第八章異種金屬的焊接隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)零部件提出了更高的要求，如高溫持久強(qiáng)度、低溫韌性、硬度及耐磨性、磁性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、耐蝕性等多方面的性能。而在大多數(shù)情況下，任何一種材料都不可能滿足全部性能要求，或者是大部分滿足，但材料價(jià)格昂貴，不能在工程中大量使用。因而，為了滿足零部件使用要求，降低成本，充分發(fā)揮不同材料的性能優(yōu)勢，異種材料焊接結(jié)構(gòu)使的用越來越多。第一節(jié)異種金屬焊接概述一、異種金屬的焊接性異種金屬焊接與同種金屬焊接相比，一般較困難，它的焊接性主要由兩種材料的冶金相容性、物理性能、表面狀態(tài)等決定的。冶金相容性的差異“冶金學(xué)上的相容性”是指品格類型、品格參數(shù)、原子半徑和原子外層電子結(jié)構(gòu)等的差異。兩種金屬材料在冶金學(xué)上是否相容，取決于它們?cè)谝簯B(tài)和固態(tài)的互溶性以及焊接過程中是否產(chǎn)生金屬間化合物。兩種在液態(tài)下互不相溶的金屬或合金不能用熔化焊的方法進(jìn)行焊接，如鐵與鎂、鐵與鉛、純鉛與銅等，只有在液態(tài)和固態(tài)下都具有良好的互溶性的金屬或合金（即固溶體），才能在熔焊時(shí)形成良好的接頭；由于金屬間化合物硬而脆，不能用于連接金屬，如焊接過程中產(chǎn)生了金屬間化合物，則焊縫塑性、韌性將明顯下降，甚至不能完全使用。物理性能的差異各種金屬間的物理性能、化學(xué)性能及力學(xué)性能差異，都會(huì)對(duì)異種金屬之間的焊接產(chǎn)生影響，其中物理性能的差異影響最大。當(dāng)兩種金屬材料熔化溫度相差較大時(shí)，熔化溫度較高的金屬的凝固和收縮，將會(huì)使處于薄弱狀態(tài)的低熔化溫度金屬產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而受損；線膨脹系數(shù)相關(guān)較大時(shí)，焊縫及母材冷卻收縮不一致，則會(huì)產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力和變形；電磁性相差較大時(shí)，則電弧不穩(wěn)定，焊縫成形不佳甚至不能形成焊縫；導(dǎo)熱系數(shù)相差較大時(shí)，會(huì)影響焊接的熱循環(huán)、結(jié)品條件和接頭質(zhì)量。表面狀態(tài)的差異材料表面的氧化層、結(jié)品表面層情況、吸附的氧離子和空氣分子、水、油污、雜技等狀態(tài)，都會(huì)直接影響異種金屬的焊接性。焊接異種金屬時(shí)，會(huì)產(chǎn)生成分、組織、性能與母材不同的過渡層，而過渡層的性能會(huì)影響整個(gè)焊接接頭的性能。一般情況下，增大熔合比，則會(huì)提高焊縫金屬的稀釋率，使過渡層更為明顯;焊縫金屬與母材的化學(xué)成分相差越大，熔池金屬越不容易充分混合，過渡層越明顯；熔池金屬液態(tài)存在時(shí)間越長，則越容易混合均勻。因而，焊接異種金屬時(shí)，為了保證接頭的性能，必須采取措施控制過渡層。二、異種金屬焊接方法異種金屬焊接時(shí)，熔焊、壓焊和釬焊都要采用。熔焊了解決母材稀釋問題，可用堆焊隔離層的方法，如圖8-2所示。圖中兩種母材金屬A和8,采用A金屬熔敷焊縫，隔離層亦為A金屬，堆焊隔離層時(shí)可按需要調(diào)整焊接材料成分，最后熔焊時(shí)實(shí)際上是A金屬之間的焊接。圖8-2異種金屬熔焊時(shí)堆焊隔離層的示意圖壓焊焊接異種金屬常用的壓焊方法有電阻焊、冷壓焊、擴(kuò)散焊和摩擦焊等。