异种金属的焊接-很实用
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1、异种金属的焊接异种金属的焊接异种金属焊接的组合类型按工程实际需要，组合是多样的按工程实际需要，组合是多样的若按材料种类组合类型若按材料种类组合类型: 1)异种钢的焊接。又称异种黑色金属的焊接。如异种钢的焊接。又称异种黑色金属的焊接。如珠光体钢和奥氏体钢组合的焊接等。珠光体钢和奥氏体钢组合的焊接等。 2)异种有色金属的焊接。异种有色金属的焊接。 如铜和铝之间的焊接等。如铜和铝之间的焊接等。 3)钢和有色金属的焊接。如钢和铝的焊接等。钢和有色金属的焊接。如钢和铝的焊接等。目前异种材料焊接方面还有1 金属-陶瓷; 2 金属塑料; 3 金属-金属间化合物.异种金属的焊接性异种金属的焊接性 (1)物理性
2、能差异带来的焊接问题物理性能差异带来的焊接问题 1)熔点熔点 熔焊时，两种母材都须熔化，若两者熔化温度接近熔焊时，两种母材都须熔化，若两者熔化温度接近(相差相差100以内以内)，通常的焊接方法和工艺都能顺利进，通常的焊接方法和工艺都能顺利进行。两者熔化温度相差很大时，就会因它们熔化不同行。两者熔化温度相差很大时，就会因它们熔化不同步，低熔点金属过早熔化而发生流淌或者与高熔点金步，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。此外，熔点高的金属凝固和收缩时，属产生未熔合。此外，熔点高的金属凝固和收缩时，会使出处于部分凝固和薄弱状态的低熔点金属产生应会使出处于部分凝固和薄弱状态的低熔点金
3、属产生应力，导致裂纹。力，导致裂纹。 2)热导率和比热容热导率和比热容 两种金属热导率和比热容相差很大时，会导致热两种金属热导率和比热容相差很大时，会导致热输入失衡熔化不均和改变焊缝及其两侧的结输入失衡熔化不均和改变焊缝及其两侧的结晶条件。晶条件。 例如，热导率高的金属热影响区宽，冷却速度例如，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。快容易淬硬，而热导率低的金属则发生过热。 3)线膨胀系数线膨胀系数 线膨胀系数差别较大的异种金属焊接在一起时，线膨胀系数差别较大的异种金属焊接在一起时，由于彼此间冷却收缩不一致，便会引起较大的由于彼此间冷却收缩不一致，便会引起较大
4、的焊接应力，严重时能导致焊接裂纹。焊接应力，严重时能导致焊接裂纹。 4)磁场作用磁场作用 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。(2)异种金属的相溶性异种金属的相溶性 异种金属之间能否进行焊接，决定于这两种金属在焊接条件下它们合金元素之间的相互作用。 当两种金属元素之间不但在液态而且在固态下都互相溶解，能形成一种新相固溶体，那么这两种金属元素之间便具会了冶金学上的“相溶性”，原则上是可以焊接的。 合金元素之间相溶条件合金元素之间相溶条件
5、: 两者晶格类型相同两者晶格类型相同(如同为体心立方晶格); 原子大小相近原子大小相近(即原于半径相差不大); 元素周期表中位置相邻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，则能无限制地溶解、所形成的固溶体称无限固溶体。无限固溶体。 如果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有限固溶体。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： 在该固溶体中析出另一种固溶体，从而形成两相混合物；在该固溶体中析出金属间化合物。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
6、现了金属间化合物，则接头的塑性和韧性下降.影响程度决定于它的类型，数量、形态及其分布。若焊缝中金属间化含物越多，且在晶界上呈网状分布，则接头的性能就越差。设法避免或控制金属间化合物的形成，由于金属间化合物形成一般需要一定孕育时间，而且和温度有关。若能采用在较低的温度下焊接或加热时间很短，就有可能不产生金属间化合物。所以异种金属大多数的组合，选用固态焊接方法比用熔化焊接方法更易实现。两金属在液态、固态都不相溶解，又不形成金属间化合物，则在液态时便会按比重分层，冷却时各自独立结晶。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
7、接。判断方法:相图相图按接头组成归纳，分成三种组合类型按接头组成归纳，分成三种组合类型 1)只有两种不同金属材料组合的接头，可表只有两种不同金属材料组合的接头，可表示为示为“A十十B”.如铜与铝摩擦焊；用纯镍焊条如铜与铝摩擦焊；用纯镍焊条焊补铸铁缺焊补铸铁缺; 2)由三种或三种以上不同金属材料组合的接由三种或三种以上不同金属材料组合的接头。头。 3)复合钢板复合钢板(即双金属即双金属)结构的接头。结构的接头。 典型的例子是以珠光体结构钢为基层以奥氏典型的例子是以珠光体结构钢为基层以奥氏体不锈钢为覆层的覆层的复合钢板焊接接头。体不锈钢为覆层的覆层的复合钢板焊接接头。焊缝金属的稀释(1)稀释率计算
8、(2)焊缝金属化学成份平均含量计算 异种金属的焊接方法和焊接材料异种金属的焊接方法和焊接材料 (1)焊接方法焊接方法 1)熔焊熔焊 稀释率影响很大稀释率影响很大. 焊条电弧焊的稀释率可高达焊条电弧焊的稀释率可高达30； 熔化极气体保护焊约在熔化极气体保护焊约在1050范围，其中范围，其中 喷射过渡的稀释率最大，而短路过渡最小；喷射过渡的稀释率最大，而短路过渡最小；埋弧焊熔深较大，其稀释率在埋弧焊熔深较大，其稀释率在1075变动变动; 若采用带状电极就可以降低。若采用带状电极就可以降低。 在异种金属熔焊中，经常采用减少稀释的方法 是堆焊过渡层(又叫隔离层)法。 2)压焊压焊 大多数压焊方法是对母
9、材加热至塑性状态或不加热，在一定压力下完成焊接的，一般个存在稀释问题。其中冷压焊、超声波焊、扩散焊等方法在接头处温度低，一般也不发生金属间化合物，这对异种金属焊接很有利。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。只有电阻点焊和缝焊的焊缝上有熔核存在。 压焊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；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：爆炸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. 3)钎焊 是异种金属常用的焊接方法。钎料与母材之间就是异种金属的焊接。其特点是两母
10、材都不熔化，熔化的是熔点比母材低。 4)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。）扩散焊(2)焊接材料对填充金属的要求： 1)能够承受母材的稀释而不产生裂纹、气孔、夹杂物以及有害的金属间化合物； 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素的迁移，脆性相析出等不良现象； 3)具有与母村相适应的物理性能。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； 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的一
11、种相同；其耐腐蚀性能也应等于或超过两母材的耐蚀性能。在具体选择中遇到两种母材熔化温度相差很大时，宜选择常用于焊接低熔点母材的哪种填充金属。如果用了高熔点填充金属就可能受到低熔点母材的过分稀释；当两母材线膨胀系数相差较大，除了选用线膨胀系数介于两母材之间的填充金属外，也可以考虑选用具有高塑性的填充金属，缓解因温度变化时所产生的热应力。黑色白色金属焊接黑色白色金属焊接指非合金钢或低合金钢与不锈钢之间的连接。 珠光体钢、铁索体和铁素体马氏体钢以及奥氏体钢；奥氏体铁素体钢与奥氏体钢。(1)不同珠光体钢的焊接 碳(或碳当量)是决定珠光体钢在焊接时淬火倾向的主要因素，一般按异种钢中碳（或碳当量)最小的钢来
