【正文】 s overall performance even surpasses the sole metal structure. The heterogeneous material39。圖1（e）為碳鋼母材側(cè)的熔合線金相組織圖，從圖中可以看出碳鋼側(cè)的晶粒也是異常長(zhǎng)大，基本為板條狀馬氏體。紫銅和低碳鋼的焊接性特點(diǎn)碳鋼與紫銅的焊接性尚好。但只要執(zhí)行合理的焊接工藝，熟練掌握焊接操作技術(shù)技能，仍能獲得滿意的銅與不銹鋼焊接接頭。 圖34 焊件正面成形圖35 焊件背面成形圖34和圖35為焊件正面和背面成形圖，從圖片上可以看出這組焊接參數(shù)得到的焊縫是最好的，焊縫表面成形很好，沒(méi)有氣孔、未融合、未焊透等焊接缺陷。所得焊件不開坡口背面成形如圖32所示。1. 接頭宏觀組織的顯示 宏觀組織檢查的主要內(nèi)容是，觀察焊接接頭的各部組織宏觀形態(tài)，如柱狀晶、等軸晶、樹枝晶的結(jié)構(gòu)及分布，焊縫及熱影響區(qū)的寬度，過(guò)熱區(qū)的寬度，可以從中了解焊接工藝變動(dòng)時(shí)，對(duì)熱影區(qū)寬度的影響，對(duì)鋼的結(jié)晶組織的影響。厚度小于4mm的薄板立焊時(shí)，采用向下焊或向上焊均可，板厚大于4mm的焊件，多采用向上焊。再根據(jù)試焊結(jié)果調(diào)整有關(guān)參數(shù)，直至符合要求。（2） 電弧電壓（或電弧長(zhǎng)度） 當(dāng)弧長(zhǎng)增加時(shí)，電弧電壓即增加，焊縫熔寬和加熱面積都有增大。機(jī)械清理主要用于焊件，有機(jī)械加工、吹沙、磨削及拋光等方法。圖21 TIG焊原理圖焊接時(shí)保護(hù)氣體從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出，在電弧周圍形成保護(hù)層隔絕空氣，保護(hù)電極和焊槍熔池以及臨近熱影響區(qū)，以形成優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。m㎡/，延伸率為30﹪，在400~700℃的高溫下強(qiáng)度和塑性顯著降低，在熱加工時(shí)應(yīng)引起重視。因此，焊前對(duì)線脹系數(shù)小的金屬進(jìn)行預(yù)熱，或者在線脹系數(shù)差異很大的兩金屬中間加入一種塑性好的金屬焊接成過(guò)渡接頭作為緩沖帶，都是行之有效的方法。銅及銅合金具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性以及在某些介質(zhì)中良好的抗腐蝕性能。3) 氣孔嚴(yán)重 熔化焊接銅及銅合金，出現(xiàn)氣孔的傾向比低碳鋼要大得多，所形成的氣孔幾乎分布在焊縫的各個(gè)部位。銅及銅合金的物理性能如表11所示：表11銅及銅合金的物理性能材料密度/（g/cm3）熔點(diǎn)（℃）導(dǎo)熱系數(shù)線膨脹系數(shù)電阻系數(shù)比熱容表面張力系數(shù)點(diǎn)陣常數(shù)銅及銅合金10840. 3841300少量的雜質(zhì)元素能完全固溶與銅中，對(duì)銅的塑性變形性能影響不大。3) 雙相不銹鋼的兩個(gè)電極電位不同，裂紋在不同相和相界的擴(kuò)展機(jī)制不同，對(duì)裂紋的擴(kuò)展起到阻止或抑制作用，應(yīng)力腐蝕開裂的發(fā)展速度緩慢。因此，異種材料焊接技術(shù)越來(lái)越受人們的重視。近縫區(qū)不銹鋼一側(cè)易產(chǎn)生滲透裂紋，其原因是由液態(tài)銅對(duì)鋼有滲透作用和拉應(yīng)力造成的。一般來(lái)講，只有ω(Cr)12%時(shí)才能在大氣環(huán)境下不發(fā)生銹蝕，增加Ni或提高Cr含量，耐蝕性或耐熱性均可提高。只有合金以FA模式凝固時(shí)，形成的初生δ相呈蠕蟲狀，能阻礙γ相枝晶的充分發(fā)展，細(xì)化晶粒，減少元素偏析，因而熱烈傾向最低。銅的導(dǎo)熱率比鐵大7~11倍，厚度越大，散熱越快，越難達(dá)到熔化溫度，熱影響區(qū)也寬。在航天、石油化工、電站鍋爐、核動(dòng)力、造船及其他一些領(lǐng)域獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。對(duì)于鐵素體基體來(lái)說(shuō)，在氯化物環(huán)境下，也具有良好的抗應(yīng)力腐蝕裂紋的能力。