第8章 异种材料的焊接

1、第第8章章 异种材料的焊接异种材料的焊接_ _8.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点异种材料的分类、组合及焊接性特点_8.2 异种钢的焊接异种钢的焊接_8.3 钢与有色金属的焊接钢与有色金属的焊接_8.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点异种材料的分类、组合及焊接性特点_ 8.1.1 异种材料的分类和组合异种材料的分类和组合_ 8.1.2 异种材料的焊接性特点异种材料的焊接性特点_ 1、异种材料焊接的困难、异种材料焊接的困难 2、影响异种材料焊接性的因素、影响异种材料焊接性的因素 3、异种材料焊接方法、异种材料焊接方法 4、异种焊接材料的选用、异种焊接材料的选用8.1 异种材料的分类、组合及

2、焊接性特点异种材料的分类、组合及焊接性特点8.1.1 异种材料的分类和组合异种材料的分类和组合表表8-1 异种材料焊接的分类、组合及特点异种材料焊接的分类、组合及特点分类分类 异种材料焊接组合异种材料焊接组合焊接问题焊接问题实例实例1异种钢异种钢焊缝化学成分不均匀、熔合区塑性降低焊缝化学成分不均匀、熔合区塑性降低(脆性层脆性层)、产生裂纹（应力分布不均匀）、产生裂纹（应力分布不均匀） 如珠光体钢与奥氏体钢的焊接、如珠光体钢与奥氏体钢的焊接、 复合钢的焊接结构等复合钢的焊接结构等2钢与有色金属钢与有色金属氧化导致的未熔合、气孔、裂纹、接头氧化导致的未熔合、气孔、裂纹、接头力学性能低力学性能低 如

3、钢与铝的焊接、钢与铜的如钢与铝的焊接、钢与铜的 焊接等焊接等3异种有色金属异种有色金属氧化性导致的未熔合、脆性相、气孔、氧化性导致的未熔合、脆性相、气孔、裂纹裂纹 如铜与铝的焊接、铝与钛的如铜与铝的焊接、铝与钛的 焊接等焊接等4金属与非金属金属与非金属界面结合（润湿性）差、脆性相、裂纹界面结合（润湿性）差、脆性相、裂纹接头性能下降接头性能下降 如钢与石墨的焊接、金属与陶如钢与石墨的焊接、金属与陶 瓷的焊接、金属间化合物与钢瓷的焊接、金属间化合物与钢 的焊接的焊接（1）母材金相组织相同，但焊缝金属与母材基体合金）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的异种钢焊接构件系及组织性

4、能不同的异种钢焊接构件 如低碳钢铬钼耐热钢，如低碳钢铬钼耐热钢，1Cr18Ni9Ti与高与高Ni奥氏体钢之奥氏体钢之间的焊接，这一类实际上属于同种钢焊接构件，但当采用的间的焊接，这一类实际上属于同种钢焊接构件，但当采用的焊接材料与母材的成分差别较大时，也会产生类似于异种钢焊接材料与母材的成分差别较大时，也会产生类似于异种钢焊接中的问题焊接中的问题异种钢的焊接异种钢的焊接（2）母材金相组织不同的异种钢焊接构件）母材金相组织不同的异种钢焊接构件 如珠光体钢铬镍奥氏体钢、珠光体钢高铬铁素体钢如珠光体钢铬镍奥氏体钢、珠光体钢高铬铁素体钢（3）复合钢焊接构件）复合钢焊接构件 用低碳钢或低合金钢作基层，用

5、不锈钢或有色金属（用低碳钢或低合金钢作基层，用不锈钢或有色金属（Ti、 Cu、Al）作复层，采用复合轧制、爆炸焊、堆焊等制成的双）作复层，采用复合轧制、爆炸焊、堆焊等制成的双 金属板材。金属板材。 用于用于耐磨耐磨的异种金属焊接构件的异种金属焊接构件 如高碳钢、各种合金钢、高锰钢、硬质合金等如高碳钢、各种合金钢、高锰钢、硬质合金等不同用途的异种材料的焊接不同用途的异种材料的焊接 用于用于耐热耐热的异种金属焊接构件的异种金属焊接构件 如不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金等如不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金等 用于用于耐腐蚀耐腐蚀的异种金属焊接构件的异种金属焊接构件 如不锈钢、镍基合金、铜、铝、

