5-1异种金属焊接特点

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。

焊工简答题（含答案）简答题1.（B-A-001）CO2气体保护焊有哪些缺点？2.（B-A-001）CO2气体保护焊有哪些优点？3.（B-A-003）CO2气体保护焊用气有哪些要求？4.（B-A-003）CO2气体的提纯，焊接现场可以采取哪些措施？5.（B-A-004）CO2气体保护焊丝有哪几种？6.（B-A-004）CO2气体保护焊对焊丝有什么要求？7.（B-A-005）半自动CO2气体保护焊设备由哪四部分组成？8.（B-A-005）半自动CO2气体保护焊焊枪的作用有哪些？9.（B-A-005）CO2气体保护焊供气系统有哪些组成？10.（B-A-006）CO2气体保护焊的工艺参数主要包括哪些？11.（B-A-006）CO2气体保护焊熔滴过渡形式有哪些？12.（B-A-006）CO2气体保护焊时，电弧电压选择不当时对焊接质量及成形有什么影响？13.（B-A-006）细丝CO2气体保护焊焊接电流选择不当，对焊接质量及成形有什么影响？14.（B-A-006）CO2气体保护焊采用短路过渡，减少飞溅的措施有哪些？15.（B-B-002）埋弧自动焊有哪些优点？16.（B-B-002）埋弧自动焊有哪些缺点？17.（B-B-003）埋弧焊用焊丝，按其成分和用途不同分哪几类？18.（B-B-003）埋弧焊用焊丝表面镀铜的主要目的是什么？19.（B-B-004）埋弧焊焊剂的作用有哪些？20.（B-B-004）埋弧焊焊剂按制造方法分为哪几类？21.（B-B-005）埋弧焊机按焊丝数目不同分为哪几类？22.（B-B-005）埋弧焊机按电弧调节方式不同分为哪两种？分别根据什么原理设计的？23.（B-B-008）埋弧自动焊工艺参数主要有哪些？24.（B-B-008）埋弧自动焊焊接电压对焊接成型及质量及的影响如何？25.（B-C-001）异种金属焊接特点是什么？26.（B-C-001）异种钢焊接时焊接材料选择的一般原则是什么？27.（B-C-003）碳素钢与奥氏体不锈钢焊接的一般原则是什么？28.（B-C-003）碳钢与铁素体不锈钢焊接工艺要点有哪些？29.（B-C-005）珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接时焊接材料的选择原则是什么？30.（B-C-005）珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接工艺要点是什么？31.（B-C-006）手工电弧焊焊接铸铁与低碳钢的工艺要点有哪些？32.（B-C-006）铸铁与低碳钢钎焊的优缺点是什么？33.（B-C-007）钢与铜焊接时最易出现的主要焊接缺陷有哪些？34.（B-C-007）不锈钢与铜焊接时如何选择填充材料？35.（B-D-001）铝与铝合金熔焊时形成气孔的原因是什么？36.（B-D-001）改善铝与铝合金焊接接头耐蚀性的主要措施有哪些？37.（B-D-001）铝与铝合金熔焊时防止焊缝气孔的途径有哪些？38.（B-D-002）铝与铝合金焊接工艺的一般特点是什么？39.（B-D-003）手工钨极氩弧焊焊接铝及其合金有什么特点？40.（B-D-003）气焊焊接铝及其合金有什么特点？41.（B-D-005）铜及铜合金焊接时存在的主要问题是什么？42.（B-D-005）铜及铜合金焊接时产生气孔的原因是什么？43.（B-D-006）TIG焊焊接紫铜有何特点？44.（B-D-006）铜及铜合金熔焊的基本原则是什么？45.（B-D-009）钛及钛合金的焊接特点是什么？46.（B-D-009）钛及钛合金焊接时消除气孔的主要途径有哪些？47.（B-D-010）氩弧焊焊接钛及钛合金的工艺要点有哪些？48.（B-D-010）等离子弧焊焊接钛及钛合金有何特点？49.（B- E-004）对压力容器有哪几方面的要求？50.（B- E-004）常用的压力容器封头有哪几种？制造封头的方法有哪几种？51.（B- E-005）压力容器焊后热处理的目的是什么？52.（B- E-005）压力容器炉外热处理的方法有哪些？53.（B- E-006）压力容器常用的无损探伤方法有哪些？54.（B- E-006）压力容器局部探伤（20%）不合格时有什么探伤要求？55.（B- E-008）压力容器常用的补强形式有哪些？56.（B- E-008）压力容器补强圈补强的特点及应用范围有哪些？57.（B- E-010）梁的焊接变形主要有哪些？58.（B- E-010）控制梁的焊接变形常用哪些方法？59.（B- E-011）矫正焊接梁残余变形的方法有哪些？60.（B- E-011）预防焊接梁变形的措施有哪些？1.答：1飞溅较小；2弧光强；3抗风力弱；4不够灵活。

