關于異種材料的焊接第1頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.1異種材料的分類、組合及焊接性特點_

8.1.1異種材料的分類和組合_

8.1.2異種材料的焊接性特點_1、異種材料焊接的困難

2、影響異種材料焊接性的因素

3、異種材料焊接方法

4、異種焊接材料的選用第2頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.1異種材料的分類、組合及焊接性特點8.1.1異種材料的分類和組合表8-1異種材料焊接的分類、組合及特點分類異種材料焊接組合焊接問題實例1異種鋼焊縫化學成分不均勻、熔合區塑性降低

(脆性層)、產生裂紋（應力分布不均勻）

如珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接、復合鋼的焊接結構等2鋼與有色金屬氧化導致的未熔合、氣孔、裂紋、接頭力學性能低

如鋼與鋁的焊接、鋼與銅的焊接等3異種有色金屬氧化性導致的未熔合、脆性相、氣孔、裂紋

如銅與鋁的焊接、鋁與鈦的焊接等4金屬與非金屬界面結合（潤濕性）差、脆性相、裂紋接頭性能下降

如鋼與石墨的焊接、金屬與陶瓷的焊接、金屬間化合物與鋼的焊接第3頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三（1）母材金相組織相同，但焊縫金屬與母材基體合金系及組織性能不同的異種鋼焊接構件

如低碳鋼－鉻鉬耐熱鋼，1Cr18Ni9Ti與高Ni奧氏體鋼之間的焊接，這一類實際上屬于同種鋼焊接構件，但當采用的焊接材料與母材的成分差別較大時，也會產生類似于異種鋼焊接中的問題異種鋼的焊接（2）母材金相組織不同的異種鋼焊接構件

如珠光體鋼－鉻鎳奧氏體鋼、珠光體鋼－高鉻鐵素體鋼（3）復合鋼焊接構件

用低碳鋼或低合金鋼作基層，用不銹鋼或有色金屬（Ti、Cu、Al）作復層，采用復合軋制、爆炸焊、堆焊等制成的雙金屬板材。第4頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三用于耐磨的異種金屬焊接構件

如高碳鋼、各種合金鋼、高錳鋼、硬質合金等不同用途的異種材料的焊接用于耐熱的異種金屬焊接構件

如不銹鋼、耐熱鋼、鎳基合金、鈷基合金等用于耐腐蝕的異種金屬焊接構件

如不銹鋼、鎳基合金、銅、鋁、鈦及其合金等用于減輕裝備重量的異種金屬焊接構件

如鈦、鋁、鎂及其合金等，主要用于航空航天、運載火箭等提高電磁性能的異種金屬焊接構件

如銀、銅、鈹及其合金等，主要用于電子電器等第5頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.1.2異種材料的焊接性特點第6頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三第7頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三第8頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三3、異種材料焊接方法1）熔焊：應用廣泛焊條電弧焊、氣體保護焊、電子束焊、激光焊等

應采用小電流、高速焊，或者在坡口一側或兩側堆焊中間合金過渡層，來降低稀釋率，防止互擴散導致的接頭部位的成分或組織不均勻。焊條電弧焊：工藝簡便，操作靈活，適應性強薄件用TIG焊，厚件：MIG或MAG焊電子束焊、激光焊：熱源密度集中，溫度高，焊縫窄而深，焊接質量好。熔焊、壓焊、釬焊第9頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三3、異種材料焊接方法2）壓焊：壓焊基體通常并不熔化，焊接溫度低于金屬的熔點。有的也加熱至熔化狀態，然后加壓將液態金屬擠出，但仍以固相結合而形成接頭。

電阻焊、冷壓焊、擴散焊、摩擦焊等另：釬焊：熔焊方法難連接的陶瓷、復合材料等第10頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三4、異種焊接材料的選用選用一般原則：1）保證焊接接頭的使用性能，根據接頭兩側焊接性較差或強度較低的材料選擇焊接材料；2）保證焊縫金屬具有一定的致密性，無氣孔、夾雜或僅有單個小孔與夾雜，但數量在長度范圍內不超過規定值第11頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三3）應具有良好的工藝性能，即在焊接接頭區內不出現熱裂紋和冷裂紋，能夠適應各種空間位置的焊接，有一定的生產效率4）保證焊縫金屬具有所要求的特性，包括熱強性、耐熱性、耐腐蝕性和耐磨性等5）為了改善異種金屬焊接性能，對不能形成固溶體的異種金屬，可在兩種被焊金屬之間加能形成固溶體的中間過渡層第12頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.2異種鋼的焊接_

