异种金属焊接概论

浅谈异种金属的焊接随着人们对于金属材料需求的不断推进，金属材料的种类也变得多种多样，除了常见的铁、铝、铜等金属之外，异种金属的出现也逐渐增多，比如说钛合金、镍基合金、钨合金等。

然而，由于异种金属在性质上有着明显的差异，对于金属的连接也提出了挑战。

本文将就异种金属焊接这一话题进行讨论，让大家更好地了解异种金属的焊接技术以及影响焊接质量的参数。

一、异种金属焊接的难点一般情况下，在焊接过程中，想要较好地实现异种金属的连接，需要快速冷却过程中所产生的热应力精确掌握。

然而，异种金属的导热系数不同，这就导致了焊接中的材料温度差异过大，使得焊接材料在快速冷却的过程中产生了内应力，从而使焊接后的材料产生了部分或者全部的塑性损失。

此外，由于采用的焊接材料和基材不同，若没有采取合适的操作方法，则会出现焊缝溢铜、堆积、熔池不稳定等缺陷，从而导致焊接质量不达标。

二、异种金属焊接的方法1.钎焊法钎焊法是一种常用的异种金属焊接方法。

钎焊是通过钎料与金属接触，由于钎料的熔点较低，因此采用加热方法使钎料熔化，并在加热的同时，使得钎料与基材间有一定的接触。

在钎焊的过程中，钎料中液相沿着毛细作用向着焊缝两侧扩散，从而实现了金属的连接。

由于钎焊有着低热输入、宽焊缝等优点，因此也被广泛应用于异种金属的连接。

2.电弧焊法电弧焊法是一种通过电弧来完成金属连接的方法。

这种焊接方法通常适用于连接相对较厚的金属板材。

在焊接时，通过高压交流电形成一定的电弧，在钨极上集中高温点，然后将其焊接材料加热熔化，并实现异种金属的连接。

这种方法的优点是可焊接厚度大、连接牢固，而缺点则是加热温度高、变形容易，需要一定的技术经验和操作技巧才能操作。

3.激光焊法激光焊法是一种高能、高质量的焊接方法。

它通过聚焦激光束，实现异种金属的加热和熔化，从而完成焊接过程。

相比于其他一些焊接方法，激光焊法有着加热温度高、作业速度快、精度高的优点，因此在异种金属的焊接中，也有着广泛的应用。

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。

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。

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。

关于异种钢焊接的简介第一节焊接接头的特点、成分、和组织的控制一，焊接接头的特点异种钢焊接接头和同种钢焊接接头有本质差异，主要是熔敷金属与两侧焊接热影响区和母材存在的不均匀性，主要有：1.化学成分不均匀。

这是因为在焊接加热过程中，两侧母材的熔化量，熔敷金属和母材熔化区的成分因“稀释”作用会发生变化。

接头区的成分不均匀程度不仅取决于母材、填充金属各自的原始成分，也受焊接工艺的影响，易采用小电流、浅熔深。

2.组织的不均匀性。

在焊接热循环的影响下，接头内的各区域组织是不同的，而且在个别区域内还会出现复杂的组织结构。

参见舍夫勒图Nieq -- 镍当量；Creq—铬当量（学会看舍夫勒图）熔合比（稀释率）θ-在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比。

用实验测得的。

θ＝A/A+B=A1+A2/A1+A2+Bθ取决于焊接方法、规范、接头形式、坡口角度、药皮（焊剂）的性质以及焊条（焊丝）的倾角等因素3.性能的不均匀性。

由于组织、成分的变化，代来了性能上的不同，各种变化会呈倍数关系变化，特别是焊缝两侧的热影响区冲击值变化更大，同样高温性能如持久强度、蠕变强度变化也很大。

4.应力场分布不均匀。

由于组织、成分的不同，接头的热膨胀系数和导热系数也不同，热膨胀系数不同引起塑性区域不同，残余应力不同；导热系数不同会引起热应力不同。

在组织应力和热应力的共同作用下发生叠加后会产生应力峰值，导致接头发生断裂。

总之，对于异种钢焊接接头，其成分、组织、性能和应力场的不均匀是主要特点。

二，异种钢焊缝金属的成分、组织的控制1.焊缝成分与舍夫勒组织图的关系。

异种钢焊接时由于选择的焊材与母材不同，要推算焊缝金属的成分、组织及性能。

舍夫勒组织图就有这个功能。

（图2-3）奥氏体形成元素的镍当量计算公式：Nieq＝wNi+30wC+0.5wMn铁素体形成元素的铬当量计算公式：Creq＝wCr+wMo+1.5wSi+0.5wNb也可以由母材、填充金属的成分和稀释率求出焊缝金属的成分。

异种金属焊接焊接是两种或两种以上材料通过加热或加压或两者并用来达到原子之间的结合而形成永久性连接的工艺过程。

焊接的基本原理就是采用施加外部能量的办法，促使分离材料的原子接近，形成原子键的结合。

在这个同时，又能去除掉一切阻碍原子键结合的一切表面膜和吸附层，以形成一个优质的焊接接头[”l。

几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到重量不足1克的微电子元件，在生产中都不同程度地依赖焊接技术。

在人类发展史上留下辉煌篇章的三峡水利工程、西气东输工程以及“嫦娥”探月工程等，都采用了焊接结构。

我国2004年的焊接材料生产总量达到了210万吨，比美国、日本、德国三国焊接材料产量的总和还多。

焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。

我国2006年的钢产量在3.7亿吨左右，2006年中国钢材消耗量大约为3.99亿吨左右，目前我国的钢材消费总量和美国、日本、前苏联相比还尚低，20世纪美国、日本、前苏联钢材累计消费量分别达到了73亿吨、40亿吨和56亿吨。

目前，钢材是我国最主要的结构材料，在今后20年钢材仍将占有重要的地位。

然而，钢材必须经过加工才能成为有给定功能的产品。

由于焊接结构具有重量轻、成本低、质量稳定、生产周期短、效率高、市场反应速度快等优点，焊接结构的应用日益增多。

与世界工业发达国家一样，我国焊接加工的钢材总量比其他加工方法多。

因此，发展我国制造业，尤其是装备制造业，必须高度重视焊接技术的同步提高[l2，‘’〕。

异种金属焊接接头主要分为母材、焊缝及熔合区三个部分。

母材作为基材，而焊缝金属是指熔化的填充金属与熔化的母材金属相互混合比较均匀的部位，位于焊接接头中间部位，熔池边缘与焊缝中间相比有很大的不同。

熔池边缘靠近母材处，液态金属的温度较低、流动性差，液态停留时间较短，受到机械力的搅拌作用比较弱，是一个滞留层。

此处熔化的母材与填充金属不能充分的混合，并且越靠近母材，母材成分所占的比例越大，化学成分梯度在该处有一个明显的变化，这种变化必然要带来组织的变化，从而形成一个称为熔合区的很窄的过渡区。