6、钛及其合金等如不锈钢、镍基合金、铜、铝、钛及其合金等 用于用于减轻装备重量减轻装备重量的异种金属焊接构件的异种金属焊接构件 如钛、铝、镁及其合金等，主要用于航空航天、运载火箭等如钛、铝、镁及其合金等，主要用于航空航天、运载火箭等 提高提高电磁性能电磁性能的异种金属焊接构件的异种金属焊接构件 如银、铜、铍及其合金等，主要用于电子电器等如银、铜、铍及其合金等，主要用于电子电器等8.1.2 异种材料的焊接性特点异种材料的焊接性特点3、异种材料焊接方法、异种材料焊接方法1）熔焊：）熔焊：应用广泛应用广泛 焊条电弧焊、气体保护焊、电子束焊、激光焊等焊条电弧焊、气体保护焊、电子束焊、激光焊等 应采用小电流

7、、高速焊，或者在坡口一侧或两侧堆焊中应采用小电流、高速焊，或者在坡口一侧或两侧堆焊中间合金过渡层，来降低稀释率，防止互扩散导致的接头部间合金过渡层，来降低稀释率，防止互扩散导致的接头部位的成分或组织不均匀。位的成分或组织不均匀。焊条电弧焊焊条电弧焊：工艺简便，操作灵活，适应性强：工艺简便，操作灵活，适应性强 薄件用薄件用TIG焊，厚件：焊，厚件：MIG或或MAG焊焊电子束焊、激光焊电子束焊、激光焊：热源密度集中，温度高，焊缝窄：热源密度集中，温度高，焊缝窄 而深，焊接质量好。而深，焊接质量好。熔焊、压焊、钎焊熔焊、压焊、钎焊3、异种材料焊接方法、异种材料焊接方法2）压焊：）压焊： 压焊基体通常

8、并不熔化，焊接温度低于金属的熔压焊基体通常并不熔化，焊接温度低于金属的熔点。有的也加热至熔化状态，然后加压将液态金属挤点。有的也加热至熔化状态，然后加压将液态金属挤出，但仍以固相结合而形成接头。出，但仍以固相结合而形成接头。 电阻焊、冷压焊、扩散焊、摩擦焊电阻焊、冷压焊、扩散焊、摩擦焊等等另：钎焊：熔焊方法难连接的陶瓷、复合材料等另：钎焊：熔焊方法难连接的陶瓷、复合材料等4、异种焊接材料的选用、异种焊接材料的选用选用一般原则：选用一般原则：1）保证焊接接头的使用性能，根据接头两侧）保证焊接接头的使用性能，根据接头两侧焊接性较焊接性较 差差或或强度较低强度较低的材料的材料选择焊接材料选择焊接材料

9、；2）保证焊缝金属具有一定的）保证焊缝金属具有一定的致密性，无气孔、夹杂致密性，无气孔、夹杂或或 仅有单个小孔与夹杂，但数量在长度范围内不超过仅有单个小孔与夹杂，但数量在长度范围内不超过 规定值规定值3）应具有良好的工艺性能，即在焊接接头区内）应具有良好的工艺性能，即在焊接接头区内不出现不出现 热裂纹和冷裂纹热裂纹和冷裂纹，能够适应各种空间位置的焊接，能够适应各种空间位置的焊接， 有一定的生产效率有一定的生产效率4）保证焊缝金属具有所要求的）保证焊缝金属具有所要求的特性特性，包括热强性、耐，包括热强性、耐 热性、耐腐蚀性和耐磨性等热性、耐腐蚀性和耐磨性等5）为了改善异种金属焊接性能，对不能形成

10、固溶体的）为了改善异种金属焊接性能，对不能形成固溶体的 异种金属，可在两种被焊金属之间加能形成固溶体异种金属，可在两种被焊金属之间加能形成固溶体 的的中间过渡层中间过渡层8.2 异种钢的焊接异种钢的焊接_ 8.2.1 异种钢的焊接性分析异种钢的焊接性分析_ 1、焊缝成分的稀释（熔合比）、焊缝成分的稀释（熔合比） 2、熔合过渡区的形成、熔合过渡区的形成 3、接头区应力状态、接头区应力状态 8.2.2 异种钢的焊接工艺特点异种钢的焊接工艺特点_ 1、焊接方法及焊接材料、焊接方法及焊接材料 2、焊接工艺要点、焊接工艺要点 8.2.3 不锈复合钢的焊接不锈复合钢的焊接 1、不锈复合钢的焊接性分析、不锈

