止钢的基体进一步腐蚀。除铬外，常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。 3现代异种材料焊接简介 现代工程结构中不仅需要对大量的同种材料进行焊接，也需要对相当数量的异种材料进行焊接。采用异种材料制造的焊接结构，不仅能满足不同工作条件对材质提出的不同要求，而且可节约大量的优质贵重材料，降低成本，充分发挥不同材料的性能优势。近年来，异种材料焊接结构在机械、化工、电力及核工业等行业得到广泛应用，对异种材料的焊接也越来越受到重视根据金相组织，钢材可以分为珠光体钢(碳钢和低合金钢)、铁素体钢和铁素体-马氏体钢（高铬钢）、奥氏体钢和奥氏体-铁素体钢（铬镍钢）三大类。于珠光体钢与奥氏体钢的物理性能、化学成分（尤其是含Cr量）存在差异，其焊接时存在如下三大问题：⑴焊缝成分稀释⑵熔合区性能恶化（包括形成凝固过渡层和碳迁移过渡层）⑶接头应力复杂。
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 铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。在纯铜(紫铜)中添加10余种合金元素，形成固溶体的各类铜合金，如加锌为黄铜;加镍为白铜;加硅为硅青铜;加铝为铝青铜等。 铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接，在工业发达的今天、熔焊已占据主导地位。用焊条电弧焊、TIG焊、MIG焊等工艺方法容易实现铜及铜合金的焊接。影响铜及铜合金焊接性的工艺难点主要有四项元素:一是高导热率的影响。铜的热导热率比碳钢大7-11倍，当采用的工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多时，则铜材很难熔化，填充金属和母材也不能很好地熔合。二是焊接接头的热裂倾向大。焊接时，熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹。三是产生气孔的缺陷比碳钢严重得多，主要是氢气孔。四是焊接接头性能的变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。 1、紫铜的焊接 焊接紫铜的方法有气焊、手工碳弧焊、焊条电弧焊和手工氩弧焊等方法，大型结构也可采用自动焊。 (1) 紫铜的气焊焊接最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种是含有脱氧元素的焊丝，如丝201、202;另一种是一 般的紫铜丝和母材的切条，采用气剂301作 助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。 (2)紫铜的焊条电弧焊接。焊件厚度大于4毫米时，焊前必须预热，预热温度一般在400~500?。用铜107焊条焊接，电源应采用直流反接。焊接时应当用短弧，焊条不宜作横向摆动。焊条作往复的直线运动，可以改善焊缝的成形。长焊缝
应采用逐步退焊法。焊接速度应尽量快些。多层焊时，必须彻底清除层间的熔渣。焊接应在通风良好的场所进行，以防止铜中毒现象。焊后应用平头锤敲击焊缝，消除应力和改善焊缝质量。 (3)紫铜的手工氩弧焊。在紫铜手工氩弧焊时，采用的焊丝有丝201(特制紫铜焊丝)和丝202，也采用紫铜丝，如T2。焊前应对工件焊接边缘和焊丝表面的氧化膜、油等脏物都必须清理干净，避免产生气孔、夹渣等缺陷。清理的方法有机械清理法和化学清理法。对接接头板厚小于3毫米时，不开坡口;板厚为3,10毫米时，开V形坡口，坡口角度为60o~70o; 板厚大于10毫米时，开X形坡口，坡口角度为60o~70o;为避免未焊透，一般不留钝边。根据板厚和坡口尺寸，对接接头的装配间隙在0.5,1.5毫米范围内选取。