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。

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。

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。

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。

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。

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。