11、复合钢的焊接性分析 2、焊接材料、焊接材料 3、复合钢的焊接工艺要点、复合钢的焊接工艺要点8.2 异种钢的焊接异种钢的焊接8.1.1 异种钢的焊接性分析异种钢的焊接性分析以以奥氏体奥氏体-珠光体珠光体异种钢焊接为例异种钢焊接为例 不但要考虑珠光体钢的焊接问题（冷裂纹、热裂不但要考虑珠光体钢的焊接问题（冷裂纹、热裂纹、层状撕裂、再热裂纹、纹、层状撕裂、再热裂纹、HAZ脆化和软化）和奥脆化和软化）和奥氏体不锈钢的焊接问题（热裂纹、晶间腐蚀、接头氏体不锈钢的焊接问题（热裂纹、晶间腐蚀、接头等强性），而且还必须考虑两种钢焊接时产生的新等强性），而且还必须考虑两种钢焊接时产生的新问题。问题。1、焊缝成分

12、的稀释（熔合比）、焊缝成分的稀释（熔合比） 母材溶入焊缝后使其合金元素比例发生变化：母材溶入焊缝后使其合金元素比例发生变化：稀释：焊缝中合金元素比例减小稀释：焊缝中合金元素比例减小合金化：焊缝中合金元素比例增加合金化：焊缝中合金元素比例增加 稀释或合金化的程度取决于稀释或合金化的程度取决于熔合比，熔合比， 即即基体金属在焊缝中所占的百分比基体金属在焊缝中所占的百分比应尽量选择应尽量选择熔熔合比小的焊接方法合比小的焊接方法1、焊缝成分的稀释（熔合比）、焊缝成分的稀释（熔合比）1、焊缝成分的稀释（熔合比）、焊缝成分的稀释（熔合比）1、焊缝成分的稀释（熔合比）、焊缝成分的稀释（熔合比） 熔合比取决于

13、多种因素：坡口形式、焊接参数和金属熔合比取决于多种因素：坡口形式、焊接参数和金属的熔化特性、导热性等。的熔化特性、导热性等。 坡口角度越大，熔合比越小，熔合比在各堆焊层之间坡口角度越大，熔合比越小，熔合比在各堆焊层之间的变化很大；的变化很大； 坡口角度越小，熔合比越大，熔合比在各堆焊层之间坡口角度越小，熔合比越大，熔合比在各堆焊层之间的变化很小；的变化很小；珠光体钢对焊缝金属的稀释作用：珠光体钢对焊缝金属的稀释作用： 珠光体钢合金元素少，奥氏体不锈钢元素多，珠光体钢合金元素少，奥氏体不锈钢元素多，在焊接过程中珠光体钢母材的熔化会对焊缝金属在焊接过程中珠光体钢母材的熔化会对焊缝金属有稀释作用，使

14、得焊缝金属中含有稀释作用，使得焊缝金属中含Ni量、量、Cr量减少，量减少，焊缝金属奥氏体化元素含量减少，可能在焊缝中焊缝金属奥氏体化元素含量减少，可能在焊缝中产生产生M，使焊缝性能变坏，严重时产生裂纹。，使焊缝性能变坏，严重时产生裂纹。图图8-2 奥氏体异种钢的焊缝组织图奥氏体异种钢的焊缝组织图适于大多数使用条件的焊缝金属成适于大多数使用条件的焊缝金属成分，奥氏体分，奥氏体+3%8%铁素体铁素体图图8-4 Q235+1Cr18Ni9焊接舍夫勒图焊接舍夫勒图1Cr18Ni9奥氏体钢为奥氏体钢为a点，点，Q235低碳钢为低碳钢为b点，点， f点为平均成分点为平均成分Q235低碳钢低碳钢+ 1Cr1