8.2.1異種鋼的焊接性分析_1、焊縫成分的稀釋（熔合比）

2、熔合過渡區的形成

3、接頭區應力狀態

8.2.2異種鋼的焊接工藝特點_

1、焊接方法及焊接材料

2、焊接工藝要點

8.2.3不銹復合鋼的焊接

1、不銹復合鋼的焊接性分析

2、焊接材料

3、復合鋼的焊接工藝要點第13頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.2異種鋼的焊接8.1.1異種鋼的焊接性分析以奧氏體-珠光體異種鋼焊接為例

不但要考慮珠光體鋼的焊接問題（冷裂紋、熱裂紋、層狀撕裂、再熱裂紋、HAZ脆化和軟化）和奧氏體不銹鋼的焊接問題（熱裂紋、晶間腐蝕、接頭等強性），而且還必須考慮兩種鋼焊接時產生的新問題。第14頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三1、焊縫成分的稀釋（熔合比）

母材溶入焊縫后使其合金元素比例發生變化：稀釋：焊縫中合金元素比例減小合金化：焊縫中合金元素比例增加稀釋或合金化的程度取決于熔合比，

即基體金屬在焊縫中所占的百分比應盡量選擇熔合比小的焊接方法第15頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三1、焊縫成分的稀釋（熔合比）第16頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三1、焊縫成分的稀釋（熔合比）第17頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三1、焊縫成分的稀釋（熔合比）第18頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三

熔合比取決于多種因素：坡口形式、焊接參數和金屬的熔化特性、導熱性等。坡口角度越大，熔合比越小，熔合比在各堆焊層之間的變化很大；坡口角度越小，熔合比越大，熔合比在各堆焊層之間的變化很小；第19頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三珠光體鋼對焊縫金屬的稀釋作用：

珠光體鋼合金元素少，奧氏體不銹鋼元素多，在焊接過程中珠光體鋼母材的熔化會對焊縫金屬有稀釋作用，使得焊縫金屬中含Ni量、Cr量減少，焊縫金屬奧氏體化元素含量減少，可能在焊縫中產生M，使焊縫性能變壞，嚴重時產生裂紋。第20頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三圖8-2奧氏體異種鋼的焊縫組織圖適于大多數使用條件的焊縫金屬成分，奧氏體+3%~8%鐵素體第21頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三圖8-4Q235+1Cr18Ni9焊接舍夫勒圖1Cr18Ni9奧氏體鋼為a點，Q235低碳鋼為b點，f點為平均成分Q235低碳鋼+1Cr18Ni9奧氏體鋼的焊接熔合比：30~40%

采用E308-16焊條(c點)：對應g-h段，A+M組織E310-15焊條(e點)：對應k-l段，單相A區，抗裂性較差E309-15焊條(d點)：對應i-j段，A+5%F雙相組織，抗裂性較好第22頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三第23頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三2、熔合過渡區的形成（1）熔合區馬氏體脆性層焊接珠光體鋼與奧氏體鋼接頭時，熔池邊緣的液態金屬溫度較低，流動性較差，導致熔化的母材與填充金屬不能充分地混合。在靠近珠光體鋼一側熔合線的焊縫金屬中，形成一層與內部焊縫金屬成分不同的過渡層。過渡層中的高硬度馬氏體組織會使脆性增加，塑性顯著下降，從而降低了焊接結構的可靠性。熔合區馬氏體層的寬度與焊接工藝和填充材料有關第24頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三2、熔合過渡區的形成距離μm

焊縫Cr、Ni含量較高，單相奧氏體圖8-5低碳鋼與Cr25-Ni20焊縫熔合區附近合金元素的分布焊縫Cr、Ni含量較低，快冷時可能形成M第25頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三圖8-5Cr5Mo-Ni13焊縫熔合區附近合金元素的分布Cr5Mo-Ni13焊縫熔合區附近合金元素的分布第26頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三圖8-7在奧氏體焊縫靠近碳鋼一側的過渡層(a)母材比例的變化(b)合金元素質量分數的變化離熔合線越近，珠光體鋼的稀釋作用越強烈，過渡層中Cr、Ni含量越少，一般情況下，過渡層Ni的質量分數<5%~6%，將產生馬氏體組織第27頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三圖8-8奧氏體焊縫中Ni含量對馬氏體脆性層寬度的影響馬氏體脆性層的寬度與Ni含量成反比