异种金属焊接问题及焊接工艺分析摘要：随着新材料、新工艺、新设备的不断出现，对各类工程构件的性能提出了更高的要求，但是在工程技术中任何一种材料都不可能完全满足使用性能的要求。

由不同材料组成的结构不仅能充分利用各组成材料的优异性能，达到工程中的使用上的要求，而且还能节约贵重金属，降低结构整体成本，提高经济效益，在某些情况下异种材料结构的综合性能甚至超过单一金属结构。

因此异种金属焊接在各行业中得到越来越多的运用和受到人们的重视。

但近年来，国内外多次发生异种金属焊接结构的早期失效事故。

因此，如何保证异种金属焊接接头的可靠性就成为保证结构安全运行的关键。

所以，研究异种金属之间的焊接具有重要的工程实用意义。

关键词：异种金属焊接；问题；焊接工艺1异种金属焊接的特点焊接接头熔合区：是性能最差的区域，异种金属焊接结构的破坏多半发生在熔合区。

在靠近熔合区金属区域还形成性能不好的，成分变化的过渡层。

焊接接头的裂纹：(1)冷裂纹：在金属淬硬倾向和氢的作用及焊接应力的共同作用下产生。

(2)热裂纹：这是高合金钢焊缝，特别是纯奥氏体组织的焊缝最易出现在焊缝中的裂纹。

因焊缝中还存在未结晶低熔点共晶体液膜，在相应的应力作用条件下生成了裂纹。

碳迁移现象：会造成接头高温机械性能降低，高温下失效断裂增加，影响高温使用寿命的主要原因之一。

影响碳迁移的因素是温度和时间和化学成分。

2异种金属相溶性问题两者不同的金属是否能进行焊接，取决于这两种金属在焊接的时候，它们的合金的元素之间相互作用。

在两种不同金属元素不需要在液态环境下，也就是在固态条件下就可以发生互相熔解，并形成一种新的状态即固溶体，那么就可以说这两种金属元素符合冶金学概念上的“相溶性”定义。

那么这两种异性金属在原则上就可以进行焊接操作。

合金元素发生相溶必须满足一定的条件，首先，这两种金属的晶格类型一定要匹配，比如被要求焊接的两种异性金属都是立方晶格的样式；其次，被焊接的异性金属的原子半径一定要接近；最后还要求这两种元素在元素周期表中的位置相互临近，这表明了金属的电化学性质差异较小。

