8.12 异种材料焊接方法 --钎焊
采用比母材熔点低的金属材料作钎料， 采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加 比母材熔点低的金属材料作钎料 热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度， 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。 湿母材，填充接头间隙实现连接焊件的方法。 钎焊是异种材料焊接的常用方法之一 焊是异种材料焊接的常用方法之一
8.12
异种材料焊接的难点
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。
8.12
异种材料焊接的难点
④ 过渡层的控制
异种金属焊接时，必产生一层成分、组织、及 采取的工艺措施： 1）尽量缩短被焊材料在液态停留的时间，防止或 性能与母材不同的过渡层，其性能很大程度上决定 减少生成金属间化合物； 了整个接头的性能。 2）焊接时加强保护，防止或减少周围空气的侵入； 例如：熔合比越大，焊缝金属与母材的差异越大， 3）采用与两种被焊材料都能很好结合的中间过渡 层或向焊缝中加入某些合金元素，以阻止脆性化合 过渡层越明显；液态熔池停留时间越长，则焊缝金 物的产生，提高接头的强度性能。 属混合越均匀，过渡层不明显。
8.12 异种材料焊接方法 --压焊
大多数压焊方法是对母材加热至塑性状态或不加热， 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 压焊方法是对母材加热至塑性状态或不加热 一般不存在稀释问题。例如冷压焊、超声波焊、 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 一般也不发生金属间化合物，这对异种金属焊接很有利。 低，一般也不发生金属间化合物，这对异种金属焊接很有利。 压焊有时也加热至熔化状态，然后加压将液态金属挤出， 压焊有时也加热至熔化状态，然后加压将液态金属挤出，但仍以固相结合而 形成接头。如闪光对焊、摩擦焊等，其结合面焊接时发生熔化， 形成接头。如闪光对焊、摩擦焊等，其结合面焊接时发生熔化，但在顶锻阶段便 把局部熔化的金属或金属间化合物挤压出去了。 把局部熔化的金属或金属间化合物挤压出去了。 只有电阻点焊和缝焊的焊缝上有熔核存在。 只有电阻点焊和缝焊的焊缝上有熔核存在。 压焊非常适用于异种材料焊接，但其存在最大缺点是对焊接接头有一定要求。 压焊非常适用于异种材料焊接，但其存在最大缺点是对焊接接头有一定要求。 焊接 存在最大缺点是对焊接接头有一定要求 例如：电阻点焊、缝焊、超声波焊等必须采用搭接接头； 例如：电阻点焊、缝焊、超声波焊等必须采用搭接接头； 点焊 摩擦焊时工件之间要产生相对高速旋转，至少有一个工件能转动 摩擦焊时工件之间要产生相对高速旋转，至少有一个工件能转动 焊时工件之间要产生相对高速旋转 爆炸焊只适用于较大面积的连接等。 爆炸焊只适用于较大面积的连接等。 焊只适用于较大面积的连接等 压焊的应用范围受到很大限制。 压焊的应用范围受到很大限制。 的应用范围受到很大限制
8.12 异种材料焊接方法 总结 熔焊
线能量输 入及影响 稀释率
线能量输入大 热影响区较大
压焊
线能量输入小 热影响区较小
钎焊
线能量输入小 热影响区较小
熔-钎焊
线能量输入适中
较大 有 熔
零 无 不熔或很少
零 有 不熔
小 无 熔
填充金属
母材熔化
8.12 异种材料焊接方法 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、 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 能够承受母材的稀释而不产生裂纹 间化合物； 间化合物； 在具体选择中遇到两种母材熔化温度相差很大时，宜选择 2)形成的焊缝金属其组织和性能保持稳定。 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 形成的焊缝金属其组织和性能保持稳定 常用于焊接低熔点母材的那种填充金属。如果用了高熔点 素的迁移，脆性相析出等不良现象； 素的迁移，脆性相析出等不良现象； 填充金属就可能受到低熔点母材的过分稀释； 3)具有与母村相适应的物理性能。 3)具有与母村相适应的物理性能。 具有与母村相适应的物理性能
8.12
② 结晶化学性能差异
合金元素之间相溶条件: 1. 两者晶格类型相同(如同为体心立方晶格); 2. 晶格常数、原子大小相近(差值不超过10%); 3. 元素周期表中位置相邻(即电化学性质相差小)。 若同时能满足这些条件，则能无限溶解、所形成的固溶体称无限 固溶体。 若只是部分地满足上述条件，则只能有限地溶解，这样的固溶体 称有限固溶体。
焊接问题 焊缝化学成分不均匀、熔合区塑 性降低、产生裂纹 氧化导致的未熔合、气孔、裂纹 焊接接头力学性能降低 氧化性导致的未熔合、 脆性相、气孔、裂纹 界面结合（润湿性）差、脆性相、 裂纹、接头性能下降
刚＆有色金属 有色金属＆有色金 属
铝＆铜 铜＆银 铝＆钛 钢＆石墨 金属＆陶
金属＆非金属
瓷 刚＆金属间化合物
8.12
② 结晶化学性能差异