對于低溫下工作和承受沖擊載荷的珠光體和奧氏體異種鋼接頭，應選用Ni含量較高的焊條，以較小熔合區馬氏體脆性層的寬度和沖擊韌性降低的幅度。第28頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三（2）碳擴散遷移層定義：異種鋼在焊接過程中，存在碳的擴散遷移，碳從低合金母材向高合金的焊縫中遷移，在低合金一側的母材上形成脫碳層，在高合金焊縫一側形成增碳層，這種脫碳層和增碳層總稱為碳擴散遷移層。第29頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三（2）碳擴散遷移層形成原因：碳化合物形成元素的差別①碳原子擴散能力很強，其擴散性比其他溶質元素大104～106倍；②碳在α－Fe中的擴散系數比在γ－Fe中大，碳將由溶解度低而擴散系數高的鐵素體相母材向奧氏體相焊縫中擴散。③碳在液態鐵中的溶解度大于固態鐵中的溶解度，碳將由溶解度低的固態母材相溶解度較高的熔池過渡；④奧氏體焊縫比珠光體母材含有更多的碳化物形成元素，促使碳原子擴散到焊縫中，形成穩定的碳化物。第30頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三碳擴散遷移層危害：①在熔合區的靠珠光體鋼一側，出現脫碳層，由于碳元素的減少，珠光體將轉變成鐵素體而軟化；奧氏體—珠光體鋼焊接②在靠奧氏體焊縫一側產生增碳層。增碳層中的碳除溶入焊縫以外，剩余的碳以Cr的碳化物形態在晶界處析出，使硬度增加，塑性降低。珠光體鋼奧氏體鋼焊縫脫碳層增碳層熔合區③隨著碳擴散的發展，接頭在熔合區發生脆性斷裂的傾向增大。④高溫下長期運行過程中，在脫碳層容易產生晶間腐蝕第31頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三化學成分對碳擴散遷移層的影響：①Cr：強碳化物形成元素，焊縫金屬中Cr的質量分數從0.6%增加到5％時，顯著增大珠光體母材脫碳層的寬度，進一步提高Cr的含量影響減小；②Ni：焊縫金屬中Ni具有石墨化作用，能有效地阻止碳的遷移，顯著減小脫碳層的寬度，同時也減小了焊縫一側增碳層寬度；③

珠光體母材中含一定量的碳化物形成元素（Cr、Ti、

V、Nb、W等）時，能顯著減弱碳的擴散遷移；第32頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三防止碳擴散遷移層措施：

1）盡量降低加熱溫度并縮短高溫停留時間；2）采用隔離層用含碳化物形成元素（Cr、V、Nb、Ti）的焊條或高Ni奧氏體焊條，預先在珠光體鋼一側坡口上堆焊一隔離層，以防止珠光體鋼中的碳向熔合區遷移。3）采用Ni含量高的填充材料選用Ni基焊條或Ni含量高的焊絲可顯著減少增碳層或脫碳層寬度。

第33頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三奧氏體鋼的線膨脹系數比珠光體鋼大30%~50%，熱導率卻只有珠光體鋼的1/3。（3）接頭區應力狀態在焊后冷卻、熱處理及使用中，在熔合區附近產生很大的應力，奧氏體焊縫受拉應力，珠光體鋼母材受壓應力。第34頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三（3）接頭區應力狀態圖8-9異種鋼焊接接頭的殘余應力奧氏體珠光體焊態回火態①焊后回火處理，并未能消除焊接殘余應力②接頭在回火加熱冷卻過程中，產生回火殘余應力危害：接頭在交變溫度下工作時，沿珠光體鋼一側熔合區產生熱疲勞裂紋，導致接頭斷裂第35頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三預防措施:選用與珠光體鋼線膨脹系數相近且塑性好的Ni基合金作為焊接材料，如Cr15Ni70鎳基合金，使焊接應力集中在焊縫與奧氏體鋼母材一側，而奧氏體鋼的塑性變形能力強，能夠承受住較大的應力；嚴格控制冷卻速度，焊后緩冷，盡可能減小焊接變形及應力；焊接接頭設計時，盡可能將其安排在沒有劇烈溫度變化的位置。第36頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.2.2異種鋼的焊接工藝焊條電弧焊、氣體保護焊

