鋼是金屬結構中最常用的材料，具有一系列優(yōu)良的性能，如穩(wěn)定的力學性能、良好的焊接性、熱穩(wěn)定性等。銅及銅合金都具有良好的導電性、導熱性和塑性，而且有一定的強度和良好的加工性能[1]，有些銅合金還具有較高的強度和耐蝕性。鋼與銅及銅合金的連接可以充分發(fā)揮各自的性能與特點，達到物盡其用的效果，并且可以大大節(jié)省材料，降低成本。目前公司某產品油管路中出現了銅與不銹鋼的焊接結構。新的焊接結構需要對其焊接性進行詳細的研究，針對此焊接結構，我們選擇合適的焊接材料、焊接方法并優(yōu)化焊接工藝，最終得出滿足設計要求的優(yōu)良焊縫。
1. 實驗
1.1 材料
新開發(fā)油管路中的銅管材料為TP1，不銹鋼管材料為06Cr19Ni10，兩者規(guī)格均為?22 mm×2 mm（外徑×壁厚）。TP1和06Cr18Ni9的化學成分分別如表1和表2所示。
1.2 焊接
1.2.1 焊接性分析
鐵–銅相圖如圖1所示。鐵與銅在液態(tài)時互相無限固溶。兩者在固態(tài)時有限固溶，不形成金屬間化合物；當鐵向銅擴散時，形成有限溶解度的ε相固溶體。在1094 °C時，鐵在銅中的溶解度為4%，650 °C時鐵在銅中的溶解度為0.2%，當溫度繼續(xù)降低時，溶解度將無明顯變化。而鐵和銅在高溫時的原子半徑、晶格類型和晶格常數以及原子的外層電子數等比較接近，這對原子間擴散是較為有利的因素，有利焊接連接。但是鐵和銅在熔點、熱導率、線膨脹系數和力學性能等物理性能方面的差異仍會給焊接造成許多困難。比如：銅的線膨脹系數比鐵大40%左右，鐵-銅合金的結晶溫度區(qū)間很大（約為300～400 °C），加之又容易形成（Cu+Cu2O）、（Ni+Ni3S2）、（Fe+FeS）等多種低熔點共晶成分，這些共晶體將導致兩者之間的焊縫容易產生熱裂紋。焊縫中Fe質量分數為0.2%~1.1%時，焊縫組織呈粗大的α單相組織，抗裂性很差；隨著鐵含量的增加，焊縫逐步變?yōu)椋é?ε）雙相組織，特別當Fe質量分數達到10%~43%時，焊縫抗裂性最好[2]。
