钢是金属结构中最常用的材料，具有一系列优良的性能，如稳定的力学性能、良好的焊接性、热稳定性等。铜及铜合金都具有良好的导电性、导热性和塑性，而且有一定的强度和良好的加工性能[1]，有些铜合金还具有较高的强度和耐蚀性。钢与铜及铜合金的连接可以充分发挥各自的性能与特点，达到物尽其用的效果，并且可以大大节省材料，降低成本。目前公司某产品油管路中出现了铜与不锈钢的焊接结构。新的焊接结构需要对其焊接性进行详细的研究，针对此焊接结构，我们选择合适的焊接材料、焊接方法并优化焊接工艺，最终得出满足设计要求的优良焊缝。
1. 实验
1.1 材料
新开发油管路中的铜管材料为TP1，不锈钢管材料为06Cr19Ni10，两者规格均为ϕ22 mm×2 mm（外径×壁厚）。TP1和06Cr18Ni9的化学成分分别如表1和表2所示。
1.2 焊接
1.2.1 焊接性分析
铁–铜相图如图1所示。铁与铜在液态时互相无限固溶。两者在固态时有限固溶，不形成金属间化合物；当铁向铜扩散时，形成有限溶解度的ε相固溶体。在1094 °C时，铁在铜中的溶解度为4%，650 °C时铁在铜中的溶解度为0.2%，当温度继续降低时，溶解度将无明显变化。而铁和铜在高温时的原子半径、晶格类型和晶格常数以及原子的外层电子数等比较接近，这对原子间扩散是较为有利的因素，有利焊接连接。但是铁和铜在熔点、热导率、线膨胀系数和力学性能等物理性能方面的差异仍会给焊接造成许多困难。比如：铜的线膨胀系数比铁大40%左右，铁-铜合金的结晶温度区间很大（约为300～400 °C），加之又容易形成（Cu+Cu2O）、（Ni+Ni3S2）、（Fe+FeS）等多种低熔点共晶成分，这些共晶体将导致两者之间的焊缝容易产生热裂纹。焊缝中Fe质量分数为0.2%~1.1%时，焊缝组织呈粗大的α单相组织，抗裂性很差；随着铁含量的增加，焊缝逐步变为（α+ε）双相组织，特别当Fe质量分数达到10%~43%时，焊缝抗裂性最好[2]。
