碳鋼、銅、銅合金的種類很多,它們之間的物理性能、化學成分都有明顯不同,因此在焊接過程中會產生許多焊接性問題。
★碳鋼與銅及銅合金物理化學性能分析
1.碳鋼與銅的熔點、熱導率、線膨脹係數差異較大,這種差異對碳鋼與銅的焊接接性有不利影響,為克服這種不利影響,要在焊接方法、焊接工藝選擇上儘量考慮滿足兩者的需要。
2.由於鐵與銅的原子半徑、晶格類型、原子外層電子數目等都比較接近,有利於碳鋼與銅及銅合金的焊接性提高。
3.鐵與銅是在液態時無限互溶,而在固態時能有限互溶的二元合金,這種特性對焊接性有利。
4.在碳鋼與銅及銅合金的焊縫中,沒有不溶合的間層,其組織主要由α+ε(阿爾法+西格瑪)雙相組織組成,所以可用各種焊接方法進行焊接。
★碳鋼與銅及銅合金焊接的主要問題
1.異質焊縫中存在低熔點共晶體,在高溫時這種低熔點共晶體削弱了晶間結合力,焊縫容易產生熱裂紋。
2.當焊縫中含鐵達0.2-1.1%時,焊縫組織呈粗大α單相組織,抗裂性能差。
3.焊縫截面形狀不合理時,如寬而淺時,容易形成成分偏析,抗裂性能差。
4.焊接應力大。
★碳鋼與銅及銅合金適宜的焊接方法
1.選用合適的填充材料,把兩種母材金屬直接焊接起來。如用鎳基焊條或鎳銅合金焊絲,它們與碳鋼或銅及銅合金都具有良好的焊接性。
2.採用堆焊過渡層,在兩種母材金屬上,預先堆焊鎳或鎳合金過渡層,然後再進行焊接。
3.利用碳鋼與銅預先制好的雙金屬元件作過渡接頭,然後把碳鋼與銅分別與雙金屬元件焊接。這種工藝適宜對接接頭和T型接頭。
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