由于壓焊時(shí)基體金屬幾乎不熔化，稀釋率小，兩種金屬仍以固相結(jié)合形式形成接頭，因而非常適合于異種金屬間的焊接。釬焊釬焊時(shí)，兩母材不熔化，只熔化溫度較低的釬料，因而幾乎不存在稀釋問題，是異種焊接最常用的方法之一。本章中所有材料的焊接工藝都以熔焊為主，不介紹壓焊和釬焊。三、異種金屬焊接的組合類型異種金屬的組合在工程應(yīng)用中多種多樣，最常用的組合有三種情況，即異種鋼的焊接、異種有色金屬的焊接、鋼與有色金屬的焊接。常見異種金屬材料的組合、焊接方法及焊縫中形成物見表8-1所示。表8-1常見異種金屬材料的組合、焊接方法及焊縫中形成物被焊焊接方法焊縫中的形成物金屬熔焊壓焊溶液金屬間化合物鋼+A1及電子束焊、氬弧焊冷壓焊、電阻焊、擴(kuò)散在a-Fe中A10?33%FeAl，F(xiàn)e2A13，

Al合金鋼+Cu及Cu合金鋼+TiAl+CuAl+TiTi+Cu焊、摩擦焊、爆炸焊FezM氬弧焊、埋弧焊、電子束焊、等離子弧焊、電渣焊電子束焊、氬弧焊氬弧焊、埋弧焊電子束焊、氬弧焊摩擦焊、爆炸焊擴(kuò)散焊、爆炸焊冷焊、電阻焊、爆炸焊、擴(kuò)散焊擴(kuò)散焊、摩擦焊在Al合金鋼+Cu及Cu合金鋼+TiAl+CuAl+TiTi+Cu焊、摩擦焊、爆炸焊FezM氬弧焊、埋弧焊、電子束焊、等離子弧焊、電渣焊電子束焊、氬弧焊氬弧焊、埋弧焊電子束焊、氬弧焊摩擦焊、爆炸焊擴(kuò)散焊、爆炸焊冷焊、電阻焊、爆炸焊、擴(kuò)散焊擴(kuò)散焊、摩擦焊在y-Fe中Cu0?8%在a-Fe中Cu0?14%在a-Ti中Fe0.5%在P-Ti中Cu0?25%Al在Cu中9.8%以下Al在a-Ti中6%以下Cu在a-Ti中2.1%，在P-Ti中17%以下FeTi，F(xiàn)eTiCuAlTiAl，TiAl3Ti2Cu，TiCu，Ti2Cu3，TiCu2TiCu第二節(jié)異種鋼的焊接異種鋼的焊接主要應(yīng)用于化工、電站、礦山機(jī)械等行業(yè)。一、 異種鋼焊接的種類異種鋼的焊接主要有金相組織相同的異種鋼的焊接和金相組織不同的異種鋼的焊接兩大類。常見的有下列幾種組合方式：（1） 不同珠不體鋼的焊接；（2） 不同鐵素體鋼、鐵素體-馬氏體鋼的焊接；（3） 不同奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體鋼的焊接；（4） 珠光體鋼與鐵素體鋼、鐵素體-馬氏全鋼的焊接；（5） 珠光體鋼與奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體鋼的焊接；（6） 鐵素體鋼、鐵素體-馬氏體鋼與奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體鋼的焊接；（7） 鑄鐵與鋼、復(fù)合鋼的焊接。本節(jié)主要介紹珠光體鋼與奧氏體鋼、不銹復(fù)合鋼的焊接。二、 球光體鋼與奧氏體鋼的焊接焊接特點(diǎn)珠光體鋼與奧氏體鋼焊接時(shí)，由于兩種鋼在化學(xué)成分、金相組織和力學(xué)性能等方面相關(guān)較大，因而在焊接時(shí)易產(chǎn)生以下問題：（1）焊縫出現(xiàn)脆性馬氏體組織珠光體鋼與奧氏體鋼焊接時(shí)，由于珠光體鋼不含