15、8Ni9奥氏体钢的焊接奥氏体钢的焊接 熔合比：熔合比：3040% 采用采用E308-16焊条焊条(c点点)： 对应对应g-h段，段，A+M组织组织E310-15焊条焊条(e点点)： 对应对应k-l段，单相段，单相A区，抗裂性较差区，抗裂性较差 E309-15焊条焊条(d点点)： 对应对应i-j段，段，A+5%F双相组织，抗裂性较好双相组织，抗裂性较好2、熔合过渡区的形成、熔合过渡区的形成（1）熔合区马氏体脆性层）熔合区马氏体脆性层 焊接珠光体钢与奥氏体钢接头时，熔池边缘的焊接珠光体钢与奥氏体钢接头时，熔池边缘的液态金属温度较低，流动性较差，导致熔化的母液态金属温度较低，流动性较差，导致熔化的母

16、材与填充金属不能充分地混合。在靠近珠光体钢材与填充金属不能充分地混合。在靠近珠光体钢一侧熔合线的焊缝金属中，形成一层与内部焊缝一侧熔合线的焊缝金属中，形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层。过渡层中的高硬度马氏金属成分不同的过渡层。过渡层中的高硬度马氏体组织会使脆性增加，塑性显著下降，从而降低体组织会使脆性增加，塑性显著下降，从而降低了焊接结构的可靠性。了焊接结构的可靠性。熔合区马氏体层的宽度与焊接工艺和填充材料有关熔合区马氏体层的宽度与焊接工艺和填充材料有关 2、熔合过渡区的形成、熔合过渡区的形成距离距离m 焊缝焊缝Cr、Ni含量较高，含量较高，单相奥氏体单相奥氏体图图8-5 低碳钢与低碳钢

17、与Cr25-Ni20焊缝熔合区附近合金元素的分布焊缝熔合区附近合金元素的分布焊缝焊缝Cr、Ni含量较低，含量较低，快冷时可能形成快冷时可能形成M图图8-5 Cr5Mo-Ni13焊缝熔合区附近合金元素的分布焊缝熔合区附近合金元素的分布Cr5Mo-Ni13焊缝熔合区附近合金元素的分布焊缝熔合区附近合金元素的分布图图8-7 在奥氏体焊缝靠近碳钢一侧的过渡层在奥氏体焊缝靠近碳钢一侧的过渡层(a) 母材比例的变化母材比例的变化(b) 合金元素质量分数的变化合金元素质量分数的变化离熔合线越近，珠光体钢的稀释作用越强烈，过渡层中离熔合线越近，珠光体钢的稀释作用越强烈，过渡层中Cr、Ni含量越少，一般情况下，

18、过渡层含量越少，一般情况下，过渡层Ni的质量分数的质量分数25mm时，可先用结构钢焊条焊接时，可先用结构钢焊条焊接基层，用纯铁焊条焊接一层过渡层，最后用不锈钢焊条基层，用纯铁焊条焊接一层过渡层，最后用不锈钢焊条焊接复层。焊接复层。表表 8-5 不锈复层钢板焊接材料的选用不锈复层钢板焊接材料的选用3. 复合钢的焊接工艺要点复合钢的焊接工艺要点焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、CO2气体保护焊气体保护焊1）焊接方法）焊接方法 常用常用氩弧焊氩弧焊焊接焊接复层和过渡层复层和过渡层，用，用埋弧焊和焊埋弧焊和焊条电弧焊焊条电弧焊焊接接基层基层。图图813 去掉复层金属的复合钢板焊接

19、坡口形式去掉复层金属的复合钢板焊接坡口形式2) 坡口形式坡口形式 薄板可用薄板可用I型坡口；型坡口； 厚板可用厚板可用V、U、X、V和和U型复合坡口；型复合坡口； 双面焊尽可能采用双面焊尽可能采用X型坡口型坡口 去掉复层金属坡口：去掉复层金属坡口：也可以在接头背面一小段距离内进也可以在接头背面一小段距离内进行机械加工，去掉复层金属，以确保焊第一道基层焊道不行机械加工，去掉复层金属，以确保焊第一道基层焊道不受复层金属的过大稀释受复层金属的过大稀释 3）焊接顺序）焊接顺序 先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层 保证焊接接头具有较好的耐蚀性保证焊接接头具有较好的耐蚀性图图

