【正文】 低熔點(diǎn)母材的過(guò)分稀釋?zhuān)划?dāng)兩母材線(xiàn)膨脹系數(shù)相差較大，除了選用線(xiàn)膨脹系數(shù)介于兩母材之間的填充金屬外，也可以考慮選用具有高塑性的填充金屬，緩解因溫度變化時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力 [8]。 ，在使用各條件下其強(qiáng)度和塑性至少與兩母材中的一種相同；其耐腐蝕性能也應(yīng)等于或超過(guò)兩母材的耐蝕性能。 。 。 超聲波焊接原則上適于焊接大多數(shù)熱塑性塑料。 凸焊主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件。 點(diǎn)焊適用于可以采用搭接、接頭不要求氣密、厚度小于 3mm的沖壓、軋制的薄板構(gòu)件。按照保護(hù)方式 ,可以分為空氣中感應(yīng)釬焊、保護(hù)氣體中感應(yīng)釬焊和真空中感應(yīng)釬焊 [7]。間接加熱電阻釬焊適宜于熱物理性能差別較大和厚度差別較大焊件的釬 焊。氧乙炔焰是常用的火焰 。目前電子束焊已廣泛應(yīng)用于精密儀器、儀表和電子工業(yè)等。 電子束焊設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格貴，使用維護(hù)要求高；焊件裝配要求高，尺寸受真空室大小限制；需防護(hù) X射線(xiàn)。 異種鋼接頭的焊接方法及其填充材料的選擇 9 電渣焊可以焊接各種碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼和中合金鋼，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于鍋爐、壓力容器、重型機(jī)械、冶 金設(shè)備和船舶等的制造中。 等離子弧廣泛應(yīng)用于焊接、噴涂和堆焊。 激光焊可以焊接各種金屬材料和非金屬材料如碳鋼、硅鋼、鋁和鈦等金屬及其合金、鎢、鉬等難熔金屬及異種金屬以及陶瓷、玻璃和塑料等。 用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊稱(chēng)為氣體保護(hù)電弧焊，簡(jiǎn)稱(chēng)氣電焊。由于埋弧焊熔深大，生產(chǎn)率高，機(jī)械化操作的程度高，因而適于焊接中厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)焊縫。適用于各種金屬材料、 各種厚度和各種結(jié)構(gòu)形狀的焊接。 手工電弧焊可以進(jìn)行平焊、立焊、橫焊和仰焊等多位置焊接。 3 焊接方法及填充材料 異種鋼接頭的焊接方法及其填充材料的選擇 8 常用的焊接方法 金屬之間焊接方法有很多種， 按照焊接過(guò)程中金屬所處的狀態(tài)及工藝的特點(diǎn)，可以將焊接方法分為熔化焊、釬焊和壓力焊三大類(lèi)。 這些 缺陷 減少焊縫截面積，降低承載能力，產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起裂紋；降低疲勞強(qiáng)度 ， 易引起焊件破裂導(dǎo)致脆斷。為此，應(yīng)選擇小直徑焊條或焊絲，盡量選用小電流快速焊。 二、 焊接預(yù)熱要求 預(yù)熱溫度的確 定，一般按預(yù)熱要求高的一側(cè)來(lái)確定焊接預(yù)熱溫度，但對(duì)于異類(lèi)異種鋼接頭，可以適當(dāng)降低預(yù)熱溫度，必要時(shí)經(jīng) 試驗(yàn) 后確定。 ，一般均選用高鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條或鎳基合金焊條。對(duì)于金相組織差別比較大的異種鋼接頭，如珠光體－奧氏體異種鋼接頭，則必須充分考慮填充金屬受到稀釋后焊接接頭性能仍然得到保障。但在某些情況下還應(yīng)從焊接工藝性能(如抗裂性等 )方面來(lái)考慮。 ，即可認(rèn)為滿(mǎn)足使用 技術(shù) 要求。為此必須按照母材的成分、性能、接頭形式和使用要求等來(lái)正確選用焊材。 異種鋼焊接 工藝 要點(diǎn) 一、 焊材選擇 正確地選用焊材是焊接異種鋼的關(guān)鍵，焊接接頭的 質(zhì)量 和使用性能與所選用的焊材密切相關(guān)。 