或含很少的合金元素，因而它對(duì)焊縫金屬有稀釋作用，使焊縫中奧氏體元素含量降低，從而可能在焊縫中出現(xiàn)馬氏體組織，惡化接頭性能，甚至產(chǎn)生裂紋。（2）過渡層形成及熔合區(qū)塑性降低焊接珠光體與奧氏體鋼時(shí)，由于熔池邊緣的液態(tài)金屬溫度較低，流動(dòng)性較差，液態(tài)停留時(shí)間短，機(jī)械攪拌作用弱，從而使熔化的母材不能充分與填充金屬混合。在緊鄰珠光體鋼一側(cè)熔合區(qū)的焊縫金屬中，形成一層與內(nèi)部焊縫金屬成分不同的過渡層。在過渡層中，易產(chǎn)生高硬度的馬氏體組織，從而使焊縫脆性增加，塑性降低。根據(jù)所選焊條的不同，過渡層寬度一般為0.2?0.6mm。（3）碳的擴(kuò)散影響高溫性能珠光體與奧氏體鋼焊接時(shí)，母材中的碳會(huì)擴(kuò)散遷移，在低銘鋼一側(cè)產(chǎn)生脫碳層，高銘鋼一側(cè)產(chǎn)生增碳層。如長時(shí)間在高溫下加熱，則碳的擴(kuò)散遷移嚴(yán)重，珠光體一側(cè)由于脫碳將使珠光體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轶w素體組織而軟化，同時(shí)晶粒長大；奧氏體一側(cè)由于增碳，部分碳元素將會(huì)與銘結(jié)合形成銘的碳化物而析出，使組織變脆。如果碳的遷移量過大，則對(duì)接頭持久強(qiáng)度影響較大，從而使熔合區(qū)發(fā)生脆斷傾向加大，而且還容易產(chǎn)生晶間腐蝕。（4）熱應(yīng)力的產(chǎn)生降低接頭性能奧氏體鋼的線膨脹系數(shù)比珠光體大30%?50%，導(dǎo)熱系數(shù)只有珠光體鋼的1/3。因而，在焊接和熱處理過程中，熔合區(qū)會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致沿珠光體一側(cè)熔合區(qū)產(chǎn)生熱疲勞裂紋，并沿著弱化的脫碳層擴(kuò)展，以致發(fā)生斷裂。焊接工藝垮合比體積分?jǐn)?shù)/%圖8-3各種焊接方法的熔合比（1）焊接方法珠光體與奧氏體鋼焊接時(shí)，應(yīng)選擇恰合比小、稀釋率低的焊接方法，各種焊接方法對(duì)母材恰合比的影響見圖8-3所示。焊條電孤焊、鎢極氬孤焊和熔化極氣體保護(hù)焊都比較適合，埋孤焊雖然線能量大，熔合比也較大，但生產(chǎn)效率高，高溫停留時(shí)間長，攪拌作用強(qiáng)烈，過渡層均勻，因而也是一種常用的焊接方法。常垮合比體積分?jǐn)?shù)/%圖8-3各種焊接方法的熔合比用珠光體與奧氏體鋼焊接方法選擇見表8-2所示。（2）焊接材料珠光體鋼與奧氏體鋼焊接時(shí)，選擇焊接材料的原則是：能克服珠光體鋼對(duì)焊縫金屬的稀釋作用帶來的不利影響；抵制碳化物形成元素的不利影響；保證接頭使用性能，包括力學(xué)性能和綜合性能；接頭內(nèi)不產(chǎn)生冷、熱裂紋；良好工藝性能和生產(chǎn)效率，盡可能降低成本。常用珠光體與奧氏體鋼焊接材料選擇見表8-2所示。表8-2常用珠光體鋼和奧氏體鋼焊接方法與焊接材料選擇母材焊接方法焊接材料第一種第二種低碳鋼與普通低合金鋼1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni12Ti1Cr18Ni12NbCr17Ni13Mo2TiCr16Ni13Mo2NbCr23Ni18Cr25Ni13Ti焊條電弧焊A302、A307A312A502、A50712CrMo、15CrMo、30CrMo12Cr1MoV、15Cr1MoVCr5Mo、Cr5MoV埋弧焊H1Cr25Ni13H1Cr20Ni10Mo25CrWMoV、15Cr2Mo2VNi氬弧焊H1Cr20Ni7Mo6Si1212CrMo、15CrMo、30CrMo12CrMoV、15Cr1Mo1VCr5Mo、15Cr2Mo2Cr15Ni35W3TiCr16Ni25Mo6焊條電弧焊A502、A507或鎳基合金低碳鋼與變通低合金鋼Cr25Ni5TiMoVCr25Ni5TiA502、A507（3）焊接工藝要點(diǎn)珠光體鋼與奧氏體鋼焊接時(shí)，為了降低熔合比，應(yīng)采用大坡口、小電流、快速、多層焊等工藝。