20、813 复合钢板焊接顺序复合钢板焊接顺序 采用从基体侧施焊，将复层面焊缝磨光，在上面堆焊。采用从基体侧施焊，将复层面焊缝磨光，在上面堆焊。 基层与复层各自采用各自合适的焊材基层与复层各自采用各自合适的焊材 基层复层的过渡区应选用基层复层的过渡区应选用Cr、Ni含量足够的奥氏体含量足够的奥氏体填充金属来焊接过渡区填充金属来焊接过渡区防止出现淬硬组织防止出现淬硬组织（3）焊后热处理）焊后热处理 也可采用也可采用喷丸喷丸处理复合钢的不锈钢部分，使材料表处理复合钢的不锈钢部分，使材料表面形成残余压缩应力，从而防止应力腐蚀裂纹的发生。面形成残余压缩应力，从而防止应力腐蚀裂纹的发生。 不锈复合钢热处理时，

21、复合交接面上会产生碳元素从不锈复合钢热处理时，复合交接面上会产生碳元素从基层想复层的扩散，并随温度升高，保温时间延长而加剧。基层想复层的扩散，并随温度升高，保温时间延长而加剧。 不锈复合钢的焊接接头，一般不进行复层的固溶处理，不锈复合钢的焊接接头，一般不进行复层的固溶处理，也不进行消除应力热处理。也不进行消除应力热处理。 对于极厚的复合钢的焊接中，在基层焊完后进行消除对于极厚的复合钢的焊接中，在基层焊完后进行消除焊接残余应力热处理，再焊过渡层和复层。焊接残余应力热处理，再焊过渡层和复层。8.3 钢与有色金属的焊接钢与有色金属的焊接_ 8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点钢与有色金属的焊接性特点

22、_ 1、焊接裂纹、焊接裂纹 2、生成脆性化合物、生成脆性化合物 3、焊缝中的气孔、焊缝中的气孔 8.3.2 钢与铝及铝合金的焊接钢与铝及铝合金的焊接_ 1、焊接性分析、焊接性分析 2、焊接工艺要点、焊接工艺要点 8.3.3 钢与铜及铜合金的焊接钢与铜及铜合金的焊接 1、焊接性分析、焊接性分析 2、焊接工艺要点、焊接工艺要点铝、铜、镍、钛铝、铜、镍、钛等有色金属具有良好的耐蚀等有色金属具有良好的耐蚀性，较高的比强度以及在低温下能保持良好性，较高的比强度以及在低温下能保持良好的力学性能等特点。的力学性能等特点。有色钢复合制品有色钢复合制品：提高复合性能，导热导：提高复合性能，导热导电，耐蚀，提高焊

23、接产品的使用寿命，节约电，耐蚀，提高焊接产品的使用寿命，节约材料。材料。应用应用：航空、汽车、化工、国防：航空、汽车、化工、国防8.3 钢与有色金属的焊接钢与有色金属的焊接8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点钢与有色金属的焊接性特点焊接焊接 裂纹裂纹 熔点熔点差别大：焊接时低熔点的母材先熔差别大：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化，而高熔点的母材仍处在固体加热状态，二者难以熔合。态，二者难以熔合。导热系数、线膨胀系数导热系数、线膨胀系数差别大，差别大，接头热应力大。接头热应力大。接头处生成低熔点接头处生成低熔点共晶共晶、晶界偏析、晶界偏析8.3.1 钢与有色金属的焊接性

24、特点钢与有色金属的焊接性特点由于由于Al、Cu、Ti等在等在Fe中的溶解中的溶解度不同，接头处除形成固溶体外，度不同，接头处除形成固溶体外，还会形成脆性化合物，还会形成脆性化合物，影响接头性能。影响接头性能。生成脆性生成脆性化合物化合物 分析分析二元相图：二元相图：形成固溶体冶金相容性好焊接性较好形成固溶体冶金相容性好焊接性较好形成脆性金属间化合物相容性差焊接性形成脆性金属间化合物相容性差焊接性差差图图816 Fe-Ti相图相图8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点钢与有色金属的焊接性特点焊缝中焊缝中 的气孔的气孔 钢与钛、镍及其合金焊接时，焊缝钢与钛、镍及其合金焊接时，焊缝中很容易产生气孔。这

