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思考题：钢和铜能焊接在一起吗？

焊接之家 · 公众号 · · 2018-10-22 16:06

正文

钢和铜能焊接吗？

答复：

能，在《焊接手册》中认为钢与铜的焊接属于较容易焊接的异种钢接头。

解释：

钢的主要成分铁与铜在液态时无限固溶，固态时有限固溶，不形成金属间化合物（见图铁-铜二元相图）。由于铁（钢）和铜在高温时的晶格类型、晶格常数和原子半径等都很接近，它们之间的焊接比较有利。一般认为焊缝中以Fe的质量分数为0.2％-1.1％时，焊缝组织为粗大的α单相组织，抗裂性很差；随含铁量的增加，焊缝为（α+ε）双相组织，特别当以Fe质量分数为10％-43％时，抗裂性最好。

钢与铜焊接仍存在很多问题

铁与铜固态时有限固溶，形成有限溶解度的ε固溶体，650℃时铁在铜中的溶解度仅为0.2％，1094℃时为仅4％；两者物理性能方面的差异大，铜的线胀系数比铁的大40％左右；铁-铜合金的结晶温度区间约为300-400℃，还容易形成(Cu+Cu2O)、(Fe+FeS)、（Ni+Ni3S2）等多种低熔点共晶；液态铜或铜合金对近缝区钢的晶界有较强的渗透作用。

这些特性决定了钢与铜焊常常会出现以下问题：

◤

1. 焊接热裂纹。

2. 晶间渗入和渗透裂纹。 一般发生在钢侧基体的近焊缝区，见下图。

资料表明，含 Ni、 Al、 Si的铜合金或焊缝中加入 Mn、 Ti、 V等元素，可有效降低渗透裂纹倾向，如 Ni的含量高于16％（质量分数）时不产生渗透裂纹，而含锡的青铜却会发生严重的渗透现象。此外，钢的组织状态也有重要影响，如液态铜能浸润奥氏体而不能浸润铁素体，所以单相奥氏体钢容易产生渗透裂纹，而奥氏体-铁素体双相钢就不容易产生渗透裂纹。

3. 焊缝中泛铁

一般认为焊缝中泛铁是由于在焊缝中Fe含量高导致的，当无限固溶的液态金属从高温凝固成固态时，Fe溶解度大幅减小，在焊缝中形成泛铁。泛铁的出现会影响焊缝的性能。