由此可見(jiàn)，異種金屬焊接時(shí)需要解決的問(wèn)題較多，焊接難度也很大，只有選用合理的焊接方法和焊接材料，并正確制定焊接工藝方案，采用一些特殊措施，才能獲得優(yōu)質(zhì)的異種金屬的焊接接頭。利用不銹鋼與非鐵金屬各自獨(dú)特的性能，并通過(guò)焊接方法，可制造許多合理的焊接構(gòu)件，不僅節(jié)省大量的非鐵金屬，同時(shí)還降低制造成本。同時(shí)TIG焊電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊縫致密，表面無(wú)熔渣，成形美觀。不填充焊絲法，主要用于薄板焊接。故在TIG焊時(shí)，采用較低的焊接速度比較有利。即將鎢電極末端與焊件直接短路，然后迅速拉開而引燃電弧。熄弧后，不要立即抬起焊槍，要使焊槍在焊縫上停留35s，待鎢極和熔池冷卻后，再抬起焊槍，停止供氣，以防止焊縫和鎢極受到氧化。對(duì)有毒藥品要嚴(yán)加管理。所得焊件銅不預(yù)熱背面成形如圖33所示。 本章總結(jié) 從以上圖片中可以發(fā)現(xiàn)紫銅側(cè)和不銹鋼側(cè)熔合的良好。JOINING 2006 (4) 1620附 錄1現(xiàn)在工程中許多零件需要工作在高溫或低溫、腐蝕介質(zhì)、電磁場(chǎng)或放射性環(huán)境中，其中有色金屬材料的用量也比較大。圖1（b）TIG 焊（HS201焊絲）在顯微鏡下的靠近紫銅母材側(cè)的熔合線組織金相圖。 copper and copper alloy uniform, bined with the zone of transition。本章結(jié)論　本論文通過(guò)TIG焊工藝對(duì)紫銅和鋼異種材料進(jìn)行焊接，為銅和低碳鋼異種材料焊接的發(fā)展提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。TIG焊幾乎可用于所有鋼材、有色金屬及其合金的焊接，特別適合于化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬及其合金。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，得到了王會(huì)學(xué)、趙偉等同學(xué)的大力配合與協(xié)作，也得到了其他同學(xué)的幫助與指導(dǎo)，在此一并表示感謝。在焊縫處不銹鋼組織為樹枝晶和枝晶間的少量鐵素體，紫銅則仍為單項(xiàng)固溶體組織。2. TIG焊時(shí)所用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 材料板厚：2~3mm，預(yù)熱溫度：不預(yù)熱，鎢極直徑：2~3mm，焊絲直徑：，噴嘴直徑：8~10mm，焊接電流：175~225A，氬氣流量：6~10（L∕min），電源極性：直流正接，焊接速度：∕s，送絲速度：2mm∕s，破口形式：不銹鋼45176。這些配制的試劑都有一定的腐蝕作用。此外，還可采用電流衰減方法和逐步提高焊槍的移動(dòng)速度或工件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以減少對(duì)熔池的熱輸入來(lái)防止裂紋。這種引弧方法可靠性高，且由于鎢極不與焊件接觸，因而鎢極不致因短路而燒損，同時(shí)還可防止焊縫因電極材料落入熔池而形成夾鎢等缺陷。當(dāng)焊接速度過(guò)快時(shí)，焊縫易產(chǎn)生未焊透、氣孔、夾渣和裂紋等缺陷。合理的焊接工藝參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要保證。明弧可見(jiàn)，便于操作。國(guó)產(chǎn)牌號(hào)國(guó)際牌號(hào)CSiMnCrNi其他1Cr18Ni9Ti321≤≤≤~~Ti：~表22 不銹鋼化學(xué)成分 (Wt.%)焊絲材料為Ni基合金（我用的是銅焊絲HS201），牌號(hào)為MONEL67，成分如表23所示。(5)焊接接頭難于與母材金屬等性能 通常兩種不同金屬結(jié)合在一起會(huì)構(gòu)成腐蝕電偶，因而其耐蝕性要比其中任意金屬都低，此外，為了實(shí)現(xiàn)異種金屬的焊接，往往選用塑性好的焊接材料，以避免焊縫金屬開裂或脆化，但可能會(huì)降低焊接接頭的強(qiáng)度。而為了提高其在不同腐蝕環(huán)境的耐腐蝕性，對(duì)化學(xué)成分也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。