25、是因为中很容易产生气孔。这是因为Ti、Ni基体基体在高温下易吸收、溶解较多在高温下易吸收、溶解较多的的H、O、N，熔池凝固，熔池凝固结晶时这些结晶时这些气体来不及析出，就会形成气孔。气体来不及析出，就会形成气孔。8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点钢与有色金属的焊接性特点 在钢表面镀上与有色金属相匹配的第三种金在钢表面镀上与有色金属相匹配的第三种金属，作为属，作为过渡层过渡层，使钢侧为钎焊，有色金属，使钢侧为钎焊，有色金属侧为熔焊，避免脆性化合物的生成。侧为熔焊，避免脆性化合物的生成。工艺措施工艺措施 选择合适的选择合适的填充材料填充材料：与有色金属具有较高的溶解度，与有色金属具有较高的溶解度

26、，与钢的热物理性能又比较接近。与钢的热物理性能又比较接近。低熔点有色金属与钢对接焊时：低熔点有色金属与钢对接焊时：采用采用V型或型或K型坡口，坡口开在钢一型坡口，坡口开在钢一侧，焊接电源偏向有色金属一侧，侧，焊接电源偏向有色金属一侧，防止镀层金属蒸发。防止镀层金属蒸发。采用采用Ar、He等惰性气体保护，或在真空焊接等惰性气体保护，或在真空焊接8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点钢与有色金属的焊接性特点8.3.2 钢与铝及铝合金的焊接钢与铝及铝合金的焊接“钢钢+铝铝”双金属焊双金属焊 汽车轻量化汽车轻量化 从从21世纪初开始，在汽车工业生产中，为了节约燃世纪初开始，在汽车工业生产中，为了节约燃料

27、、保护环境，不断努力减轻汽车重量，因此对汽车料、保护环境，不断努力减轻汽车重量，因此对汽车用材料提出了更高的要求。增加铝材的使用量是其中用材料提出了更高的要求。增加铝材的使用量是其中的重要措施之一。的重要措施之一。 采用采用“钢钢+铝铝”双金属焊接结构双金属焊接结构成为成为汽车轻量化汽车轻量化的首的首选方案，这必然涉及到钢和铝两种材料之间的连接。选方案，这必然涉及到钢和铝两种材料之间的连接。 铝钢之间的焊接一直是焊接领域的铝钢之间的焊接一直是焊接领域的热点热点问题和问题和难点难点问题问题8.3.2 钢与铝及铝合金的焊接钢与铝及铝合金的焊接数控钢铝暖气片自动焊机焊接应用：航空、造船、石油化工、原

28、子能和车辆制造应用：航空、造船、石油化工、原子能和车辆制造力学性能高，力学性能高，加工性能好，加工性能好，价格便宜。价格便宜。 钢钢 铝合金铝合金 密度小密度小比强度高比强度高良好的导电导热性良好的导电导热性优异的耐腐蚀性优异的耐腐蚀性+1. 钢与铝及铝合金的焊接性分析钢与铝及铝合金的焊接性分析 熔点相差大，同时达到熔化很困难；熔点相差大，同时达到熔化很困难； 热导率相差热导率相差23倍，很难加热均匀；倍，很难加热均匀； 线膨胀系数相差线膨胀系数相差2倍，接头产生很大热应力；倍，接头产生很大热应力； 铝表面受热迅速氧化，给金属熔合造成困难，容易铝表面受热迅速氧化，给金属熔合造成困难，容易 形成

29、焊缝夹渣。形成焊缝夹渣。 钢与铝及铝合金的物理性能对比钢与铝及铝合金的物理性能对比1. 钢与铝及铝合金的焊接性分析钢与铝及铝合金的焊接性分析钢与铝及其合金焊接时，由于钢与铝及其合金焊接时，由于FeFe在固态在固态AlAl中中的的溶解度极小，室温下，溶解度极小，室温下，FeFe几乎不溶于几乎不溶于AlAl，所以，所以冷却过程中会产生冷却过程中会产生FeAlFeAl3 3，并且随着，并且随着FeFe含量的增含量的增加，还会出现加，还会出现FeFe2 2AlAl、FeFe2 2AlAl7 7、FeFe2 2AlAl5 5、FeAlFeAl2 2等等脆性金属间化合物脆性金属间化合物，降低接头的塑韧性，