同時(shí)焊前也應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，焊后進(jìn)行熱處理，以防出現(xiàn)淬硬組織，降低焊接殘余應(yīng)力和防止產(chǎn)生冷裂紋。三、不銹鋼復(fù)合鋼板的焊接不銹復(fù)合鋼板是由較薄的不銹鋼為覆層（約占總厚度的10?20%）、較厚的珠光體鋼為基層復(fù)合而成，因而屬于異種鋼焊接問題焊接特點(diǎn)不銹復(fù)合鋼焊接時(shí)除了要保證鋼材的力學(xué)性能外，還要保證復(fù)合鋼板接頭的綜合性能。一般情況下分基層和復(fù)層的焊接，焊接時(shí)的主要問題是基層與覆層交接處的過渡層焊接，常見有下面兩方面問題：（1） 過渡層異種鋼的混合問題當(dāng)焊接材料與焊接工藝不恰當(dāng)時(shí)，不銹鋼焊縫可能嚴(yán)重稀釋，形成馬氏體淬硬組織，或由于銘、竦等元素大量滲入珠光體基層而嚴(yán)重脆化，產(chǎn)生裂紋。因此，焊接過渡層時(shí)，應(yīng)使用含銘、竦較多的焊接材料，保證焊縫金屬含一定時(shí)的鐵素體組織，提高抗裂性，即使受到基層的稀釋，也不會(huì)產(chǎn)生馬氏體組織；同時(shí)也應(yīng)采用適當(dāng)?shù)暮附庸に嚕瑴p小基層一側(cè)的熔深和焊縫的稀釋。（2） 過渡區(qū)的組織特點(diǎn)及對(duì)焊接的影響過渡區(qū)高溫下發(fā)生碳的擴(kuò)散，在交界區(qū)會(huì)形成高硬度的增碳帶和低硬度的脫碳帶，從而形成了復(fù)雜的金屬組織狀態(tài)，造成焊接困難；同時(shí)，碳在高溫下重新分布，使覆層增碳，降低了熱影響區(qū)覆層的耐蝕性。焊接工藝（1） 焊接方法焊接不銹復(fù)合鋼時(shí)常用的焊接方法有焊條電弧焊、埋弧焊、氬弧焊、CO2氣體保護(hù)焊和等離子弧焊等。實(shí)際生產(chǎn)中常用埋弧焊或焊條電弧焊焊基層，焊條電弧焊和氬弧焊焊覆層和過渡層。（2） 坡口形式不銹復(fù)合鋼薄件焊接可采用I形坡口，厚件可采用V形、。形、X形、V形和U形聯(lián)合坡口等，也可在接頭背面一小段距離內(nèi)通過機(jī)加工去掉覆層金屬，如圖8-4所示，以確保焊第一道基層焊道時(shí)不受覆層金屬的過大稀釋，避免脆化基本珠光體的焊縫金屬。一般盡可能采用X形坡口，當(dāng)因焊接位置限制只可采用單面焊時(shí)，可用V形坡口。采用角接接頭時(shí)，其坡口形式如圖8-5所示。圖8-4去掉覆層金屬的復(fù)合鋼板焊接坡口形式（3）焊接材料不銹復(fù)合鋼的焊接中容易出現(xiàn)復(fù)層的Cr、Ni等元素被燒損而降低

圖8-5復(fù)合鋼板焊接角接接頭形式復(fù)層耐蝕性；基層對(duì)復(fù)層的稀釋作用，使復(fù)層的含Ni、Cr圖8-5復(fù)合鋼板焊接角接接頭形式擇三種不同類型的焊接材料分別施焊。比如，焊接基層時(shí)，可選用相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)的結(jié)構(gòu)鋼焊材；焊接復(fù)層時(shí)，由于是直接與腐蝕介質(zhì)接觸的面，所以選擇相應(yīng)的奧氏體鋼焊材;而過渡層焊接，為了避免出現(xiàn)缺陷，可以選擇Cr、Ni含量比不銹鋼高，抗裂性和塑性都較好的奧氏體鋼焊接材料。常用不銹復(fù)合鋼板雙面焊焊接材料的選擇見表8-3所示，單面焊焊接材料選擇見表8-4所示。