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。

特种操作证熔化焊接与热切割作业模拟考试100题1、（判断题）氧熔剂切割的最大厚度可达800mm。

正确答案：错误2、（判断题）联合型等离子弧主要用于微束等离子弧焊和粉末堆焊等。

正确答案：正确3、（判断题）根据焊接工艺的不同，电弧焊可分为自动焊、半自动焊、氮弧焊和手工焊。

正确答案：错误4、（判断题）一辆小轿车上的焊点最多不能超过10000个。

正确答案：错误5、（判断题）堆焊在多数情况下，具有异种金属焊接的特点。

正确答案：正确6、（判断题）开启瓶阀时，操作者必须站在瓶嘴正面。

正确答案：错误7、（判断题）等离子电弧对弧长不敏感，所以焊枪喷嘴至工件的距离不像氮弧焊时要求那么严格。

正确答案：正确8、（判断题）泡沫灭火剂指能够与水混溶，并可通过机械或化学反应产生灭火泡沫的灭火剂。

正确答案：正确9、（判断题）盛装一般气体的气瓶，不用检验。

正确答案：错误10、（判断题）激光切割尺寸比较小的工件时，工件不动，割炬移动。

正确答案：错误11、（判断题）液体在火源作用下，首先使其蒸发，然后蒸汽氧化分解进行燃烧。

正确答案：正确12、（判断题）直流电流会对人体有伤害，男性平均摆脱电流为76mA。

正确答案：正确13、（判断题）碳弧气刨可使环境粉尘降低40%〜60%左右。

正确答案：正确14、（判断题）只有将堆焊表面放在倾斜或立焊位置，才能不打渣连续堆焊。

正确答案：错误15、（判断题）置换焊割广泛应用于可燃气体的容器与管道的外部焊补。

正确答案：错误16、（判断题）埋弧焊时，焊剂的存在可以延缓熔池金属的凝固速度。

正确答案：正确17、（判断题）《中华人民共和国安全生产法》规定，生产经营单位对重大危险源应当登记建档。

正确答案：正确18、（判断题）堆焊制造新零件时，可赋予零件表面具有特殊性能的多层金属零件。

正确答案：正确19、（判断题）湿法焊接时，引弧电压要低于大气中的引弧电压。

正确答案：错误20、（判断题）焊接车间焊工作业面积不应该小于4平方米，地面应基本干燥。

异种金属焊接的特点
以下是 6 条关于异种金属焊接的特点：
1. 异种金属焊接那可真是像一场刺激的冒险呀！你想想，把完全不同的两种金属连接在一起，就好比让猫和狗和谐共处，这多有挑战性啊！比如说铜和铝焊接，一个软一个硬，怎么让它们完美结合呢？
2. 异种金属焊接的难度有时候高得吓人呢！这简直就是在走钢丝啊！就好像让水和火相融，要多小心啊！像钛合金和不锈钢的焊接，稍有不慎就会前功尽弃呀！
3. 嘿，异种金属焊接有时就像是破解一个超级难的谜题！你得绞尽脑汁去找到最佳方案，不是吗？比如焊接镍和铁，那真得好好琢磨技巧才行呢！
4. 哇塞，异种金属焊接的复杂程度可真不一般呐！这不亚于驯服一头凶猛的野兽啊！就拿钼和铬的焊接来说，没有足够的经验和技巧能行吗？
5. 异种金属焊接可太需要技巧了呀，这就好像在茫茫大海中寻找正确的航向！比如说焊接锆和钽，那不得小心翼翼地摸索着前进嘛！
6. 哎呀，异种金属焊接绝对是焊接中的大考验啊！像是跨越一道很难跨越的沟坎！比如把钨和钴焊接在一起，那可真是困难重重呢！
结论：异种金属焊接充满挑战和难度，但也正是因为这样，才让焊接工作更加有意义和有价值呀！。

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。

异种材料的分类与组合：异种材料的焊接由于兼顾不同材料的优势，在机械、化工、航空、核电等领域应用非常较广，其中最常见是异种钢的焊接构件。

主要有以下几种情况：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；例如：低碳钢与铬钼耐热钢之间的焊接2、母材金相组织不同的异种钢的焊接。

3、复合材料焊接结构件。

异种材料的焊接：指将不同化学成分、不同组织性能的两种或两种以上的材料，在一定工艺条件下焊成满足设计要求和使用要求的构件。

（1）异种材料焊接性分析①物理性能差异T熔不同→焊缝熔化和结晶状态不一致，力学性能变坏；例如：低熔点金属过早熔化而发生流淌或者与高熔点金属产生未熔合。

λ不同→接头产生较大的焊接应力和变形，焊缝及HAZ易开裂。

α和C不同→热输入失衡．熔化不均和改变焊缝及其两侧的结晶条件。

例如：热导率高的金属热影响区宽，冷却速度快容易淬硬，而热导率低的金属则发生过热电磁性不同→焊接电弧不稳，焊缝成形差例如：有磁性金属和无磁性金属组合，当采用直流电弧或电子束方法焊接时会因磁场的作用，使电弧偏吹或电子束偏离其轴线(偏向磁铁体一侧)，其后果是磁铁体金属熔化量过大，产生过分稀释，或无磁性金属根部未熔合等缺陷。

力学性能不同→接头力学性能不均匀，恶化接头质量。

②结晶化学性能差异结晶化学性差异（晶格类型、晶格常数、原子半径、原子外层电子结构等）决定两种材料在冶金学上的相容性－无限固溶、有限固溶、形成化合物、产生中间相以及不能形成合金。

当两种材料液固状态下均互溶时，可形成一种新相(固溶体)，这两种材料之间便具有冶金“相溶性”，原则上是可焊的。

例如Cu-Ni（匀晶相图③材料的表面状态材料的表面状态（表面氧化层、结晶表面层、吸附的氧离子、水分、油污、杂质等）直接影响材料的焊接。

④过渡层的控制异种金属焊接时，必产生一层成分、组织、及性能与母材不同的过渡层，其性能很大程度上决定了整个接头的性能。

例如：熔合比越大，焊缝金属与母材的差异越大，过渡层越明显；液态熔池停留时间越长，则焊缝金属混合越均匀，过渡层不明显。

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。