当有限固溶体的溶质金属量超过了溶解度(达饱和)，就可能出现两种情况： 1. 在该固溶体中析出另一种固溶体，从而形成两相混合物； 当两金属在液固态都不相溶解，又不形成金属间化合物，则在液态时 2. 在该固溶体中析出金属间化合物。 便会按比重分层，冷却时各自独立结晶，不能形成任何中间相合金。例如 金属间化合物的性质硬而脆，常称脆性相，它不能用于连接金属，在 焊缝金属不希望出现这种组织。如果在固溶体焊缝中出现了金属间化合物， Fe-Sb。这类的金属组合是不能直接焊接的。需要对这种金属焊接时，只 则接头的塑性和韧性下降，影响程度决定于它的类型，数量、形态及其分 能寻找与这两者都只有相溶性的第三种金属作中间层(过渡层)进行焊接。 布。若焊缝中金属间化合物含量越多，且在晶界上呈网状分布，则接头的 性能就越差。
8.12 异种材料焊接方法 熔焊–钎焊
这是一种为了解决异种 金属间没有相溶性或易生成金 属间化合物时采取的一种焊接技术。实质是在一个异种金属 属间化合物时采取的一种焊接技术。 接头上对最难焊接的金属采取钎焊，易焊接的金属采取熔焊。 接头上对最难焊接的金属采取钎焊，易焊接的金属采取熔焊。 简易的作法是先钎焊，后熔焊。 简易的作法是先钎焊，后熔焊。
当两母材线膨胀系数相差较大，除了选用线膨胀系数 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； 介于两母材之间； 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； 介于两母材之间的填充金属外，也可以考虑选用具有高塑 4)所形成的焊缝金属 所形成的焊缝金属， 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 性的填充金属，缓解因温度变化时所产生的热应力。
请加入标题
8.11 异种材料的
分类与组合
>>>>>
8.1
导读
8.11
8.12
异种材料焊 接性特点
8.2
异种钢 的焊接
8.21
异种钢的焊 接性分析
8.22
异种钢的焊 接工艺特1
图8-1
请加入标题
从材料组合与特点上分，异种材料的焊接组合有四种情况。
组合 钢＆钢
实例 珠光体钢＆奥氏体钢 复合钢的焊接 钢＆铜 钢＆铝
8.12 异种材料
焊接性特点
>>>>>
8.1
导读
8.11
异种材料 分类组合
8.12
8.2
异种钢 的焊接
8.21
异种钢的焊 接性分析
8.22
异种钢的焊 接工艺特点
8.23
不锈复合钢 的焊接
8.12
异种材料焊接的难点 ① 物理性能的差异
1、熔化温度T 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。 2、线膨胀系数-λ 不同→ 接头产生较大的焊接应力和变形，焊缝及HAZ易开裂。
3、热导率α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 力学性能不同→接头力学性能不均匀，恶化接头质量。
4、电导率C不同 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。
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。 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。
8.12 异种材料焊接方法 选料原则
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 保证焊接接头的使用性能， 低的材料选择。 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 钢的焊接，按强度较低一侧母材的要求选焊接材料， 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。 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 2.焊缝具有一定的致密性和良好的工艺性能 3.保证焊缝金属具有所要求的特性，如热强性、耐热性、 3.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 保证焊缝金属具有所要求的特性 耐磨性等。如低合金钢和不锈钢的焊接， 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。 裂和抗蚀性。 4.加能形成中间过渡层的焊接材料：如陶瓷与金属的焊接， 4.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。 加入中间过渡层，对两母材的性能差异起缓冲作用。
8.12 异种材料焊接方法 --熔焊 图8-1 焊接方法对熔合比的影响
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 酸性药皮焊条 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， 焊条电弧焊 或在坡口一侧或两侧堆焊中间合金过渡层。 碱性药皮焊条 一般：小件：焊条电弧焊；薄件：TIG；厚件:MIG; 应 母材熔入焊缝后使焊缝原有的合金元素的比例发生变化：比例减小称为“稀释”，比 用 熔化极气体保护焊 例增大称为“合金化”。 范 稀释或合金化取决于焊缝熔合比，而熔合比取决于多种因素，包括坡口形式、焊接参 围 带极 数和金属的熔化特性、导热性等。比如：电弧偏吹，两侧母材熔化量不同。 埋弧焊