表8-3不銹復(fù)合鋼板雙面焊焊接材料的選擇母材焊條埋弧焊焊絲焊劑基層Q235E4303、E4315H08A、H08HJ43120、20gE4303、E4315、E5015H08Mn2SiA、H08A、H08MnAHJ43109Mn216Mn15MnTiE5003、E5015E5515-GE6015-D1H08MnAH08Mn2SiAH10Mn2HJ431過渡層A302、A307、A312H00Cr29Ni12TiAlHJ260覆層1Cr18Ni9Ti0Cr18Ni9Ti0Cr13A102、A107A132、A137A202、A207H0Cr19Ni9TiH00Cr29Ni12TiAlHJ260Cr18Ni12Mo2TiCr18Ni12Mo3TiA202、A207A212H0Cr18Ni12Mo2TiH0Cr18Ni12Mo3TiH00Cr29Ni12TiAHJ260表8-4不銹復(fù)合鋼板單面焊焊接材料的選擇母材焊條埋弧焊備注焊絲焊劑覆層0Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9TiA102A107———

0Cr13過渡層純鐵———基層（有過渡層）Q235A、20E4303H08AHJ431最初兩層焊條電弧焊，其余埋弧焊20gE4303、E5003、E5015H08A、H08MnAHJ43116MnE5015、E5515-GH08MnA、H10Mn2HJ43115MnTiE6015-D1基層（無過渡層）Q235A、2020g16Mn15MnTiA302、A307HCr25Ni13H00Cr29Ni12TiAlHJ260—（4）焊接工藝要點(diǎn)①焊件準(zhǔn)備焊前裝配應(yīng)以覆層為準(zhǔn)，對(duì)接間隙約為1.5?2mm，防止錯(cuò)邊過大，否則將影響過渡層和復(fù)合層的焊接質(zhì)量。點(diǎn)固焊時(shí)，應(yīng)在基層鋼上進(jìn)行，不許產(chǎn)生裂紋與氣孔。焊前應(yīng)對(duì)復(fù)合板坡口及其兩側(cè)10?20mm范圍內(nèi)均進(jìn)行清理。②焊接順序采用X形坡口雙面焊時(shí)，先焊基層、再焊過渡層、最后焊覆層，如圖8-6所示；采用單面焊時(shí)，應(yīng)先焊覆層、再焊過渡層、最后焊基層；角接接頭時(shí)，無論覆層在內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，均先焊基層。圖8-6焊接順序（a）裝配（b）焊基層（c）覆合層清根（d）焊過渡層（e）焊覆層③焊接操作要點(diǎn)焊基層時(shí)，注意焊縫不要熔透到覆層金屬，焊接溫度要低，防止復(fù)層過熱，焊接完成后要嚴(yán)格清理焊縫，并進(jìn)行焊接探傷，探傷合格后方能焊接過渡層。過渡層的焊接是要在保證熔合良好的前提下，盡量減少基層金屬的熔入，焊接時(shí)嚴(yán)格控制層間溫度，防止過熱；并且盡量使用小電流焊接，減小基層對(duì)過渡層的稀釋作用；焊接材料選擇Cr、Ni含量高的焊條，可以避免產(chǎn)生馬氏體組織。過渡層焊縫表面應(yīng)當(dāng)高出界面0.5mm?1.5mm，基層焊縫表面到復(fù)合層的距離在1.5mm?2.0mm之間，過渡層厚度在2mm?3mm之間，且必須完全覆蓋基層金屬。復(fù)層的焊接主要是奧氏體不銹鋼焊接性的問題。這里不多做闡述。不銹復(fù)合鋼板焊接后一般不做焊后熱處理，避免碳元素發(fā)生遷移，如果焊接厚板時(shí)要進(jìn)行消除應(yīng)力處理，那么在焊接完基層后就進(jìn)行，熱處理后再焊接過渡層和復(fù)層。第三節(jié)鋼與有色金屬的焊接一、鋼與鋁及其合金的焊接焊接特點(diǎn)鋁及其合金與鋼的物理性能相差很多，給焊接造成了很大的困難。首先，熔點(diǎn)相差約800?10000C，焊接時(shí)，當(dāng)鋁及其合金已完全熔化，鋼卻還保持在固態(tài)；其次，導(dǎo)熱系數(shù)相差2~13倍，很難均勻加熱；此外，線膨脹系數(shù)相差1.4?2倍，在接頭界面兩側(cè)必須造成殘余熱應(yīng)力，并且無法通過熱處理消除它，增強(qiáng)了裂紋傾向；再有，鋁及其合金加熱時(shí)能形成氧化膜（Al2O3），它不僅會(huì)造成焊縫金屬熔合困難，還會(huì)形成焊縫夾渣。