此外，焊接一種材料時(shí)，必定會(huì)產(chǎn)生一層成分、組織及性能與母材不同的過(guò)渡層，過(guò)渡層的性能會(huì)給焊接接頭的整體性能帶來(lái)重大的影響；過(guò)大的融合比，會(huì)增加焊縫的稀釋率，使過(guò)渡層更加明顯；焊 縫金屬與母材化學(xué)成分相差越大，熔池內(nèi)金屬越不容易充分混合，過(guò)渡層越明顯，熔池內(nèi)金屬液態(tài)存在時(shí)間越長(zhǎng)，越容易混合均勻。這時(shí)因?yàn)楹附踊ト苄杂邢薜膬煞N金屬或合金時(shí)，能否防止裂紋的產(chǎn)生主要取決于結(jié)晶條件材料的相變性質(zhì)以及手里狀態(tài)。 二、結(jié)晶化學(xué)性能的差異 結(jié)晶化學(xué)性能的差異主要是指晶格的類(lèi)型、晶格參數(shù)、原子半徑原子的最外層電子結(jié)構(gòu)等的差異，也就是通常所說(shuō)的“冶金學(xué)上的不相容性”兩種被焊金屬在冶金學(xué)上是否相容，取決于他們?cè)谝簯B(tài)和固態(tài)時(shí)的互溶性以及這兩種材料在焊接過(guò)程中是否產(chǎn)生金屬間化合物。 線(xiàn)膨脹系數(shù)差別大的異種鋼焊接在一起時(shí)，由于彼此間冷卻收縮不一致，便會(huì)引起較大的焊接應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)能導(dǎo)致焊接裂紋。 兩種金屬熱導(dǎo)率和比熱容相差很大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致熱輸入失衡，熔化不均和改變焊縫及其兩側(cè)的結(jié)晶條件。兩者熔化溫度相差很大時(shí) ,就會(huì)因它們?nèi)刍煌?，低熔點(diǎn)金屬過(guò)早熔化而發(fā)生流淌或者與高熔點(diǎn)金屬產(chǎn)生未熔合。而且異種金屬焊接時(shí)或焊后經(jīng)熱處理或經(jīng)高溫運(yùn)行后，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)低合金一側(cè)的碳通過(guò)焊縫邊界向高合金焊縫中 “ 遷移 ” 的現(xiàn)象，分別在熔合線(xiàn)兩側(cè)形成脫碳層和增碳層，在低合金一側(cè)母材形成脫碳層，在高合金焊縫一側(cè)形成增碳層。 異種金屬焊接所存在的一些固有問(wèn)題也阻礙了它的發(fā)展，如異種金屬熔合區(qū)的構(gòu)成和性能，異種金屬焊接結(jié)構(gòu)的破壞多半發(fā)生在熔合區(qū)，由于靠近熔合區(qū)各段上焊縫結(jié)晶特點(diǎn)不同，又易形成性能不好的，成分變化的過(guò)渡層。焊接性能產(chǎn)品設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備及正確擬定焊接工藝的重要依據(jù)。 異種鋼焊接 存在的問(wèn)題 異種鋼接頭的焊接方法及其填充材料的選擇 5 金屬材料的焊接性能是指被焊金屬材料在采用一定的焊接工藝方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式的條件下，獲得 優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度 ,焊接性能好的材料，在焊接時(shí)不需采用附加工藝措施，就能獲得良好機(jī)械性能的焊接接頭。而另一方面由于異種金屬在化學(xué)成分、顯微組織和理化機(jī)械性能等方面存在較大的差異，采用通常的焊接工藝方法進(jìn)行焊接會(huì)遇到相當(dāng)大的困難，難以滿(mǎn)足工程實(shí)際的需型，同時(shí)異種金屬結(jié)構(gòu)一般在復(fù)雜的工況下工作，如高溫、高壓、腐蝕環(huán)境等。這種顯著的不均勻性使得焊接接頭不同區(qū)域在相同的條件下，表現(xiàn)出來(lái)的行為有很大的差異，出現(xiàn)弱化區(qū)域和強(qiáng)化區(qū)域，尤其是在高溫的條件下，異種金屬焊接接頭在服役過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)早期失效 。 