铜与不锈钢焊接

紫铜与不锈钢(碳钢)管板焊接工艺试验四川空分许丰淳蒋吉华摘要采用钨极氩弧焊焊接紫铜与不锈钢（或碳钢)的管板接头，进行了系列的焊接工艺试验，探索出与之相适应的焊接材，其工艺性能良好、操作方便、焊接质量稳定等特点。

该工艺打破了娄似接头采用传统的铺锡钎焊方法，大大降低了工艺程难度、制造成本，缩短了生产周期、提高焊接接头的强度。

关键词：管板钨极氩弧焊热裂纹强度—．实验的提出该试验主要是针对透平膨胀机供油装置上的冷却器紫铜--不锈钢(碳钢)管板接头在焊接中出现的问题而提出的。

该类接头目前采用的是紫铜管与黄铜板材料，这样是为了便于采用锡钎焊：同时为了提高耐压值使用了胀接工艺，另外为了方便进行整体铺锡，还特意把黄铜板的管孔附近设计工艺槽。

由于钎焊与胀接是互相矛盾的丁艺，胀接需冷收缩而铺锡要热膨胀，往往先胀接好的管口一经加热就出现松动现象，造成漏锡及接头强度降低，有些接头根本达不到使用要求，最后只得采取管口封死等措施，才能保证使用。

据了解，目前低温机械公司生产的冷却器，基本上每台都有出现此类情况，造成冷却效率下降。

即使采用这样复杂的工艺，接头的强度也还是比较低，大约只能承受左右，而油泵的最大供油压力为，这给装置的正常运行带来了隐患。

最后一点就是采用整体铺锡钎焊方式，产品外观质量较差。

因此，就迫切的要求找到一种既能提高接头的焊缝强度，又简便易于实现，同时又能降低成本的焊接工艺方法。

根据多收集资料、了解专业信息，从分析钢与紫铜的焊接性能入手笔，我们提出采用手工钨极氩弧焊工艺解决该接头强度及气密性的问题。

二．钢与紫铜的焊接性能分析1、钢与紫铜的焊接特点Fe与Cu的原子半径、点阵类型、晶格常数及外层电子数都比较接近，这对钢与紫铜之间的焊接比较有利。

但是，钢与紫铜的熔化焊接还有一定的难度，主要如下：(1).钢与铜的物理性能不同，熔点及线膨胀系数差异大。

紫铜的线膨胀系数大，在焊接过程中会产生较大的焊接应力。

(2).铜的导热系数是钢的8倍多，熔池的冷却速度比钢要大得多，氢的扩散逸出和水的上浮条件更为恶劣，形成气空的敏感性增大。

钢和铜在高温时的晶格类型、晶格常数、原子半径等都很接近，这当然对焊接有利，但熔点、导热系数、膨胀系数等差异较大，给焊接造成一定的困难。

1.钢与铜及其合金的焊接性铜与钢的膨胀系数相差很多，而且铜-铁二元合金的结晶温度区间很大(约为300～400℃)，故在焊接时容易发生焊缝裂纹。

焊缝金属中含铁量在10～43%时，抗热裂性能最强。

液体铜或铜合金有可能向其所接触的近缝区的钢表面内渗透，并不断向微观裂口浸润深入，形成所谓的渗透裂纹[6]。

渗透裂纹可以是单个存在的，也可以是沿晶界发展而形成网状的。

实践证明，含镍、铝、硅的铜合金焊缝金属对钢的渗透较少，而含锡的青铜则渗透较严重。

含镍高于16%的铜合金焊缝在碳钢上不会造成渗透裂纹。

此外，钢的组织状态也对渗透裂纹有重要影响。

液态铜能浸润奥氏体而不能浸润铁素体，所以单相奥氏体钢容易发生渗透裂纹，而奥氏体-铁素体双相钢就不太容易发生渗透裂纹。

2.钢与铜及其合金的焊接工艺（1）熔焊大多数熔焊方法如气焊、手工电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、电子束焊等都可以用于钢与铜及其合金的焊接。