焊接方法

奧氏體—珠光體鋼焊接

選擇焊接方法除考慮生產條件和生產效率外，還應考慮選擇熔合比最小的焊接方法，要保持珠光體鋼坡口面熔深最小。第37頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.2.2異種鋼的焊接工藝選用原則：①應克服珠光體鋼對焊縫金屬稀釋帶來的不利影響；②抑制碳化物形成元素的不利影響；③保證接頭力學性能和使用性能；④保證良好工藝性能和生產效率；⑤盡可能降低成本。

焊接材料

奧氏體—珠光體鋼焊接一般選用Cr25-Ni13系焊條，如E309-15、E309-16等第38頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.2.2異種鋼的焊接工藝①為了降低熔合比，減少焊縫金屬被稀釋，應采用大坡口、小電流、快速多層焊等工藝；②由于接頭兩側母材的線膨脹系數不同，借助適當的系統設計和接頭布置以改變應力分布。長焊縫應分段跳焊；③如果珠光體鋼淬硬傾向大，焊前應進行預熱，預熱溫度應按珠光體鋼來確定，比同種珠光體鋼焊接時預熱溫度要略低一些。

焊接工藝要求

奧氏體—珠光體鋼焊接第39頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.2.2異種鋼的焊接工藝①過渡層堆焊法：為了防止熔合區脆性層，在珠光體鋼一側坡口面上堆焊一層Cr23Ni13過渡層；②直接施焊法：利用高合金焊接材料直接完成珠光體與奧氏體的焊接，通過選擇焊接材料可以避免馬氏體組織的產生；③隔離層堆焊法：為了防止碳遷移層的產生，可采用含碳化物形成元素（Cr、V、Nb、Ti）的焊條氏體焊條，預先在珠光體鋼一側坡口上堆焊一隔離層，再用奧氏體焊條堆焊第二隔離層。

焊接方式

奧氏體—珠光體鋼焊接第40頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三圖8-10在珠光體鋼一側堆焊隔離層廣泛用于不銹鋼管與低合金鋼管的焊接第41頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三表8-4奧氏體－珠光體鋼焊接過程中的問題、產生原因及防止措施第42頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.2.3不銹復合鋼的焊接

不銹復合鋼板是由較厚的珠光體鋼與較薄的不銹鋼經軋制、爆炸等工藝加工成雙金屬板。珠光體鋼部分為基體，多為碳鋼或低合金鋼主要滿足強度和剛度要求，成本較低；不銹鋼為復層，與工作介質相接觸，如Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti主要滿足耐蝕性，復層占總厚度10-20%。應用領域：石油化工，常壓塔、減壓塔、分餾塔等第43頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三1.不銹復合鋼的焊接性分析

復合鋼板的焊接過程，一般是復層和基層分開各自進行焊接，焊接的主要問題在于基層與復層交接處的過渡層焊接。①焊縫容易產生結晶裂紋②熱影響區易產生液化裂紋③熔合區脆化焊接問題第44頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三1.不銹復合鋼的焊接性分析（1）焊縫容易產生結晶裂紋復合焊縫金屬在結晶過程中冷卻到固相線附近的高溫時，液態晶界在焊接應力作用下易產生結晶裂紋。影響因素①稀釋率的影響：基層鋼板含碳量高于復層，復層受基層的稀釋作用，使異質焊縫中奧氏體元素減少，含碳量增加，焊縫結晶時產生微裂紋；②結晶區間的影響：奧氏體鋼結晶溫度區間很大，熔池結晶時在枝晶的晶界上存在的S、P、Si

等低熔點共晶物。第45頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三嚴重稀釋率導致裂紋的預防措施：

在化工容器中，復層總是處于容器內部，基層受拉應力，復層受壓應力的狀態。過渡層焊縫的淬硬組織對產生裂紋很敏感。

因此，焊接過渡層時，要使用Cr、Ni當量較高的焊接材料，以保證焊縫金屬為奧氏體和一定量的鐵素體組織，以提高抗裂性，使之即使受到基層的稀釋，也不會產生馬氏體淬硬組織。

若焊接材料選擇或焊接工藝選擇不當時，復合鋼基層與復層的過渡層焊縫可能被嚴重稀釋，形成馬氏體淬硬組織。第46頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三1.不銹復合鋼的焊接性分析（2）熱影響區易產生液化裂紋復合鋼焊接時，奧氏體熱影響區由于受熱循環的作用，低熔點雜質或共晶物發生液化，產生液化裂紋。預防措施①合理選擇填充材料，如Cr、Ni當量較高的焊接材料；②正確控制焊接工藝，控制焊接熱輸入第47頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三1.不銹復合鋼的焊接性分析（3）熔合區脆化

