扩散焊
铜 母材一侧 未焊 力不足，焊接时间 提高加热温度、压力及焊接时间，接
透
短，接头装配位置 头装配应合理
不正确
手工电弧 焊
焊接裂纹、氧化
焊缝中形成脆性化 合物，氧化能力强
正确选择填充材料、焊接方法及工艺 措施， 焊前清理、加强保护
TIG 焊
焊缝 裂纹
内部气
孔
、
焊 粒 晶 气聚 体缝粗集 来大N， 不i，含冷及低量速逸熔高过出点，快共晶，通 如 清过 理M填 干n、充 净C材r，料控向制焊冷缝却中速加度入，变接质头剂处，
表8.2 焊条电弧焊和堆焊时基体金属的熔合比 /%
焊层
1 2 3 4
5 6 7~10
15° 48~50 40~43 36~39 35~37
33~36
32~36 30~35
手工电弧焊的坡口角度 60° 43~45 35~40 25~30 20~25
17~22
15~20 —
90° 40~43 25~30 15~20 12~15
8~12
6~10 —
手工电弧堆焊
30~35 15~20 8~12 4~6
2~3
<2 —
马氏体 脆性层
熔合过 渡区的 形成
碳迁移 扩散层
异种钢焊接接头塑性和韧性降低的 主要原因是熔合区出现马氏体脆性 层。熔合区马氏体脆性层的宽度与
焊接工艺和填充材料等有关。
奥氏体和珠光体异种钢在焊接过程 中，特别是接头处于热处理及高温 运行过程中，熔合区附近存在碳的 扩散迁移，在熔合区靠珠光体钢一 侧产生脱碳层，而在相邻的靠奥氏
E309-16 (E1-23-13-16) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E309-15 (E1-23-13-15) E347-15 (E0-19-10Nb-15)
E5515-B1
E309-16 (E1-23-13-16) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E309-15 (E1-23-13-15) E347-15 (E0-19-10Nb-15)
工艺 要点
焊后 热处理
Hale Waihona Puke 对于复合钢板接头设计和坡口形式， 薄件可采用I形坡口，较厚的复合钢 板可采用V形、U形、X形、V和U复合 坡口。一般尽可能采用X形坡口双面焊。
复合钢的焊接顺序：先焊基层，再焊过 渡层，最后焊复层，同时考虑过渡层的 焊接特点，尽量减少复层一侧的焊接量。
首先必须保证复合钢工件装配的质量， 一般对接接头间隙约1.5~2mm，保证不 错边。先焊基层，第一道基层焊缝不应 熔透到复层金属，基层焊完后，用碳弧
第8章 异种材料的焊接
8.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点
8.1.1异种材料的分类和组合
表8.1 异种材料焊接的分类、组合及特点
分 异种材料焊接
焊接问题
实例
类
组合
1
异种钢
焊缝化学成分不均匀、熔
合区塑性降低(脆性层)、产 生裂纹(应力分布不均匀)
如珠光体钢与奥氏体钢的 焊接、复合钢的焊接结构等
2
熔焊在异种材料焊接中应用很广，
异
熔焊
主要的熔焊方法有电弧焊、气体
种
保护焊、电子束焊、激光焊等。
材
料 焊 接
压焊
异种材料焊接常采用压焊方法 主要有电阻焊、冷压焊、扩散 焊、摩擦焊等。
方
法
还可以采用钎焊方法来连接异种材料构件
8.2 异种钢的焊接
8.2.1 异种钢的焊接性分析
（焊熔的缝合稀成比释分）例减焊合使小缝在其称金一合为属起金“实的元稀际合素释上金比”是。例，熔基发若敷体生比金金变例属属化增与（，加熔 焊母则化缝材称的中）为基合溶“体金入合金元焊金属素缝化混比后”。
都可采用。
针对奥氏体和珠光体异种钢的 焊接，一般选用Cr25-Ni13系焊条，
如E309-15、E309-16等。
焊接工艺 要点
焊接珠光体和奥氏体异种钢接 头时，应尽量降低熔合比，减少焊缝 金属被稀释。为此应减小焊条或焊丝 直径，采用大坡口、小电流、快速多
层焊等工艺。
8.2.3 不锈复合钢的焊接
不锈复合钢板是由较厚的珠光体钢（基体）和较薄 的不锈钢（复层）复合轧制而成的双金属板。基体 多为碳钢或低合金钢，复层多为奥氏体不锈钢，如 1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr23Ni28Mo3Cu3Ti等， 主要满足耐蚀性能要求。复层通常是在容器里层，
12CrMo/0Cr13
表8.5 不锈复合钢焊接材料的选用
基体 E4303 E4315
E5003, E5015 E5515-G
过渡区
E309-16 (E1-23-13-16) E309-15 (E1-23-13-15)
复层
E308-16 (E0-19-10-16) E308-15 (E0-19-10-15)
Q235/1Cr18Ni9Ti