紫铜手工氩弧焊，通常是采用直流正接，即钨极接负极。为了消除气孔，保证焊缝根部可靠的熔合和焊透，必须提高焊接速度，减少氩气消耗量，并预热焊件。板厚小于3毫米时，预热温度为 150~300?;板厚大于3毫米时，预热温度为350~500?。预热温度不宜过高，否则使焊接接头的力学性能降低。还有紫铜的碳弧焊，碳弧焊使用的电 极有碳精电极和石墨电极。紫铜碳弧焊所用的焊丝和气焊时一样，也可用母材剪条，可用气焊紫铜的助熔剂，如气剂301等。 2、黄铜的焊接 黄铜焊接的方法有:气焊、碳弧焊、焊条电弧焊和氩弧焊。 (1)黄铜的气焊。由于气焊火焰的温度低，焊接时黄铜中锌的蒸发比采用电焊时少，所以在黄铜焊接中，气焊是最常用的方法。黄铜气焊采用的焊丝有:丝221、丝222和丝224等，这些焊丝中含有硅、锡、铁等元素，能够防止和减少熔池中锌的蒸发和烧损，有利于保证焊缝的性能和防止气孔产生。气焊黄铜常用的熔剂有固体粉末和气体熔剂两类，气体熔剂由硼酸甲脂及甲醇组成;熔剂如气剂301。 (2)黄铜的焊条电弧焊。焊接黄铜除了用铜227及铜237外，也可以采用自制的焊条。
0Cr13/Q235异种金属焊接工艺 一、前言 毕业设计题目为“0Cr13/Q235异种金属焊接工艺与组织研究”，针对题目，设计焊接工艺。由于两种材料的热导率和线膨胀系数有很大差异，为了保证焊接质量，认真分析了两种材料的焊接性能及存在的问题，并据此制定了具体的焊接工艺措施。 二、焊接性能分析 0Cr13不锈钢和Q235碳钢的化学成分及物理性能如表1、2所示。 表1 Q235碳钢和0Cr13不锈钢的化学成分表 表2 Q235碳钢和0Cr13不锈钢的物理性能表 0Cr13不锈钢的Cr含量在11．5％～13．5％，同时匹配有不大于0．08％的C，Cr 本身能增加钢的奥氏体稳定性，加入碳后经固熔再空冷会发生马氏体转变，因此0Cr13不锈钢焊缝和热影响区焊后状态的组织为硬脆的马氏体组织。另外，0Cr13的碳当量约为2．76％，因此它的焊接性较差。由于0Cr13不锈钢的导热性较Q235碳钢差，焊接残余应力较大，所以从高温直接冷却到100～120℃以下时很容易产生冷裂纹。由于焊接热循环的作用，0Cr13不锈钢有较大的过热倾向，晶粒易粗化，热影响区会出现粗大的铁素体和
炭化物组织，塑性降低，冷却时能引起脆化，如果再有氢的作用，冷裂纹的倾向就更加明显。 三、焊接中的主要问题 由于0Cr13不锈钢和Q235碳钢化学成分差异很大，因此它们的焊接属于异种钢焊接，在熔焊的条件下获得的焊接接头存在许多问题。 1、热导率和比热容的差异 金属的热导率和比热容强烈地影响着被焊材料的熔化、熔池的形成，以及焊接区温度场和焊缝的凝固结晶。0Cr13不锈钢热导率约为Q235碳钢的一半，这么大的差异可使两者的熔化不同步，熔池形成和金属结合不良，导致焊缝结晶条件变坏，焊缝性能和成形不良。 2、线膨胀系数的差异 由于0Cr13不锈钢与Q235碳钢的线膨胀系数不同，造成它们在形成焊接连接之后的冷却过程中，焊缝两侧的收缩量不同，导致焊接接头出现复杂的高应力状态，进而加速裂纹的产生。 3、0Cr13不锈钢和Q235碳钢焊接时同样存在焊缝稀释和形成过渡层的问题，导致Q235碳钢一侧焊缝形成脱碳层而0Cr13不锈钢一侧形成增碳层，随着扩散的持久，使Q235碳钢一侧的含碳量降低，变成了铁素体组织，并使焊接接头的焊缝组织成为奥氏体加铁素体。 四、焊接工艺措施 为了获得无裂纹的焊接接头，应尽量避免焊接接头熔合线组织与焊缝金属的不一致性，使0Cr13不锈钢一侧没有显著的稀释现象，在工艺上应采用以下措施： 1、正确选择焊接材料 0Cr13不锈钢与Q235碳钢焊接接头的焊缝金属化学成分主要取决于填充金属。为了保证结构使用性能的要求，焊缝金属的成分应尽力接近于其中一种钢的成分。为了尽量减小构件的焊接变形，应采用对称焊接的手工电弧焊方法，焊条选用E5015（或E309），焊缝