原因①結構鋼焊條的影響，用E4303或E4315焊接基層鋼板時，熱循環使復合不銹鋼中的合金元素滲入焊縫，在熔合區附近產生馬氏體淬硬組織；③碳遷移的影響，焊接時碳由低Cr的基層鋼板向高Cr的不銹鋼復層焊縫金屬擴散遷移，在基層和復層的過渡層焊縫熔合區形成增碳層和脫碳層，引起脆化或軟化。②不銹鋼焊條的影響，用E308-16或E347-15焊接復層奧氏體不銹鋼時，容易熔化基層鋼板，使焊縫金屬成分稀釋，焊縫金屬組織為奧氏體+馬氏體組織，使塑性和耐蝕性降低，熔合區脆性增加；第48頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三預防措施：隔離焊縫：為了防止碳遷移，可在基層和復層之間采用“隔離焊縫”。常選用含Nb的鐵素體焊條在基層鋼板上焊接“隔離焊縫”，然后用奧氏體鋼焊條焊接復層，最后用結構鋼焊接基層。第49頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三2.焊接材料

復合鋼板的基層（碳鋼或低合金鋼）和復層（奧氏體不銹鋼）分別選用各自適用的焊接材料進行焊接。基層和復層交接的過渡區：必須考慮基層的稀釋作用，應選用Cr、Ni當量較高的奧氏體焊接材料，以免出現馬氏體淬硬組織。厚板：復合鋼板厚度>25mm時，可先用結構鋼焊條焊接基層，用純鐵焊條焊接一層過渡層，最后用不銹鋼焊條焊接復層。第50頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三表8-5不銹復層鋼板焊接材料的選用第51頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三3.復合鋼的焊接工藝要點焊條電弧焊、埋弧焊、氬弧焊、CO2氣體保護焊1）焊接方法

常用氬弧焊焊接復層和過渡層，用埋弧焊和焊條電弧焊焊接基層。第52頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三圖8－13去掉復層金屬的復合鋼板焊接坡口形式2)坡口形式

薄板可用I型坡口；厚板可用V、U、X、V和U型復合坡口；雙面焊盡可能采用X型坡口去掉復層金屬坡口：也可以在接頭背面一小段距離內進行機械加工，去掉復層金屬，以確保焊第一道基層焊道不受復層金屬的過大稀釋

第53頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三3）焊接順序

先焊基層，再焊過渡層，最后焊復層

——

保證焊接接頭具有較好的耐蝕性圖8－13復合鋼板焊接順序<1>采用從基體側施焊，將復層面焊縫磨光，在上面堆焊。<2>基層與復層各自采用各自合適的焊材

<3>基層－復層的過渡區應選用Cr、Ni含量足夠的奧氏體填充金屬來焊接過渡區——防止出現淬硬組織第54頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三（3）焊后熱處理

也可采用噴丸處理復合鋼的不銹鋼部分，使材料表面形成殘余壓縮應力，從而防止應力腐蝕裂紋的發生。不銹復合鋼熱處理時，復合交接面上會產生碳元素從基層想復層的擴散，并隨溫度升高，保溫時間延長而加劇。不銹復合鋼的焊接接頭，一般不進行復層的固溶處理，也不進行消除應力熱處理。

對于極厚的復合鋼的焊接中，在基層焊完后進行消除焊接殘余應力熱處理，再焊過渡層和復層。第55頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.3鋼與有色金屬的焊接_

8.3.1鋼與有色金屬的焊接性特點_1、焊接裂紋

2、生成脆性化合物

3、焊縫中的氣孔

8.3.2鋼與鋁及鋁合金的焊接_

1、焊接性分析

2、焊接工藝要點

8.3.3鋼與銅及銅合金的焊接

1、焊接性分析

2、焊接工藝要點第56頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三鋁、銅、鎳、鈦等有色金屬具有良好的耐蝕性，較高的比強度以及在低溫下能保持良好的力學性能等特點。有色＋鋼復合制品：提高復合性能，導熱導電，耐蝕，提高焊接產品的使用壽命，節約材料。應用：航空、汽車、化工、國防8.3鋼與有色金屬的焊接第57頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.3.1鋼與有色金屬的焊接性特點焊接裂紋

