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。
异种材料焊接方法：
1、熔焊：对于互溶度有限，物理化学性相差大的异种材料，熔焊元素相互扩散导致接头的成分和组织不均匀或生成脆性化合物，因此，熔焊时应降低稀释率，采用小电流高速焊，或在坡口一侧或两侧堆焊中间合金过渡层。
2、压焊：大多数压焊方法是对母材加热至塑性状态或不加热，在一定压力下完成焊接的，一般不存在稀释问题。例如冷压焊、超声波焊、扩散焊等方法在接头处温度低，一般也不发生金属间化合物，这对异种金属焊接很有利。
3、钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于
钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙实现连接焊件的方法。
异种材料焊接对填充金属的要求：
1)能够承受母材的稀释而不产生裂纹、气孔、夹杂物以及有害的金属间化合物；
2)形成的焊缝金属其组织和性能保持稳定。在使用条件下不会产生元素的迁移，脆性相析出等不良现象；
3)具有与母村相适应的物理性能。如线膨胀系数介于两母材之间；热导率和电导率尽可能相近等；
4)所形成的焊缝金属，在使用各条件下其强度和塑性至少与两母材中的一种相同；其耐腐蚀性能也应等于或超过两母材的耐蚀性能。
在具体选择中遇到两种母材熔化温度相差很大时，宜选择常用于焊接低熔点母材的那种填充金属。如果用了高熔点填充金属就可能受到低熔点母材的过分稀释；
当两母材线膨胀系数相差较大，除了选用线膨胀系数介于两母材之间的填充金属外，也可以考虑选用具有高塑性的填充金属，缓解因温度变化时所产生的热应力。
焊接材料选取的一般原则：
1.保证焊接接头的使用性能，可根据接头两侧焊接性较差或强度较低的材料选择。如异种P钢的焊接，按强度较低一侧母材的要求选焊接材料，焊缝熔敷金属成分与强度较低一侧母材成分接近，焊缝热强性≥母材。
2.焊缝具有一定的致密性和良好的工艺性能
4.保证焊缝金属具有所要求的特性，如热强性、耐热性、耐蚀性和耐磨性等。如低合金钢和不锈钢的焊接，选用焊丝应具有较高的抗裂和抗蚀性。
5. 加能形成中间过渡层的焊接材料：如陶瓷与金属的焊接，一般应加入中间过渡层，对两母材的性能差异起缓冲作用。
异种钢的焊接性分析
稀释或合金化的程度取决于熔合比，即基体金属在焊缝中所占的百分比。焊缝金属实际上是熔敷金属与熔化的基体金属混合在一起的合金。基体金属（母材）熔入焊缝后使其合金元素比例发生变化，焊缝中合金元素比例减小称为“稀释”，若比例增加则称为“合金化”珠光体钢与奥氏体钢焊接时，由于珠光体钢母材的稀释作用，使得焊缝的成分和组织发生了很大的变化。
碳迁移扩散层
危害：
①靠近珠光体钢一侧熔合区的焊缝金属中，形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层，降低熔合区塑性。
②在靠近熔合区的珠光体钢一侧出现脱碳层（铁素体）而软化，在焊缝侧出现增碳层而硬化。
③随着碳扩散的发展，接头在熔合区发生脆性断裂的倾向增大。
④在高温下长期运行过程中，在脱碳层上还容易产生晶间腐蚀。
为了防止碳在熔合区附近的扩散迁移，一般可采取下列防止措施：
1、采用过渡层；
2、采用中间过渡段；
3、采用Ni含量高的填充材料。（后面的工艺部分会具体讲解）
工艺要点
1)首先必须保证复合钢工件装配的质量，一般对接接头间隙1.5~2mm，保证不错边。
2)装配时的定位焊在基层刚上进行，定位焊焊缝不可产生裂纹和气孔。
3)先焊基层，第一道基层焊缝不应熔透到复层金属，以防焊缝金属发生脆化或产生裂纹。
4)基层焊完后，用碳弧气刨、铲削或磨削法清理焊根，经X射线探伤合格后，才能焊接过渡层。
5)最后将复层焊满。
焊后热处理
在不锈复合钢的焊接接头中，不进行复层的固溶处理，一般也不进行消应力热处理。但是，在极厚的复合钢的焊接中，往往要求中间退火和消应力热处理。
陶瓷与金属的焊接
陶瓷的定义：陶瓷是指以各种金属的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物为原料，经适当配料、成形和高温烧结等人工合成的无机非金属材料。
性能：
1、陶瓷有离子键或共价键构成的多晶体，具有方向性，滑移小，脆性大
2、离子晶体结构，硬度高，室温E高。
3、气孔多、不致密，抗拉强度小，抗压强度较大，抗拉与抗压之比小
3.2 陶瓷与金属的焊接性分析
1、λ金属﹥﹥λ陶瓷，焊接时产生较大的残余应力，开裂
2、陶瓷与金属的原子本质不同，冶金不相溶，焊接界面润湿性差
1、裂纹
原因：1.λ差异，膨胀收缩差异大，接头产生应力而开裂
2.陶瓷的熔点高，焊接温度高，焊接高温与室温之差会增加残余应力
措施：添加塑性材料或与陶瓷膨胀系数相近的金属作焊接中间层，缓解应力。
常用的中间层材料：Ni(塑性金属)，W（低线膨胀系数），Cu，Ti等
焊接方法：
扩散焊：在一定的温度、压力、保压时间、保护介质等条件下，使工件连接表面只产生微观塑性变形，界面处的金属原子相互扩散而形成接头的连接方法。（中间层的成分和厚度对接头都有影响）
钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙实现连接焊件的方法。钎料特点：塑性好、屈服强度低、低熔点活性钎料
2、界面润湿差
原因：陶瓷含有离子键或共价键，表现出非常稳定的电子配位，很难被金属键的金属润湿，所以熔焊方法很难使金属与陶瓷产生熔合。多采用钎焊，使钎料对陶瓷表面产生润湿，再与金属焊接。
措施：改善被焊陶瓷表面的润湿性。
①陶瓷表面的金属化处理（也称为陶瓷金属化法）：Mo-Mn法、蒸发法、喷溅法、离子注入法等
②活性金属化法：在钎料中加入活性元素，使钎料与陶瓷之间发生化学反应，使陶瓷表面分解形成新相，产生化学吸附，形成结合牢固的陶瓷与金属结合界面，这种方法称为活性金属化法。活性金属常用过渡族金属，如Ti、Zr、Hf、Nb、Ta