鋁能夠與鋼中的鐵、錳、銘、竦等元素形成有限固溶體和金屬間化合物，還能與鋼中的碳形成化合物。隨著含鐵量的增加，鋁與鐵會(huì)形成多種金屬間化合物，如FeAl、FeAl FeAl Fe AlFeAl FeAl 其中 Fe Al最脆 當(dāng)其含量增加時(shí) 則會(huì)降低Ten、Ten、ire、ire/Vi、iren，^^丁『e 川ii，r口曰刀目h」， 心塑性，使脆性增大，嚴(yán)重影響焊接性。為了解決鋼與鋁及其合金熔焊時(shí)的困難，常采取如下工藝措施：（1） 為了減小鋼與鋁產(chǎn)生金屬間化合物，在鋼表面覆一層與鋁能很好結(jié)合的過渡金屬，如鋅、銀等，過渡層厚度為30?40〃m，鋼側(cè)為釬焊，鋁側(cè)為熔焊；也可采用復(fù)合鍍層，如Cu-Zn（4?6〃m+30?40〃m）或Ni-Zn（5?6〃m+30?40〃m），能使金屬間化合物層的厚度更小。（2） 對(duì)接焊時(shí)，使用K形坡口，坡口開在鋼材一側(cè)。焊接熱源偏向鋁材一側(cè)，以使兩側(cè)受熱均衡，防止鍍層金屬蒸發(fā)。（3） 使用惰性氣體保護(hù)，如用氬弧焊等。焊接工藝鋼與鋁及其合金的熔焊時(shí)采用鎢極氬弧焊。使用K形坡口，鋼的一側(cè)坡口角度為700。清理干凈坡口后，在鋼表面覆過渡層，在碳鋼及低合金鋼表面鍍鋅，奧氏體鋼表面鍍鋁。

鎢極氬弧焊采用交流電流，鎢極直徑2?5mm。焊接鋁與鋼時(shí)先將電弧指向鋁焊絲，待開始移動(dòng)進(jìn)行焊接時(shí)則指向焊絲和已形成的焊道表面，如圖8-7（a）所示，這樣能保護(hù)鍍層不致破壞；另一種方法是使電弧沿鋁側(cè)移動(dòng)而鋁焊絲沿鋼側(cè)移動(dòng)，如圖8-7（b）所示，使液態(tài)鋁流至鋼的坡口表面。焊接電流可參照表8-5選擇。（a） （b）圖8-7鋼與鋁焊接示意圖（a）氬弧堆焊時(shí)電弧的位置（b）對(duì)接焊時(shí)電弧的位置表8-5鋼與鋁鈣極氬弧焊的焊接電流金屬厚度/mm36~89~10焊接電流/A110~130130~160180~200二、鋼與銅及其合金的焊接1.焊接特點(diǎn)鋼與銅及銅合金的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)等都有很大的不同，在焊接時(shí)易發(fā)生焊接熱裂紋；同時(shí)，液態(tài)銅或銅合金有可能向其所接觸的近縫區(qū)的鋼表面內(nèi)部滲透，并不斷向微觀裂口浸潤深入，形成所謂的“滲透裂紋氣但由于鐵與銅的原子半徑、品格類型等比較接近，對(duì)原子間的擴(kuò)散、鋼與銅及銅合金的焊接來說，又是有利的一面。2.焊接工藝大多數(shù)的熔焊方法如氣焊、焊條電弧焊、埋弧焊、氬弧焊、電子束焊等都可用于鋼與銅及銅合金的焊接。同樣，在焊前也應(yīng)對(duì)待焊部位及其附近清理干凈，直至露出金屬光澤。下面介紹幾種常用的熔焊方法的焊接工藝。

（1）焊條電弧焊當(dāng)板厚大于3mm需開坡口，坡口形式與尺寸與焊鋼時(shí)相同。為了保證焊透，X形坡口不留鈍邊。單道焊縫施焊時(shí)，焊條應(yīng)偏向鋼側(cè)，必要地可對(duì)銅件適當(dāng)預(yù)熱。低碳鋼與紫銅焊條電弧焊工藝參數(shù)見表8-6所示。