待焊金属表面和焊丝表面都必须严格除油并清理直到露出金属光泽。

钢与紫铜焊接时，板厚大于3mm就需要开坡口，坡口形式与焊钢时相同。

X 形坡口不留钝边以保证焊透。

厚度3mm以上便可以采用埋弧焊。

手工电弧焊规范可参阅表1。

表1 钢与铜手工电弧焊规范不锈钢与铜焊接时，若采用不锈钢焊缝，则当焊缝含铜达到一定数量时会产生热裂纹。

若采用铜焊缝，则焊缝中含镍、铬、铁便会变硬变脆，或渗入不锈钢侧近缝区奥氏体晶界而使接头变脆。

只有采用与铜和铁都能无限固溶的镍或镍合金作填充金属才能保证良好的焊缝质量，达到较高的强度和塑性。

由于铜比不锈钢散热快得多，焊接时必须将电弧适当偏向铜侧。

（2）压焊铜与钢或铜合金在真空扩散焊是可获得优质接头，这种接头是由铜在铁中的固溶体与铁在铜中的固溶体组成共晶而形成的。

扩散焊的最佳焊接规范为：真空度0.1333～0.01333Pa，焊接温度900℃，压力49MPa，焊接时间20min。

不锈钢中铜元素的作用不锈钢是一种常见的金属材料，广泛应用于各个领域，如建筑、制造业、航空航天等。

而其中的铜元素在不锈钢中起着重要的作用。

本文将探讨铜在不锈钢中的作用及其影响。

首先，铜元素可以提高不锈钢的强度和硬度。

铜与铁元素形成的合金具有良好的强度和硬度，可以增加不锈钢的耐磨性和抗拉强度。

这使得不锈钢更加耐用，能够承受更大的压力和负荷。

因此，在一些对强度要求较高的应用中，添加适量的铜元素可以提高不锈钢的性能。

其次，铜元素可以改善不锈钢的耐腐蚀性能。

虽然不锈钢本身具有一定的耐腐蚀性，但在一些特殊环境下，如酸性或碱性环境中，仍然会受到腐蚀。

而添加适量的铜元素可以增加不锈钢的耐腐蚀性，使其更加抗腐蚀。

这是因为铜能够与一些常见的腐蚀介质发生化学反应，形成一层保护性的氧化膜，阻止进一步的腐蚀反应发生。

因此，在一些需要抗腐蚀性能的场合，添加适量的铜元素可以提高不锈钢的使用寿命。

此外，铜元素还可以改善不锈钢的加工性能。

在不锈钢的制造过程中，需要进行各种加工操作，如冷加工、热加工、焊接等。

而添加适量的铜元素可以改善不锈钢的塑性和可加工性，使其更容易进行各种加工操作。

这是因为铜元素可以改变不锈钢的晶体结构，使其具有更好的可塑性和可加工性。

因此，在不锈钢制造过程中，适量添加铜元素可以提高生产效率和降低成本。

最后，铜元素还可以改善不锈钢的热导性能。

在一些特殊应用中，如制造电子器件、导热设备等，需要材料具有良好的热导性能。

而添加适量的铜元素可以提高不锈钢的热导率，使其更适合这些应用。

这是因为铜具有较高的热导率，能够有效地传导热量。

因此，在一些需要良好热导性能的场合，添加适量的铜元素可以提高不锈钢的使用效果。

综上所述，铜元素在不锈钢中起着重要的作用。

它可以提高不锈钢的强度和硬度，改善耐腐蚀性能，改善加工性能，以及提高热导性能。

因此，在不锈钢制造和应用过程中，适量添加铜元素将会对不锈钢材料的性能和使用效果产生积极影响。

题目：不锈钢和铜连在一起通电的现象一、概述在日常生活中，我们经常会遇到一种神奇的现象，即不锈钢和铜连在一起通电。

这种情况常常让人感到困惑和惊讶，因为不锈钢和铜分别属于金属材料，按照常理来说，它们之间并不应该具有导电的性质。

本文将对这一现象进行探讨和解释，希望能为读者解开这个谜团。