焊接接頭的化學(xué)成分和金相組織的差異，帶來(lái)了焊接接頭力學(xué)性能的不同。 由于焊接接頭化學(xué)成分的不連續(xù)，經(jīng)歷了焊接熱循環(huán)后，焊接接頭各個(gè)區(qū)域出現(xiàn)不同的組織，往往在某些區(qū)域出現(xiàn)極其復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。 這種化學(xué)成分的不均勻性對(duì)接頭的整體性 能影響較大。 異種鋼焊接接頭的化學(xué)成分不均勻及由此導(dǎo)致的組織和力學(xué)性能不均勻 的問(wèn)題極為突出，特別是對(duì)于第二類(lèi)異種鋼接頭更是如此 。例如對(duì)于同類(lèi)異種鋼接頭，一側(cè)母材強(qiáng)度較低，要求的焊后熱處理溫度也較低 ， 而另一側(cè)母材強(qiáng)度及合金元素含量較高，要求的焊后熱處理溫度較高，此時(shí)如果焊后熱處理溫度 選擇 不 當(dāng)，會(huì)使強(qiáng)度低的一側(cè)母材強(qiáng)度下降過(guò)度。很多服役中的高溫管線(xiàn)或者試驗(yàn)中的高溫管線(xiàn)的失效部位都集中在脫碳層。 （ 3） 焊后熱處理或高溫運(yùn)行過(guò)程中碳遷移會(huì)導(dǎo)致在熔合線(xiàn)兩側(cè) 分別形成增碳層和脫碳層。 （ 2） 接頭熔合區(qū)組織和性能的不穩(wěn)定性 在母材與焊縫金屬之間的熔合區(qū) ， 由于存在著明顯的宏觀化學(xué)成分不均勻性，因此就引起組織極大的不均勻性，給接頭的物理 性能、 化學(xué)性能、力學(xué)性能帶來(lái)很大影響 。 （ 6） 為減輕機(jī)械承載結(jié)構(gòu)的重量，在局部受力較大部位采用高合金鋼。 （ 4） 為免除焊后熱處理工藝，選擇高合金的奧氏體不銹鋼作焊接填充金屬。 （ 2） 為提高化工壓力容器使用壽命，在低合金耐熱鋼容器內(nèi)側(cè)，熔敷一層耐強(qiáng)腐蝕和高溫的高合金奧氏體不銹鋼。當(dāng)兩種金屬元素之間不但在液態(tài)而且在固態(tài)下都互相溶解，能形成一種新相 —— 固溶體，那么這兩種金屬元素之間便會(huì)具有冶金學(xué)上的“相溶性”，原則上是可以焊接的 [3]。異種鋼接頭的焊接方法及其填充材料的選擇 3 對(duì)于母材都屬于鐵素體類(lèi)鋼，其焊縫采用奧氏體不銹鋼焊條或鎳基焊條焊接的接頭，也屬于第二類(lèi)接頭。 2 異種 鋼焊接概述 兩種牌號(hào)不同的鋼之間的焊接稱(chēng)之為異種鋼焊接，它是屬于異種金屬焊接中應(yīng)用最為廣泛的一類(lèi)接頭。 (4)輕合金異種材料焊接。因此，如何提高異種鋼焊接接頭抗腐蝕性能也是工程實(shí)踐中急需解決的難題。在石油化工和電站鍋爐等行業(yè)中，腐蝕成為異種鋼焊接接頭最常見(jiàn)的失效形式。研 制出同時(shí)具有兩種母材性能的焊材或填充材料，其意義等同于縮小母材的性能差異，減少碳的遷移，提高接頭的高溫持久性能，達(dá)到改善異種金屬焊接接頭的目的。對(duì)異種金屬焊接的研究已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域，在今后的研究工作中，重心將偏向以下幾個(gè)方面： (1)新焊材的研制。 本文擬對(duì)異種金屬的焊接進(jìn)行較為全面的綜述和評(píng)論，以期為未來(lái)的焊接研究及實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。近年來(lái)，異種金屬焊接的試驗(yàn)研究和生產(chǎn)應(yīng)用日益受到廣大焊接科技工作者的重視，異種鋼接頭的焊接方法及其填充材料的選擇 2 并已取得了許多豐富的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，相信在不久的將來(lái)異種金屬焊接構(gòu)件會(huì)在工程上得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 異種金屬焊接構(gòu)件可以最大限度地利用材料各自的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到物盡其用的效果 。