表8-6低碳鋼與紫銅焊條電弧焊工藝參數(shù)（用T107焊條）材料組合Q235A+T1Q235A+T1Q235A+T2Q235A+T2Q235A+T3材料組合Q235A+T1Q235A+T1Q235A+T2Q235A+T2Q235A+T3Q235A+T3接頭形式對(duì)接對(duì)接對(duì)接對(duì)接T形接頭T形接頭母材厚度/mm3+34+42+23+33+34+10焊條直徑/mm3.24.02.03.03.24.0焊接電流/A120~140150~18080~90110~130140~160180~210電弧電壓/V（2）鎢極氬弧焊主要用于薄件焊接，也常用在紫銅-鋼的管與管、板與板、管板的焊接以及在鋼上補(bǔ)紫銅的焊接。焊前焊件必須徹底清理，通常銅要酸洗，而鋼件要去油污。當(dāng)紫銅與低碳鋼焊接時(shí)，選用HS202焊絲，與銹鋼焊接時(shí)，選用B30白銅絲或Qal9-2鋁青銅焊絲。焊接時(shí)采用直流正接，焊條偏向銅的一側(cè)，不擺動(dòng)、快速焊。（3）埋弧焊當(dāng)厚度大于10mm時(shí)，需開V形坡口，角度為60。?70。，銅一側(cè)角度略大于鋼側(cè)，可為400，鈍邊3mm，間隙0~2mm。焊接時(shí)，焊絲偏向銅一側(cè)，距焊縫中心約5~8mm，如圖8-8所示，目的是控制熱量和減少鋼的熔化量。一般在坡口中放置鋁絲可以脫氧、減小液態(tài)銅向鋼側(cè)晶界滲入傾向。低碳鋼與紫銅埋弧焊工藝參數(shù)見表8-7所示。表8-7不銹鋼與紫銅埋弧自動(dòng)焊焊接工藝參數(shù)厚度/mm焊絲直徑/mm焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/m.h-1送絲速度/m.h-110+104600~65036~382313912+124650~68038~4221.513614+144680~72040~422013416+164720~78042~4418.513018+185780~82044~451612820+205820~85045~4615.5126異種金屬接頭形式1Cr18Ni89對(duì)接V形注：焊劑為HJ431，焊絲為T2，坡口中添加O2Ni絲2根。

三、鋼與鈦及其合金的焊接1.焊接特點(diǎn)(1)接頭脆化鋼與鈦及鈦合金焊接時(shí)，易產(chǎn)生TiFe、^?(和TiC等脆性化合物，增加焊接接頭脆性，導(dǎo)致裂紋。同時(shí)，鈦及鈦合金在高溫下大量吸收氧、氮、氫等氣體，特別是在液態(tài)時(shí)更嚴(yán)重，使焊接區(qū)被污染而脆化，甚至產(chǎn)生氣孔。 圖8-8銅三、鋼與鈦及其合金的焊接1.焊接特點(diǎn)(1)接頭脆化鋼與鈦及鈦合金焊接時(shí)，易產(chǎn)生TiFe、^?(和TiC等脆性化合物，增加焊接接頭脆性，導(dǎo)致裂紋。同時(shí)，鈦及鈦合金在高溫下大量吸收氧、氮、氫等氣體，特別是在液態(tài)時(shí)更嚴(yán)重，使焊接區(qū)被污染而脆化，甚至產(chǎn)生氣孔。 圖8-8銅-鋼埋弧焊示意圖(2)易產(chǎn)生焊接變形鈦及鈦合金的熱 1一焊劑墊2一填充鋁絲3一焊絲導(dǎo)率約為鋼的1/6,彈性模量為鋼的1/2,導(dǎo)熱系數(shù)小，焊接時(shí)易引起變形，需用剛性夾具、冷卻壓塊等方法防止和減小變形。焊后應(yīng)在真空或氬氣保護(hù)下，加熱到550?650oC,保溫1?4h,進(jìn)行退火消除內(nèi)應(yīng)力。2.焊接工藝由于鋼與鈦及鈦合金焊接時(shí)易產(chǎn)生脆性化圖8-9焊縫結(jié)構(gòu)示意圖1—鈦母材2，3，4—焊道5—碳鋼合物，因而一般不能采用焊條電弧焊、埋弧焊與CO2氣體保護(hù)焊等方法，可采用鎢極氬弧焊，其焊縫結(jié)構(gòu)如圖8-9所示。焊前應(yīng)先用鋼絲刷打磨接頭表面，然后用酸液清洗。鋼與鈦及鈦合金焊接材料及工藝參數(shù)見表8-8所示。表8-8鋼與鈦及鈦合金焊接材料及工藝參數(shù)焊層焊絲焊絲直徑/mm鎢極直徑/mm焊接電流/A焊接電壓/V1紫銅33~416515~202銀360~753銀銅4150~165氬氣流量/((L.min-1)"噴嘴 |拖罩15 25第四節(jié)異種有色金屬的焊接一、鋁與銅的焊接焊接特點(diǎn)