30、甚，降低接头的塑韧性，甚至会引起焊接裂纹。至会引起焊接裂纹。 焊接性焊接性分析分析2.钢与铝及铝合金的焊接方法钢与铝及铝合金的焊接方法 熔焊熔焊 压焊压焊 焊接方法焊接方法氩弧焊氩弧焊 电子束焊电子束焊 摩擦焊摩擦焊 扩散焊扩散焊 冷压焊冷压焊 超声波焊超声波焊 2.钢与铝及铝合金的焊接工艺要点钢与铝及铝合金的焊接工艺要点焊前准备焊前准备焊前必须彻底清理待焊工件表面，焊前必须彻底清理待焊工件表面，消除消除氧化物氧化物薄膜。对铝件的表面处理可以用薄膜。对铝件的表面处理可以用15%-20%NaOH15%-20%NaOH或或KOHKOH溶液浸蚀，浸蚀后用溶液浸蚀，浸蚀后用清水冲洗，然后在清水冲洗，然

31、后在20%20%的的HNOHNO3 3水溶液中水溶液中钝化，冲洗和干燥之后，放在干净的钝化，冲洗和干燥之后，放在干净的环境中待焊。环境中待焊。2.钢与铝及铝合金的焊接工艺要点钢与铝及铝合金的焊接工艺要点 在钢表面镀上与铝相匹配的第三种金属，如在钢表面镀上与铝相匹配的第三种金属，如Zn、Ag、Sn等，作为过渡层，钢侧为钎焊，铝侧等，作为过渡层，钢侧为钎焊，铝侧为熔焊。避免中间脆性化合物的生成。为熔焊。避免中间脆性化合物的生成。 对接焊时，使用对接焊时，使用K形坡口，坡口开在钢材侧。形坡口，坡口开在钢材侧。焊接热源偏在铝材一侧，防止过渡层金属蒸发。焊接热源偏在铝材一侧，防止过渡层金属蒸发。 使用气

32、体保护进行焊接，如采用氩弧焊。使用气体保护进行焊接，如采用氩弧焊。熔焊工艺要点熔焊工艺要点 为防止产生金属间化合物，应尽量缩短接头为防止产生金属间化合物，应尽量缩短接头的加热时间并施加较大的挤压力，以便将可能的加热时间并施加较大的挤压力，以便将可能形成的金属间化合物挤出接头区。形成的金属间化合物挤出接头区。 但加热时间不能过短，以免塑性变形量不足但加热时间不能过短，以免塑性变形量不足而不能形成完全结合。而不能形成完全结合。 摩摩擦擦焊焊2.钢与铝及铝合金的焊接工艺要点钢与铝及铝合金的焊接工艺要点母材不发生熔化，加热范围窄、冷却速度快，母材不发生熔化，加热范围窄、冷却速度快，接头不易产生氧化，也

33、不产生金属间化合物。接头不易产生氧化，也不产生金属间化合物。虽然有时也产生一些金属间化合物，但在虽然有时也产生一些金属间化合物，但在压力作用下，能被挤出接口。压力作用下，能被挤出接口。压焊工艺要点压焊工艺要点两种工艺：两种工艺： 在在AlAl3Fe共晶温度以上焊接，加热温度共晶温度以上焊接，加热温度660， 此时还处于固溶态，而共晶体已成液态；此时还处于固溶态，而共晶体已成液态； 先在钢件上涂敷先在钢件上涂敷Cu、Ag、Zn等过渡金属，等过渡金属， 然后再进行冷压焊。然后再进行冷压焊。 压焊工艺要点压焊工艺要点冷压焊冷压焊2.钢与铝及铝合金的焊接工艺要点钢与铝及铝合金的焊接工艺要点8.3.2 钢与铜及铜合金的焊接钢与铜及铜合金的焊接实例：实例：在转炉炼钢工程的氧气管道需要采用在转炉炼钢工程的氧气管道需要采用 T2铜管和不锈钢管焊接铜管和不锈钢管焊接新一代航空发动机采用青铜与双相不锈新一代航空发动机采用青铜与双相不锈钢电子束焊接钢电子束焊接 铁与铜在液态时无限互溶，固态时有限互溶，不铁与铜在液态时无限互溶，固态时有限互溶，不形成金属间化合物；当铁向铜扩散时，形成有限固形成金属间化合物；当铁向铜扩散时，形成有限固溶体，有利于焊接的进行；溶体，有利于焊接的