(3)耐蝕性能下降 銅合金的耐蝕性能是依靠鋅、錫、錳、鎳、鋁等元素的合金化而獲得的，熔焊過(guò)程中這些元素的蒸發(fā)和氧化燒損都會(huì)不同程度地使接頭耐蝕性能下降。銅及銅合金熔焊時(shí)已出現(xiàn)的缺陷主要有1) 難于熔化及形成。這是因?yàn)椋?) 奧氏體不銹鋼的熱導(dǎo)率小和線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻下，接頭在冷卻過(guò)程中易形成較大的拉應(yīng)力；2) 奧氏體不銹鋼易于聯(lián)生結(jié)晶形成方向性強(qiáng)的柱狀晶組織，促使形成晶間液膜；3) 奧氏體鋼焊縫的合金成分組織復(fù)雜，S、P、Sn和Pb等雜質(zhì)元素或者Si、Nb等有線溶解度元素都可能形成低熔點(diǎn)共晶液膜，導(dǎo)致產(chǎn)生熱裂紋。本文在對(duì)異種材料焊接（銅與不銹鋼的焊接）選用的焊接方法為鎢極氬弧焊（TIG）焊進(jìn)行研究與討論，并得出在何種參數(shù)下形成的焊接接頭強(qiáng)度及性能更加優(yōu)質(zhì)，其結(jié)果對(duì)異種材料焊接接頭質(zhì)量及成型有著重要的意義。不銹鋼及銅中含有合金元素(Ni，Si，V)和雜質(zhì)(O，S，P)，在焊接過(guò)程中易形成各種低熔點(diǎn)共晶體和脆性化合物，嚴(yán)重削弱了金屬在高溫時(shí)的晶間結(jié)合力。本課題的研究，就是為了充分利用不銹鋼和銅這兩種金屬在比重、強(qiáng)度、比強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)性、耐蝕性和熱強(qiáng)性等方面的各自優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)它們之間的彼此連接，從而形成重要的復(fù)合構(gòu)件，而且大大節(jié)省材料，降低成本，在航天、石油化工、電站鍋爐、核動(dòng)力、造船及其他一些領(lǐng)域獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。(3) 點(diǎn)蝕 最容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕的部位是熔合區(qū)，因該區(qū)域化學(xué)成分極不均勻。%，%，%%。4) 接頭性能下降。 不銹鋼材料在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用領(lǐng)域不銹鋼一般是指含鉻量W(Cr)11%~12%、W(C)%的鋼材，這個(gè)成分是最簡(jiǎn)單的不銹鋼。熔焊時(shí)，通常應(yīng)將熱源位置偏向熱導(dǎo)性能好的材料一側(cè)。經(jīng)冷加工變形后（硬態(tài)），強(qiáng)度可提高一倍，但塑性降低幾倍。焊接厚大焊件時(shí)，也可以將焊絲預(yù)熱后，再添加到熔池中去，以提高熔敷速度?；瘜W(xué)法對(duì)于鋁、鎂等有色金屬的焊件與焊絲表面氧化膜的清理效果好，且生產(chǎn)率高。同時(shí)電弧長(zhǎng)度還影響到氣體保護(hù)效果的好壞。由于焊件厚度，施焊姿式，接頭形式等條件不同，操作技術(shù)也不盡相同。在需要填充焊絲時(shí)，焊絲直徑一般不得大于4mm，因?yàn)楹附z太粗易產(chǎn)生夾渣和未焊透現(xiàn)象。通過(guò)宏觀組織的檢查、研究焊接接頭結(jié)晶過(guò)程中引起的成分偏析情況?？梢?jiàn)，雖然是薄板焊接，開坡口也是需要的。由圖片可以看出TIG焊的焊接接頭組織缺陷較少，紫銅與不銹鋼組織熔合比較均勻，a）為不銹鋼側(cè)熔合線組織圖，圖中不銹鋼與焊縫組織間有一塊過(guò)渡帶，且在此處已有少量銅組織溶入不銹鋼組織中，而在焊縫處以有大量的不銹鋼組織溶入。（3）經(jīng)金相試驗(yàn)分析，焊縫內(nèi)部組織均勻；紫銅側(cè)熔合區(qū)過(guò)渡均勻，結(jié)合良好；紫銅與不銹鋼熔合線清晰，缺陷較少；釬縫組織均勻，缺陷較少，且Cu和Fe相互之間有一定程度擴(kuò)散，熔合區(qū)為冶金結(jié)合。從物理試驗(yàn)可見(jiàn)，鋼與銅或銅合金異種金屬焊縫的金相組織，主要由α+ε相組成，原子間不存在不熔合間隙。圖1（f）中金相組織圖為碳鋼側(cè)的熱影響區(qū)組織，從圖中大致可以看出熱影響區(qū)組織大致包括細(xì)晶區(qū)和粗晶區(qū)兩部分，金屬性能良好。