熔點差別大：焊接時低熔點的母材先熔化，而高熔點的母材仍處在固體加熱狀態，二者難以熔合。導熱系數、線膨脹系數差別大，接頭熱應力大。接頭處生成低熔點共晶、晶界偏析第58頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.3.1鋼與有色金屬的焊接性特點由于Al、Cu、Ti等在Fe中的溶解度不同，接頭處除形成固溶體外，還會形成脆性化合物，影響接頭性能。生成脆性化合物

分析二元相圖：形成固溶體－冶金相容性好－焊接性較好形成脆性金屬間化合物－相容性差－焊接性差第59頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三圖8－16Fe-Ti相圖第60頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.3.1鋼與有色金屬的焊接性特點焊縫中的氣孔

鋼與鈦、鎳及其合金焊接時，焊縫中很容易產生氣孔。這是因為Ti、Ni基體在高溫下易吸收、溶解較多的H、O、N，熔池凝固結晶時這些氣體來不及析出，就會形成氣孔。第61頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.3.1鋼與有色金屬的焊接性特點

在鋼表面鍍上與有色金屬相匹配的第三種金屬，作為過渡層，使鋼側為釬焊，有色金屬側為熔焊，避免脆性化合物的生成。工藝措施

選擇合適的填充材料：與有色金屬具有較高的溶解度，與鋼的熱物理性能又比較接近。低熔點有色金屬與鋼對接焊時：采用V型或K型坡口，坡口開在鋼一側，焊接電源偏向有色金屬一側，防止鍍層金屬蒸發。采用Ar、He等惰性氣體保護，或在真空焊接第62頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.3.1鋼與有色金屬的焊接性特點第63頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.3.2鋼與鋁及鋁合金的焊接“鋼+鋁”雙金屬焊汽車輕量化

從21世紀初開始，在汽車工業生產中，為了節約燃料、保護環境，不斷努力減輕汽車重量，因此對汽車用材料提出了更高的要求。增加鋁材的使用量是其中的重要措施之一。

采用“鋼+鋁”雙金屬焊接結構成為汽車輕量化的首選方案，這必然涉及到鋼和鋁兩種材料之間的連接。

鋁鋼之間的焊接一直是焊接領域的熱點問題和難點問題第64頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三8.3.2鋼與鋁及鋁合金的焊接數控鋼鋁暖氣片自動焊機焊接應用：航空、造船、石油化工、原子能和車輛制造力學性能高，加工性能好，價格便宜。

鋼

鋁合金

密度小比強度高良好的導電導熱性優異的耐腐蝕性+第65頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三1.鋼與鋁及鋁合金的焊接性分析

熔點相差大，同時達到熔化很困難；熱導率相差2－3倍，很難加熱均勻；線膨脹系數相差~2倍，接頭產生很大熱應力；鋁表面受熱迅速氧化，給金屬熔合造成困難，容易形成焊縫夾渣。鋼與鋁及鋁合金的物理性能對比第66頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三1.鋼與鋁及鋁合金的焊接性分析鋼與鋁及其合金焊接時，由于Fe在固態Al中的溶解度極小，室溫下，Fe幾乎不溶于Al，所以冷卻過程中會產生FeAl3，并且隨著Fe含量的增加，還會出現Fe2Al、Fe2Al7、Fe2Al5、FeAl2等脆性金屬間化合物，降低接頭的塑韌性，甚至會引起焊接裂紋。焊接性分析第67頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三2.鋼與鋁及鋁合金的焊接方法

熔焊

壓焊焊接方法氬弧焊電子束焊

摩擦焊

擴散焊

冷壓焊超聲波焊第68頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三2.鋼與鋁及鋁合金的焊接工藝要點焊前準備焊前必須徹底清理待焊工件表面，消除氧化物薄膜。對鋁件的表面處理可以用15%-20%NaOH或KOH溶液浸蝕，浸蝕后用清水沖洗，然后在20%的HNO3水溶液中鈍化，沖洗和干燥之后，放在干凈的環境中待焊。第69頁，講稿共77頁，2023年5月2日，星期三2.鋼與鋁及鋁合金的焊接工藝要點①在鋼表面鍍上與鋁相匹配的第三種金屬，如Zn、Ag、Sn等，作為過渡層，鋼側為釬焊，鋁側為熔焊。避免