低溫段一般采用價(jià)格低，耐熱性和耐蝕性稍差的珠光體耐熱鋼。因此，在可能形成焊接的前提下，特別要在熔焊條件下獲得一個(gè)實(shí)際可用的焊接接頭，還需重視幾種效應(yīng)：高溫效應(yīng)、碳遷移效應(yīng)、馬氏體效應(yīng)、應(yīng)力、應(yīng)變效應(yīng)等。異種金屬的焊接不僅能充分利用各組成材料的優(yōu)異性能，還大大降低了整體生產(chǎn)成本，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益，因此，它在石油化工、航空航天、交通運(yùn)輸、電站鍋爐及工程機(jī)械等行業(yè)的機(jī)械設(shè)備和構(gòu)件中得以廣泛應(yīng)用。 科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步對(duì)各類(lèi)工程機(jī)械構(gòu)件的性能，如硬度、耐磨性、耐蝕性、低溫韌性、高溫持久性等提出了更高的要求。 異種鋼焊接在現(xiàn)代生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，本文對(duì)異種鋼焊接性進(jìn)行了初步的研究，也討論了在異種鋼焊接中所存在的問(wèn)題，對(duì)不銹鋼和結(jié)構(gòu)鋼的焊接性能及焊接缺陷進(jìn)行了分析，并且對(duì)這種異種鋼焊接的焊接工藝進(jìn)行了分析，找出了焊接方面的規(guī)律。 四、主要參考資料： [1] 劉中青 .異種金屬的焊接第一講異種金屬的焊接性 [N].沈陽(yáng)汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 ,1993年 9月 [2] 郭軍 .異種金屬的焊接性能分析及實(shí)例 [N].金屬加工 ,2021年第 22期 [3] 石洪民 .談幾種金屬材料的焊接 [J].煤炭技術(shù) ,2021年 7月第 27 卷第 7期 [4] 丁德全 .金屬工藝學(xué) [M].北京 ,機(jī)械工業(yè)出版社 , [5] 王文其 . 焊接新技術(shù)新工藝實(shí)用指導(dǎo)手冊(cè)第十講異種金屬的焊接 [M].北方工業(yè)出版社 ,2021年 5月 [6] 陳文靜，屈金山 .異種金屬焊接工藝及接頭性能研究 [D].西華大學(xué)材料加工工程專(zhuān)業(yè) ,2021年 11月至 2021年 4月 指 導(dǎo) 教師簽名： 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 2021 年 12 月 3 日 目 錄 摘 要 ............................................................ I Abstract ......................................................... II 1 緒論 ........................................................... 1 課題背景 ................................................. 1 異種金屬焊接今后的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì) ................ 2 2 異種鋼焊接概述 .............................................. 2 異種鋼焊接的必要性 ..................................... 3 異種鋼焊接 的特點(diǎn) ........................................ 3 異種鋼焊接 存在的問(wèn)題 ................................... 4 異種鋼焊接工藝要點(diǎn) ..................................... 6 焊接缺陷 ................................................. 7 3 焊接方