二、不锈钢和铜的基本性质1. 不锈钢不锈钢是一种质地坚硬、耐腐蚀的合金材料，主要由铁、铬、镍等元素组成。

由于其具有不易生锈、抗腐蚀等特点，因此在建筑、制造业等领域得到了广泛的应用。

2. 铜铜是一种常见的金属材料，具有良好的导电性和热导性，因此被广泛用于电线、电缆等领域。

铜还可以用于制造各种合金材料，具有较好的可塑性和耐腐蚀性。

三、不锈钢和铜连在一起通电的可能原因1. 电化学腐蚀不锈钢和铜连在一起通电的现象可能与电化学腐蚀有关。

由于不锈钢和铜具有不同的电化学特性，当它们连在一起时，可能会产生电化学反应，从而形成一个类似于原电池的结构。

在这种情况下，不锈钢和铜之间就会产生电流，从而表现出通电的性质。

2. 金属离子的扩散另外，不锈钢和铜连在一起通电的原因还可能与金属离子的扩散有关。

在连接不锈钢和铜的接点处，可能会发生一定的物质交换和离子扩散现象，从而导致不锈钢和铜之间形成了一种导电通道。

3. 表面氧化膜的影响不锈钢和铜表面的氧化膜对于该现象的产生也可能起到了一定的作用。

由于不锈钢和铜分别具有良好的耐腐蚀性，它们的表面都可能存在一定的氧化膜。

当不锈钢和铜连在一起时，这些氧化膜可能会相互影响，从而形成导电通路。

四、结论以上种种可能的原因表明，不锈钢和铜连在一起通电的现象并非凭空产生，而是与金属材料的特性和相互作用有关。

对这一现象的深入研究不仅可以增进我们对材料科学和电化学的理解，还可能为相关领域的应用提供新的思路和技术支持。

希望未来能有更多的科学家投入到这一领域的研究中，为人类的科技发展作出更大的贡献。

五、实验验证为了进一步解释和验证不锈钢和铜连在一起通电的现象，科学家们进行了一系列的实验。

核岛冷却系统铜-不锈钢真空钎焊焊接工艺设计和性能研究江宽;王宇;张腾;周友龙;李厚一【摘要】在核岛冷却系统中常可见到铜和不锈钢的复合结构.铜导热快,核反应产生的热量通过铜迅速传给不锈钢管,不锈钢管中通入的冷却介质即时带走热量,确保核电系统的安全.对T2纯铜和316L奥氏体不锈钢管的真空钎焊进行了焊接工艺设计.对高精度间隙的接头,采用银铜共晶钎料,在8×10-3 Pa真空下830℃保温30 min 进行钎焊.通过剪切试验、金相显微镜、显微硬度试验、热冲击试验、扫描电镜和能谱仪对钎焊接头进行显微组织观察和性能分析.结果表明,铜与不锈钢结合良好,钎缝致密.钎缝中的组织是铜基固溶体和银铜共晶.钎焊接头剪切强度可迭176MPa.剪切断裂位置在钎缝,断裂形式为韧性断裂.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2019(049)007【总页数】5页(P31-35)【关键词】316L奥氏体不锈钢;纯铜;真空钎焊;间隙精度【作者】江宽;王宇;张腾;周友龙;李厚一【作者单位】西南交通大学材料科学与工程学院,四川成都610031;中国核动力研究设计院,四川成都610005;核工业西南物理研究院,四川成都610000;西南交通大学材料科学与工程学院,四川成都610031;西南交通大学材料科学与工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TG4540 前言在核工业、航空航天、机械、化工、冶金等制造业，常可见到铜与镍、不锈钢与铝、铜与钛、铜与不锈钢的异种金属复合结构。

