随着经济的迅速发展和科学技术的不断进步，新材料、新工艺、新设备不断涌现，对零部件的性能提出了更高的要求。采用钢和铜复合零部件，因此在性能与经济上优势互补，具有广阔的应用前景，如在转炉炼钢工程的氧气管道采用T2铜管和不锈钢管焊接，新一代航空发动机采用青铜与双相不锈钢电子束焊接，铜环上钢与纯铜的熔覆扩散焊等。68196

1 铜-钢焊接特点

在铜-钢焊接中，铜与钢的熔点、导热系数、线膨胀系数和力学性能等都有很大的不同【6】，容易在焊接接头中产生应力集中，导致各种焊接裂纹，另一方面，铜与钢的原子半径、晶格类型、晶格常数及原子外层电子数目等都比较接近，且铜与铁属于在液态时无限互溶，在固态下，虽为有限固溶，但并不形成脆性金属间化合物，而是以（α+ε）的双相组织形式存在，这是二者实现焊接的基本依据。因此，只要克服前述的铜与铁在物理性能上存在的差异的困难，是可以获得正常焊接接头的。铜-铁二元相图如图1，铜-钢部分物理参数对比如表1

    铜与钢及铜合金的焊接主要存在下面五个问题：

（1） 由于铜与钢会形成低熔点共晶，以及线膨胀系数相差较大，堆焊层容易产生热裂纹和晶界偏析（即低熔点共晶合金或是铜的偏析），因而焊接时，在较大焊接应力作用下，堆焊层内容易呈现出宏观裂纹【7】。

（2） 铜及铜合金与不锈钢焊接时在热影响区容易出现铜的渗透裂纹【8】。为防止渗透裂纹产生，需要合理选择焊接工艺，选用小的焊接热输入量：同时还要选择合适的填充材料，控制易产生低熔点共晶的元素（S,P,Cu2O,FeS,FeP）,向堆焊层中加入Al，Si，Mn，Ti,V,Mo,Ni等元素。

（3） 在焊接热循环作用下，接头中晶粒严重长大，杂质和合金元素掺杂在堆焊层，容易形成各种脆性的低熔点共晶体或脆性相，使接头的塑性、韧性、导电性、耐驶性等显著下降。

（4） 由于铜和大多数铜合金的热导率比普通钢大7-11倍，熔焊时大量的热从基材上散失，焊接区难以达到熔化温度，造成难融合；又因铜的线膨胀系数及收缩率比铁大一倍以上，因此，焊接时在无拘束条件下易变性【9】。论文网

（5） 钢与铜焊接时易出现气孔，其主要原因过量的氢溶入到液态铜中，而在高温时来不及溢出而导致氢气孔的存在。

 此外，金属的表面状态也会产生影响，如金属表面的氧化膜、表面吸附的空气分子、水等，都会给焊接造成很大的影响，焊接过程中也应给予充分重视。

2 铜-钢焊接的方法

目前常用的有熔焊、压焊、钎焊和熔焊-钎焊四种焊接方法。

2.1熔焊

    所谓熔焊，是指焊接过程中，将焊接接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊可以分为:电弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊、激光焊等。最常见的电弧焊又可以进一步分为:手工电弧焊(焊条电弧焊)、气体保护焊、埋弧焊、等离子焊等。                 

     钢与铜及铜合金采用熔化焊时，经常发生铜渗到钢晶粒之间，产生热应力，使焊缝发生断裂。同时合金元素易烧损、易蒸发，且在焊缝中能够产生锡、铅等元素的偏析，因此，焊接时需要采取特殊的工艺措施[10]。

铜一钢熔敷焊工艺方法的研究表明，采用等离子弧、TIG电弧、高频感应、气保护连续炉、真空炉和模中熔铸工艺都可以很好地实现铜一焊接。接。同时还分析了熔敷焊接的几种具体的工艺方法。表明熔敷焊接方法具有效率高，基体金属不发生熔化、界面结合质量好、熔敷层厚度范围宽等特点[11]。