s day by day, has the broad application prospect, in recent years in astronautics, the petroleum chemical industry, the utility boiler, the nuclear power, the shipbuilding and other domains obtained more and more widespread application. Because the lowcarbon steel and the copper and the alloy material have the fine performance, enables them to obtain the widespread application in the industrial engineering, this inevitably must face to these two different metal connection question, the welding is the engineerig material connection one main method, therefore carries on the lowcarbon steel alloy material and the copper alloy the welding to have in the project application aspect the significant significance, may display the lowcarbon steel alloy and the copper alloy material high performance fully, receives “makes the best use of things” effect, but did not have one method to the present to be able to meet the requirements. This topic attempt uses the tungsten inert gas arc welding (TIG) to the lowcarbon steel, the copper heterogeneous material to carry on the welding, provides the theory basis and the experiment foundation for the lowcarbon steel and the copper heterogeneous material welding39。參考文獻(xiàn)[1]劉中青. 異種材料的焊接[Ｍ]. 北京:科學(xué)出版社,1990.[2]周振豐. 焊接冶金與金屬焊接[Ｍ]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988.[3]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì). 焊接手冊(cè)(2)[Ｍ]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992.[4]顧曾迪. 有色金屬焊接[Ｍ]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987.[5]宗永福, 張德生. 金屬材料焊接[Ｍ]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.[6]黃文哲. 焊工手冊(cè)[Ｍ]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.[7]李炯輝. 焊接金相分析基礎(chǔ)與金相圖譜[Ｍ]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.[8]劉會(huì)杰. 焊接冶金與焊接性[Ｍ]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2007附 錄2Now in the project many ponents need to work in the high temperature either the low temperature, t