16Mn/1Cr18Ni9Ti 15MnV/1Cr18Ni9Ti
Q235/Cr18Ni12Mo2Ti 16Mn/Cr18Ni12Mo2Ti 15MnV/Cr18Ni12Mo2Ti
E4303 E4315
E5003, E5015 E5515-G
E4303 E4315 E5003, E5015 E5515-G
材料的 表面 状态
两种材料热物理性能的差异主要是指 熔化温度、线膨胀系数、导热系数等 的差异，它们将影响焊接热循环过程、 结晶条件，降低焊接接头的质量。
结晶化学性能的差异主要是指晶格的类 型、晶格参数、原子半径、原子的外层 电子结构等的差异，也就是通常所说 的“冶金学上的不相容性”。
材料的表面状态，如表面氧化层（氧化 膜）、结晶表面层、吸附的氧离子 和水份、油污、杂质等，
料
的性能恶化，给焊接带来很大的困难。
焊
接
异种材料焊接熔合区和热影响区的力学性能
的
较差，特别是塑性和韧性明显下降。
困
难
由于接头塑韧性的下降以及焊接应力的存在，
异种材料焊接接头容易产生裂纹，尤其是焊接
热影响区更容易产生裂纹，甚至发生断裂。
影响 异种 材料 焊接 性的 因素
热物理 性能的 差异
结晶化 学性能 的差异
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。
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。
8.3 钢与有色金属的焊接
8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点
焊接 裂纹
钢与有色金属的熔点、导热系数、线膨胀系 数、力学性能都有很大的差别。焊接时低熔 点的母材先熔化，而高熔点的母材仍处在固 体加热状态，二者难以熔合。
可以采用手工电弧焊、埋弧焊、 钨极氩弧焊和电子束焊等。
焊接工 艺要点
坡口 形式
焊接工艺 及参数
低碳钢板厚度小于4mm，一般不开坡 口，厚度大于4mm时要开V形坡口，坡 口角度为60°-70°，钝边为1-2mm， 可不留间隙。厚度大于10mm的开不对 称V形坡口，坡口角度为60°-70°， 铜一侧角度稍大于钢一侧，钝边3mm， 间隙0-2mm。
焊接工 艺要点
钢与铝及其合金熔焊一般采用氩弧焊、 焊接方法 电子束焊等方法。此外，采用摩擦焊、 和焊接材料 超声波焊、扩散焊和冷压焊等压焊方法
焊前准备
焊前必须彻底清理待焊工件表面，消除 氧化物薄膜。对铝件的表面处理可以用 15%-20%NaOH或KOH溶液浸蚀，浸蚀 清水冲洗，然后在20%的HNO3水溶液中 钝化，冲洗和干燥之后，放在干净的 环境中待焊。
接结构件
基层，用不锈钢或有色金属（Ti、Cu、 Al等）做复层，采用复合轧制、爆炸
焊、堆焊等工艺制成的双金属板材。
异种材料的线膨胀系数不同，容易引起热应
力，而且这种热应力不易消除，结果会使接
异
头处产生裂纹或很大的焊接变形。
种 材
异种材料焊接过程中，由于金相组织的变化 以及新生成的组织或化合物，可使焊接接头
焊接性 分析
钢与铜焊接存在的主要问题是焊缝易 产生热裂纹、热影响区易产生渗透裂纹。
热裂纹主要与低熔共晶、晶界偏析以及 钢与铜的线膨胀系数相差较大有关。焊缝 中出现低熔点共晶或是铜的晶界偏析，在 较大的焊接应力作用下，产生热裂纹。
钢与铜焊缝金属的化学成分对渗透裂纹 的形成及裂纹长度有很大影响。
焊接方法 和焊接材料
钢与铝及其合金氩弧焊时，电弧 要指向铝及其合金一侧的焊丝上
焊接工艺 及参数
采用摩擦焊时，应尽量缩短接头 的加热时间并施加较大的挤压力 采用冷压焊焊接钢与铝及其合金，有两
种焊接工艺，一种是在Al+Al3Fe的共晶
温度以上焊接；另一种工艺是先在钢件
上涂敷Cu、Ag或Zn，然后再进行冷压焊。
8.3.3 钢与铜及铜合金的焊接
E309Mo-16 (E1-23-13Mo2-16)
E347-16 (E0-19-10Nb-16) E347-15 (E0-19-10Nb-15)
E318-16 (E0-18-12Mo2Nb-16)
E318-16 (E0-18-12Mo2Nb-16)
复层 钢的 焊接 工艺 要点
坡口形 式和焊 接顺序
体焊缝一侧产生增碳层。
接头区 应力状态
异种钢接头在回火加热时发生了应力松弛 过程，但在随后冷却过程中，随着弹性性 能的恢复，异种钢焊接接头不均匀的热收 缩性会重新引起残余应力，这属于“回火
残余应力”。
8.2.2 异种钢的焊接工艺特点
焊接方法 及焊接材料
珠光体钢与奥氏体钢焊接时， 常规的手工电弧焊和气体保护焊
E309-16 (E1-23-13-16) E347-16 (E0-19-10Nb-16) E309-15 (E1-23-13-15) E347-15 (E0-19-10Nb-15)