这些复合结构不仅节约了大量有色金属，还能显著降低成本[1]。

核岛冷却系统中经常可见铜与不锈钢的复合结构[2]。

铜的导热性能良好，是极好的散热材料；不锈钢强度高且耐腐蚀，是极好的耐腐蚀性结构材料。

异种材料的物理性能、化学性能及组织成分差别越大，其焊接性越差[3]。

不锈钢和铜的熔点不同、热膨胀系数和导热系数差异较大，加上传统熔化焊时焊接热循环和焊接冶金的特殊性，使得铜与不锈钢异种材料的焊接性较差，这样焊接结构性能降低可能导致结构损坏[4-5]。

钢与铜的焊接工艺、铜与铝、铜及铜合金的焊接工艺钢与铜及铜合金焊接时的主要困难是在焊缝及熔合区易产生裂纹。

实践证实，为了保证焊缝具有足够高的抗裂性能，焊缝中铁的质量分数以控制在10%～43%为宜。

低碳钢与铜及铜合金焊接时，可以分别采用手弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊。

低碳钢与纯铜焊接时采用纯铜作为填充金属材料，如焊条TCu（T107）；钨极氩弧焊时，采用硅锰青铜QSi3-1焊丝。

低碳钢与硅青铜、铝青铜焊接时，可采用铝青铜作填充金属材料。

不锈钢与铜焊接时，采用镍或镍基合金作填充金属材料。

铜和铝的熔点相差达423℃，很难同时熔化，在熔池中会产生脆性化合物AlCu2、Al2Cu3、AlCu、Al2Cu等。

当铜铝合金中含铜量在12%～13%以下时，综合性能最好，所以常采用铝焊丝。

铜-铝接头的埋弧焊：为加速铜的熔化，焊丝应偏离铜板坡口上缘0.5～0.6δ(δ为焊件厚度)。

铜侧开半∪形坡口，铝侧为直边，坡口中预置ф3mm的焊丝。

当焊件厚度为10mm时，焊丝直径2.5mm，焊接电流400～420A，电弧电压38～39V，送丝速度332m/h，焊接速度21m/h。

焊后，焊缝金属中铜的质量分数8%～10%为符合要求。

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。

在电气、电子、化工、食品、动力、交通及航空航天工业中得到广泛应用。

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。

不锈钢的焊接工艺
在不锈钢市场上钢的主要成分是铁,铁和铜在固态时有限固溶,在液态的时候无限固溶,不形成金属间化合物。

铁和铜在高温时原子半径、晶格常数和晶格类型都非常接近,所以这对铁和铜之间的焊接是比较有利的。

但是毕竟铁和铜之间的物理性质存在差异,在焊接的时候还是会造成很多困难。

电弧焊焊接是不锈钢比较常见的一种焊接方法,在焊接不锈钢和铜的时候,利用铁和铜都能无限固溶的特性,用镍或者镍基合金作为填充材料,焊接质量很好,如果采用纯铜焊丝或者郑州不锈钢焊丝会生产裂纹和脆化。

由于铜要比不锈钢的散热性快很多,所以在不锈钢和铜焊接的时候,要把电弧偏向铜这一边。

液态铜或者铜合金对近缝区钢的结晶界有比较强的渗透作用,在拉力的作用下会形成渗透裂纹,单相奥氏体型不锈钢容易产生热裂纹,双相奥氏体型不锈钢相对来说就不太容易产生渗透裂纹。

