《材料焊接性》第八章异种材料的焊接

异种材料焊接方法异种材料焊接方法是指将来自不同种类的材料通过特殊的焊接技术连接在一起，以创造出新的复合材料。

在当今科技日新月异的时代，异种材料焊接技术在各个领域得到了广泛的应用，为人们的生活和工作带来了很多便利。

异种材料焊接方法可以分为以下几种类型：1.金属与非金属的焊接这种类型的焊接方法主要是将来自不同种类的金属材料连接在一起，以创造出新的复合材料。

例如，将一个不锈钢杯和一个玻璃杯通过异种材料焊接方法连接在一起，可以创造出一个新的复合材料，这种材料既保留了不锈钢的坚韧性，又拥有了玻璃的透明度，使得人们可以在品尝美酒的同时，欣赏到它独特的外观。

2.金属与金属的焊接这种类型的焊接方法是将来自不同种类的金属材料连接在一起，以创造出新的合金材料。

例如，将一个铁钉和一个铜钉通过异种材料焊接方法连接在一起，可以创造出一个新的合金，这种合金既保留了铁钉的坚韧性，又拥有了铜钉的导电性，使得人们可以利用这种合金制作更加高效的交通工具。

3.复合材料的焊接这种类型的焊接方法是将来自不同种类的非金属材料连接在一起，以创造出新的复合材料。

例如，将一个塑料瓶和一个金属水龙头通过异种材料焊接方法连接在一起，可以创造出一个新的复合材料，这种复合材料具有塑料瓶的高弹性和金属水龙头的耐压性，使得人们可以更加轻松地存储和运输液体。

在焊接过程中，需要通过一系列的预热、熔化、冷却等步骤，来使得异种材料焊接成为一个整体。

由于异种材料在物理、化学等方面的性质存在差异，因此需要根据具体的材料特性来制定相应的焊接工艺。

此外，异种材料焊接方法还可以通过在焊接过程中添加特殊的合金元素，来改变材料的物理、化学和机械性能，以满足不同应用场景的需求。

总之，异种材料焊接方法是一种非常有趣的焊接技术，通过将来自不同种类的材料连接在一起，可以创造出各种具有特殊性能的复合材料。

在当今科技高度发达的时代，异种材料焊接技术在各个领域得到了广泛的应用，为我们的生活和工作带来了诸多便利。

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。

异种钢焊接焊材选用表1. 异种钢焊接的背景和意义异种钢焊接是指不同材料组成的异种钢之间的焊接。

由于不同材料的熔点、热膨胀系数、熔池性质等差异，使得异种钢焊接具有一定的难度和挑战性。

然而，由于不同材料在工业生产中的广泛应用，异种钢焊接变得越来越重要。

正确选用适合的焊材对于保证异种钢焊接质量至关重要。

本文将介绍常见的异种钢类型及其特点，并提供一个详细的异种钢焊接焊材选用表，以帮助工程师们在实际生产中做出正确选择。

2. 异种钢分类及特点根据合金元素和化学成分的差异，可以将常见的异种钢分为以下几类：2.1 不锈钢与碳素钢不锈钢与碳素钢之间是最常见的一类异种钢组合。

不锈钢具有抗腐蚀性能良好、耐高温、美观等特点，而碳素钢具有良好的强度和韧性。

这种异种钢焊接常见于化工设备、食品加工设备等领域。

2.2 高温合金与不锈钢高温合金具有良好的耐热性能和抗氧化性能，而不锈钢具有抗腐蚀性能。

这种异种钢焊接常见于航空航天、石油化工等领域。

2.3 铝合金与不锈钢铝合金具有低密度、高强度等特点，而不锈钢具有抗腐蚀性能。

这种异种钢焊接常见于船舶制造、汽车制造等领域。

2.4 高强度钢与碳素钢高强度钢具有优异的力学性能，而碳素钢则是一种常用的结构材料。

这种异种钢焊接常见于桥梁建设、造船业等领域。

3. 异种钢焊接焊材选用表下面是一个异种钢焊接焊材选用表，根据不同的异种钢组合提供了建议的焊材选择：异种钢组合焊材选择不锈钢与碳素钢308L高温合金与不锈钢NiCr-Fe-3铝合金与不锈钢4043高强度钢与碳素钢E7018-G需要注意的是，以上只是一些建议的焊材选择，并不能适用于所有情况。

在实际应用中，还需要考虑具体的焊接要求、工艺条件等因素，以选择最适合的焊材。

4. 焊材选择的考虑因素在进行异种钢焊接焊材选择时，需要考虑以下几个因素：4.1 化学成分焊材的化学成分应与被焊接材料相匹配，以保证焊缝性能和力学性能。

4.2 抗腐蚀性能根据被焊接结构所处环境的腐蚀性质，选择具有良好抗腐蚀性能的焊材。

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。

异种钢的焊接（一）现代钢结构制造中，异种低合金钢得到越来越广泛的应用。

采用异种低合金钢制造焊接结构，不仅能满足不同工作条件对钢材提出的不同的要求，而且还能节省高合金钢，降低成本和简化制造工艺，充分发挥不同材料的性能优势。

在某些条件下，异种低合金钢结构的综合性能超过单一钢结构。

异种低合金钢制成的焊接结构在机械、化工、石油及反应堆工程等行业应用广泛。

1．异种珠光体钢的焊接1.1 焊接特点在钢结构的焊接制造中，经常遇到不同强度级别异种珠光体钢的焊接。

采用异种珠光体钢的焊接结构，不但经济合理，还能够提高整体焊接结构的使用性能。

这些焊接任务是在下列条件下提出的。

①根据结构承受载荷的分布情况，对不同受力条件的零件或部件，在设计时就规定了采用不同强度级别的钢种。

②在锻、铸与轧材的联合焊接结构中，各组成零件的钢号、状态、化学成分不同。

③特种用途的结构中，由于结构各个部位工作介质或工作条件不同，各零、部件分别采用专业钢种与一般钢种。

④由于钢材品种多，生产现场规格不齐，致使制造过程中要求代用材料。

碳含量是决定珠光体钢在焊接中淬硬倾向的主要元素。

含碳量低于0.25％的碳钢，采用常规方法进行焊接，近缝区不会产生淬硬组织，焊接性良好。

钢的含碳量超过0.25%时，在焊接中开始出现淬硬倾向。

含碳量越高，热影响区的淬硬倾向越大。

为了避免在焊接热影响区形成脆性的马氏体组织并引发裂纹，应采用合理的工艺措施，包括合理的焊接次序、预热、最佳工艺参数等。

实践中，对于异种珠光体钢焊接结构件，只要焊缝金属的强度不低于构件中强度较低的一种钢材就可以满足对接头性能提出的强度要求。

对于相同金相组织类型的钢材，热物理性能没有很大差异，不同钢种之间的焊接最常用的方法是熔焊。

焊接材料一般选择与母材金相组织相同的金属，且熔敷金属成分接近于强度较低一侧钢材（异种钢中合金化程度小的钢材）的成分。

预热温度及热处理工艺一般按合金化程度高的母材确定。

1.2 焊接材料的选用异种珠光体钢焊接时，按强度较低一侧钢材的强度要求选择焊接材料，熔敷金属的化学成分与强度较低一侧钢材的成分接近，但焊缝的热强性应等于或高于母材金属。