異種材料焊接存在的八大問題

異種金屬是指不同元素的金屬（如鋁、銅等）或從冶金性質(zhì)，如物理性能、化學(xué)性能等有顯著差異的某些以相同基本金屬形成的合金（如碳鋼、不銹鋼等）。它們可以用作母材、填充金屬或焊縫金屬。

異種材料的焊接，是指兩種或兩種以上的不同材料（指化學(xué)成分、金相組織及性能等不同）在一定工藝條件下進(jìn)行焊接加工的過程。在異種金屬的焊接中，最常見的是異種鋼焊接，其次是異種有色金屬焊接和鋼與有色金屬的焊接。

從接頭形式看來也有三種基本情況，即兩種不同金屬母材的接頭，母材金屬相同而填充金屬不同的接頭（如用奧氏體焊接材料焊接中碳調(diào)質(zhì)鋼的接頭等），以及復(fù)合金屬板的焊接接頭等。

異種材料的焊接是把不同的兩種金屬焊接在一起時(shí)，必定會(huì)產(chǎn)生一層性能和組織與母材不同的過渡層。由于異種金屬在元素性質(zhì)、物理性能、化學(xué)性能等方而有顯著差異，與同種材料的焊接相比，異種材料的焊接無論從焊接機(jī)理和操作技術(shù)上都比同種材料要復(fù)雜得多。

異種材料焊接中存在的主要問題如下：

1、異種材料的熔點(diǎn)相差越大，越難進(jìn)行焊接。

這是因?yàn)槿埸c(diǎn)低的材料達(dá)到熔化狀態(tài)時(shí)，熔點(diǎn)高的材料仍呈固體狀態(tài)，這時(shí)已經(jīng)熔化的材料容易滲入過熱區(qū)的晶界，會(huì)造成低熔點(diǎn)材料的流失、合金元素?zé)龘p或蒸發(fā)，使焊接接頭難以焊合。例如焊接鐵與鉛時(shí)（熔點(diǎn)相差很大），不僅兩種材料在固態(tài)時(shí)不能相互溶解，而且在液態(tài)時(shí)彼此之間也不能相互溶解，液態(tài)金屬呈層狀分布，冷卻后各自單獨(dú)進(jìn)行結(jié)晶。

2、異種材料的線膨脹系數(shù)相差越大，越難進(jìn)行焊接。

線膨脹系數(shù)越大的材料，熱膨脹率越大，冷卻時(shí)收縮也越大，熔池結(jié)晶時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力。這種焊接應(yīng)力不易消除，結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的焊接變形。由于焊縫兩側(cè)材料承受的應(yīng)力狀態(tài)不同，容易導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，甚至導(dǎo)致焊縫金屬與母材的剝離。

3、異種材料的熱導(dǎo)率和比熱容相差越大，越難進(jìn)行焊接。

材料的熱導(dǎo)率和比熱容會(huì)使焊縫金屬的結(jié)晶條件變壞，晶粒嚴(yán)重粗化，并影響難熔金屬的潤(rùn)濕性能。因此，應(yīng)選用強(qiáng)力熱源進(jìn)行焊接，焊接時(shí)熱源的位置要偏向?qū)嵝阅芎玫哪覆囊粋?cè)。

4、異種材料的電磁性相差越大，越難進(jìn)行焊接。

因?yàn)椴牧系碾姶判韵嗖钤酱螅附与娀≡讲环€(wěn)定，焊縫越差。

5、異種材料之間形成的金屬間化合物越多，越難進(jìn)行焊接。

由于金屬間化合物具有較大的脆性，容易導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生裂紋、甚至斷裂。

6、異種材料焊接過程中，由于焊接區(qū)金相組織的變化或新生成的組織，使焊接接頭的性能惡化，給焊接帶來很大的困難。

接頭熔合區(qū)和熱影響區(qū)的力學(xué)性能較差，特別是塑韌性的明顯下降。由于接頭塑韌性的下降以及焊接應(yīng)力的存在，異種材料焊接接頭容易產(chǎn)生裂紋，尤其是焊接熱影響區(qū)更容易產(chǎn)生裂紋，甚至發(fā)生斷裂。

7、異種材料的氧化性越強(qiáng)，越難進(jìn)行焊接。

如用熔焊方法焊接銅和鋁時(shí)，熔池中極易形成銅和鋁的氧化物。冷卻結(jié)晶時(shí)，存在于晶粒邊界的氧化物能使晶間結(jié)合力降低。

8、異種材料焊接時(shí)，焊縫和兩種母材金屬難以達(dá)到等強(qiáng)的要求。

這是由于焊接時(shí)熔點(diǎn)低的金屬元素容易燒損和蒸發(fā)，從而使焊縫的化學(xué)成分發(fā)生變化，力學(xué)性能降低，尤其是焊接異種有色金屬。