不锈钢和铜以及铜合金之间的焊接工艺还有很多,如:摩擦焊、电阻焊、纤焊、还有闪光焊、爆炸焊等焊接性也比较好,而且焊接接头质量也很好。

不锈钢中各种材质的不锈钢产品和铜的焊接要看具体情况来选择合适的焊接方法。

铜与304不锈钢发生电化反应是一个常见但又十分重要的问题。

在某些情况下，铜与不锈钢接触时可能会产生不良影响，因此了解这种电化反应发生的条件对于相关领域的人士至关重要。

本文将从物理、化学等方面探讨铜与304不锈钢发生电化反应的条件，以期对相关领域的人士有所帮助。

一、铜与304不锈钢的基本性质铜是一种常见的金属材料，具有良好的导电性和导热性，因此被广泛应用于电气工程和制造业等领域。

304不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的不锈钢材料，主要由铁、铬、镍等元素组成，具有良好的耐腐蚀性和韧性。

二、铜与304不锈钢发生电化反应的条件1. 电解质的存在电解质是触发铜与304不锈钢电化反应的重要条件之一。

当铜与304不锈钢在含有电解质的介质中接触时，电解质会导致金属表面形成阳极和阴极区域，从而产生电位差。

在这种情况下，铜和304不锈钢就会发生电化反应。

2. 外电路的闭合在铜与304不锈钢接触的情况下，如果外电路得以闭合，那么铜和304不锈钢之间就会形成一个电池。

在这种电池中，铜和304不锈钢分别作为阳极和阴极，由电解质引发的电子传递会引发金属表面的腐蚀作用。

3. 介质的温度和湿度介质的温度和湿度也会影响铜与304不锈钢的电化反应。

一般来说，温度较高、湿度较大的环境更有利于铜与304不锈钢间的电化反应的发生。

因此在设计相关设备或者工程时，需要注意环境的温湿度条件，以防止铜与304不锈钢的电化反应对设备或工程造成不良影响。

4. 材料表面的化学状态铜和304不锈钢的表面化学状态也会对电化反应产生影响。

如果铜表面存在氧化物或者其他化学物质，那么在与304不锈钢接触时可能会导致电化反应的发生。

因此在使用铜和304不锈钢时，需要注意其表面的清洁和处理，以防止不良的电化反应的发生。

三、如何防止铜与304不锈钢的电化反应1. 选择合适的材料在设计相关设备或者工程时，应根据具体的使用环境和条件选择合适的材料，避免铜与304不锈钢不良的电化反应。

第14卷第4期2023年8月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.14，No.4Aug. 2023添加活性剂的T2纯铜MIG 堆焊304L 不锈钢工艺王烁， 梁建明*， 高晓刚， 赵芳， 李双庆（河北建筑工程学院机械工程学院，河北 张家口 075000）摘要：为实现T2纯铜基体堆焊304L 不锈钢，采用MIG 焊的方法进行试验，在分析焊接电流、预热温度对堆焊层成形影响的基础上进一步添加活性剂过渡层，通过分析活性剂对堆焊层及铜-不锈钢结合界面的作用发现：活性剂可以有效增加熔深，改善铜-不锈钢界面的结合情况，其中Cr 2O 3既可产生电弧收缩，又可改变熔池流动形态，效果优于NaF 的作用。