鋁與銅在熔焊時(shí)主要困難是：鋁和銅的熔點(diǎn)相差423（C，焊接時(shí)很難同時(shí)熔化；鋁與銅在高溫下強(qiáng)烈氧化，生成難熔的氧化物，要采取措施防止氧化并去除熔池中的氧化膜；鋁和銅在液態(tài)下無限互溶，而在固態(tài)下有限互溶，它們能形成多種由金屬間化合物為主的固溶體相，如AlCu2、Al2Cu3、AlCu、Al2Cu等，使接頭的強(qiáng)度和塑性降低，實(shí)踐證明，鋁-銅合金中銅含量在12%?13%，綜合性能最好，因而應(yīng)采取措施使焊縫金屬中銅含量不超過此范圍，或者采用鋁基合金。鋁與銅塑性都好，很適合于壓焊方法。利用壓焊時(shí)，可避免熔焊時(shí)所出現(xiàn)的以上問題。目前常用的壓焊有冷壓焊、摩擦焊和擴(kuò)散焊等。焊接工藝（1）鎢極氬弧焊鋁與銅鎢極氬弧焊時(shí)，為了減小焊縫金屬的含銅量，使其控制在12%?13%以下，增加鋁的成分，焊前可將銅端加工成V形或K形坡口，并鍍上厚約6〃m的鋅層；焊接時(shí)，電弧應(yīng)偏向鋁的一側(cè)，主要熔化鋁，減小對(duì)銅的熔化。鋁及銅鎢極氬弧焊時(shí)，可采用電流為150A，電壓為15V，焊接速度為6m/h，選用L6焊絲、直徑為2?3mm圖8-10銅一鋁埋弧自動(dòng)焊示意圖圖8-10銅一鋁埋弧自動(dòng)焊示意圖（2）埋弧焊鋁及銅埋弧自動(dòng)焊時(shí)，為了減小焊縫中銅的熔入量，可采用如圖8-10所示的接頭形式，銅側(cè)開半U(xiǎn)形坡口并預(yù)置03mm的鋁焊絲，鋁側(cè)為直邊；同時(shí)電弧也應(yīng)指向鋁，但不能偏離太遠(yuǎn)，如工件厚度為漢則電弧與銅件坡口上緣的偏離值1=（0.5?0.6）凱鋁及銅埋弧自動(dòng)焊焊接工藝參數(shù)見表8-9所示。表8-9 鋁及銅埋弧自動(dòng)焊焊接工藝參數(shù)板厚

/mm焊接電流/A焊絲直徑/mm焊接電壓/V焊接速度/m.h-1焊絲偏離/mm焊劑層/mm8板厚

/mm焊接電流/A焊絲直徑/mm焊接電壓/V焊接速度/m.h-1焊絲偏離/mm焊劑層/mm8101220360?380380?400390?410520?5502.52.52.63.235?38?40?4240~4424.421.521.58?124?55?66?78?12寬32竺4046高12121214焊接層數(shù)1113二、鋁與鈦的焊接焊接特點(diǎn)鋁與鈦在物理化學(xué)性能和力學(xué)性能方面有較大差異，焊接時(shí)易出現(xiàn)以下問題：（1） 鋁與鈦易氧化，合金元素易燒損蒸發(fā)鈦在600oC時(shí)開始氧化生成TiO2，同時(shí)鋁也易氧化生成A12O3，這些氧化物會(huì)使焊縫產(chǎn)生夾雜，增加金屬脆性，阻礙焊縫熔合，使焊接困難；由于鋁的熔點(diǎn)比鈦低1160oC，因而，當(dāng)鈦開始熔化時(shí)，鋁及其合金元素將會(huì)大量燒損蒸發(fā)，使焊縫化學(xué)成分不均勻。（2） 易產(chǎn)生脆性化合物鈦與鋁在1460oC時(shí)，形成鋁含量為36%的TiAl型金屬間化合物；13400C時(shí)，形成鋁含量為60%?64%的Ti3A1型金屬間化合物；同時(shí)，鈦與氮和碳也易形成脆性化合物。所有這些脆性化合物都使焊縫金屬脆性增加，焊接性變差。（3） 鋁與鈦相互溶解度小，高溫時(shí)吸氣性大鈦在鋁中的溶解度極小，室溫下只有0.07