添加Cr 2O 3活性剂后铜-不锈钢结合界面Cu-Fe 相互过渡形成混溶区，在铜侧形成球状富Fe 相，在不锈钢侧形成颗粒状富Cu 相。

Cu-Fe 的充分扩散可改善结合界面，避免产生渗铜裂纹，优化后的工艺为：添加Cr 2O 3活性剂，预热温度400 ℃，焊接电流320 A 。

关键词：T2纯铜；304L 不锈钢；异种金属堆焊；活性剂中图分类号：TG146.1 文献标志码：AMIG surfacing welding process of 304L stainless steel onT2 pure copper with addition of active fluxWANG Shuo, LIANG Jianming *, GAO Xiaogang, ZHAO Fang, LI Shuangqing（School of Mechanical Engineering ， Hebei University of Architecture ， Zhangjiakou 075000， Hebei ， China ）Abstract: In this paper ， MIG welding was used to weld overlay 304L stainless steel on a T2 pure copper substrate. Based on analyzing the influence of welding current and preheating temperature on the formation of the surfacing layer ， the active flux transition layer was further added. By analyzing the effect of the active flux on the surfacing layer and the copper-stainless steel interface ， it can be found that the active flux can effectively increase the penetration depth and improve the bonding of the copper-stainless steel interface. It should be noted that Cr 2O 3 can not only produce arc shrinkage but also change the flow pattern of the molten pool ， which is better than that of NaF. After the addition of Cr 2O 3 active flux ， Cu-Fe in the copper-stainless steel bonding interface forms a miscible zone ， a spherical Fe-rich phase on the copper side ， and a granular Cu-rich phase on the stainless steel side. The diffusion of Cu-Fe can improve the bonding interface and avoid forming copper-infiltrated cracks. The optimized process is as follows ： adding Cr 2O 3 active flux ， the preheating temperature at 400 °C ， and welding current 320 A.Keywords: T2 pure copper ； 304L stainless steel ； surfacing welding of dissimilar metals ； active flux收稿日期：2022-11-08；修回日期：2023-02-12基金项目：河北省高等学校科学技术研究重点项目（ZD2020201）；河北省高校基本科研业务费项目（2021QNJS05）；河北省大中学生科技创新能力培育专项项目（22E50167D ）；河北省高等学校科学技术研究青年基金项目（QN2020169）通信作者：梁建明（1972—　），教授，主要从事机械装备材料加工，金属材料连接技术与性能等相关的研究工作。

不锈钢与钨钢焊接铜焊片标号简介不锈钢与钨钢焊接铜焊片标号是一项重要的焊接工艺，用于将不锈钢与钨钢与铜焊片相连接。

本文将从不锈钢和钨钢的特性、焊接工艺的选择、铜焊片标号的意义等方面进行全面、详细、完整的探讨。

不锈钢的特性不锈钢是一种具有耐腐蚀性能的合金钢，其主要成分是铁、铬和少量的镍、钼等元素。

不锈钢具有以下特性： - 耐腐蚀性：不锈钢表面形成一层致密的氧化铬层，能够有效抵御氧气、水和其他腐蚀介质的侵蚀。

- 高强度：不锈钢具有较高的强度和硬度，能够承受较大的力和压力。

- 良好的加工性能：不锈钢具有良好的塑性和可焊性，便于加工和制造。

钨钢的特性钨钢是一种高硬度、高强度的金属材料，其主要成分是钨。

钨钢具有以下特性： - 高熔点：钨的熔点非常高，达到3422°C，使得钨钢能够在高温环境下保持稳定性。

- 耐磨性：钨钢具有极高的硬度和耐磨性，适用于制作耐磨零件和切削工具。

-良好的导热性：钨钢具有良好的导热性能，能够快速散热，降低焊接过程中的温度。

焊接工艺选择在不锈钢与钨钢焊接铜焊片时，需要选择合适的焊接工艺。

常见的焊接工艺包括手工电弧焊、氩弧焊和激光焊等。

根据不同情况选择合适的焊接工艺，考虑以下因素：1. 材料特性：不锈钢、钨钢和铜焊片的特性不同，需要选择能够适应这些特性的焊接工艺。

2. 焊接效果：焊接工艺的选择应能够保证焊接接头的质量和强度，确保焊接后的铜焊片能够稳固地连接在不锈钢和钨钢上。

3. 生产效率：不同焊接工艺的生产效率不同，需要根据实际需求选择合适的工艺，以提高生产效率和降低成本。

铜焊片标号的意义铜焊片标号是对焊接接头的质量和性能进行标识的一种方法。

铜焊片标号包括数字和字母的组合，代表了焊接接头的不同特性。

常见的铜焊片标号有以下几种： 1. TIG：代表氩弧焊接工艺。

氩弧焊是一种常用的焊接工艺，适用于不锈钢与钨钢焊接铜焊片。

2. 316L：代表不锈钢材料的牌号。

316L不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和加工性能，适合用于焊接应用。