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电子束焊有极强的熔透能力，同样板厚下可采用较低的热输入，因此热影响区比电弧焊方法小得多。此外，电子束焊的焊缝两侧熔合区几乎是平行的，焊接变形小。电子束焊的冷却速度很快，这对于大部分金属来说是有利的，但对于高强淬硬材料却是不利的，因为容易导致产生裂纹。
①低碳钢电子束焊 与电弧焊相比，低碳钢易于电子束焊接，焊缝和热影响区晶粒细小。焊接沸腾钢时，应在接头间隙处夹一厚度为0.2～0.3mm的铝箔，以消除气孔。半镇静钢焊接有时也会产生气孔，降低焊接速度、加宽熔池有利于消除气孔。
②低合金钢电子束焊 低合金钢电子束焊的焊接性与电弧焊类似。非热处理强化钢易于用电子束焊进行焊接，接头性能接近退火基体。经热处理强化的钢材，焊接热影响区的硬度会下降，采用焊后回火处理可使其硬度回升。焊接刚性大的工件时，特别是基体金属已处于热处理强化状态时，焊缝易出现裂纹。采用焊前预热、焊后缓冷以及合理选择焊接条件等可以减轻淬硬钢的裂纹倾向。
对于需进行表面渗碳、渗氮处理的零部件，一般应在表面处理前进行焊接。如果必须在表面处理后进行焊接，应先将焊缝区的表面处理层除去。
③不锈钢电子束焊 奥氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢、马氏体不锈钢都可以电子束焊。电子束焊极高的冷却速度有助于抑制奥氏体中碳化物析出，奥氏体、半奥氏体类不锈钢的电子束焊都能获得性能良好的接头，具有较高的抗晶间腐蚀能力。马氏体不锈钢可以在热处理状态下进行电子束焊接，但焊后接头区会产生淬硬的马氏体组织，增加了裂纹敏感性。而且随着含碳量的增加和焊接速度的加快，马氏体的硬度将提高，开裂敏感性也增强。必要时可用散焦电子束预热的方法来加以预防。
①铝及铝合金电子束焊 真空电子束焊用于焊接纯铝及非热处理强化铝合金是一种理想的方法，单道焊接的工件厚度可达到475mm。热影响区小，变形小，不填充焊丝，焊缝纯度高，接头的力学性能与母材退火状态接近。
非热处理强化铝合金容易进行电子束焊，接头性能接近于母材。热处理强化铝合金电子束焊时可能产生裂纹或气孔，接头性能低于母材。可用添加适当成分的填充金属、降低焊接速度、焊后固溶时效等方法来加以改善。对于热处理强化铝合金、铸造铝合金只要焊接工艺参数选择合适，可以明显减少热裂纹和气孔等缺陷。
采用电子束焊接铝及铝合金常用的接头形式有对接、搭接、T形接头，接头装配间隙小于0.1mm。铝及铝合金真空电子束焊接的工艺参数见表3.8。
表3.8 铝及铝合金真空电子束焊接的工艺参数
焊前应对接缝两侧宽度不小于10mm的工件表面用机械和化学方法除油和清除氧化膜。为了防止气孔和改善焊缝成形，对厚度小于40mm的铝板，焊接速度应60～120cm/min。厚度40mm以上的铝板，焊接速度应在60cm/min以下。不同厚度铝合金电子束焊的工艺参数示例见表3.9。
表3.9 不同厚度铝合金电子束焊的工艺参数示例
②铜及铜合金电子束焊 电子束的能量密度和穿透能力比等离子弧还强，利用电子束对铜及铜合金做穿透性焊接有很大的优越性。铜及铜合金电子束焊接时一般不加填充焊丝，冷却速度快、晶粒细、热影响区小，在真空下焊接可以避免接头的氧化，还能对接头除气。铜及铜合金真空电子束焊缝的气体含量远远低于母材，焊缝的力学性能与热物理性能接近于母材。
含Zn、Sn、P等低熔点元素的黄铜和青铜电子束焊时，这些元素的蒸发会造成焊缝合金元素的损失。此时应避免电子束直接长时间聚焦在焊缝处，如使电子束聚焦在高于工件表面的位置，或采用摆动电子束的措施。厚大铜件电子束焊时，会出现因电子束冲击发生熔化金属的飞溅问题，导致焊缝成形变坏。此时可采用散射电子束修饰焊缝的办法加以改善。表3.10是铜及铜合金电子束焊的工艺参数。表3.11是电子束焦点位置与熔深的关系。
表3.10 铜及铜合金电子束焊的工艺参数
表3.11 电子束焦点位置与熔深的关系
铜及铜合金电子束焊接一般采用不开坡口、不留间隙的对接接头，可用穿透式，也可用锁边式（或称镶嵌式）。对一些非受力件接头也可直接采用塞焊接头。
③钛及钛合金电子束焊 钛在高温时会迅速吸收O 2 和N 2 ，从而降低韧性，采用真空电子束焊可获得优质焊缝。与其他熔焊方法相比，真空电子束焊用于焊接钛及钛合金具有独特的优势。首先是真空度通常为10 -3 Pa，污染程度仅为0.0006%，比含量为99.99%的高纯度氩的纯度高出3个数量级，对液态和高温固态金属不会导致污染，焊接接头的氢、氧、氮含量比钨极氩弧焊时低得多。其次，由于真空电子束的能量密度比等离子弧高，焊缝和热影响区很窄，过热倾向相当微弱，晶粒不致显著粗化（表3.12），因而抑制了焊接接头区域的脆化倾向，能够保证良好的力学性能。
表3.12 Ti-6Al-6V-2Sn钛合金电子束焊接头的热影响区宽度和晶粒尺寸
由TC4钛合金电子束焊接头的力学性能（表3.13）可见，采用同质焊丝钨极氩弧焊的TC4钛合金接头，其强度和塑性都比母材低，尤其塑性的下降更为显著，由于焊接冶金和热作用的结果，断裂发生在焊缝或热影响区。而电子束焊接头的断裂发生在母材上，因此真空电子束焊的接头力学性能不逊于母材。
表3.13 TC4钛合金电子束焊接头的力学性能
真空电子束焊比钨极氩弧焊能量密度高，焊缝的深宽比大，几百毫米厚的钛及钛合金板材不开坡口可一次焊成，而且焊缝窄、热影响区小、晶粒细、接头性能好。电子束焊对钛及钛合金薄壁工件的装配要求高，否则焊接中易产生塌陷。为了防止焊缝中出现气孔，焊前要认真清理焊件坡口两侧的油锈，尽量降低母材中的气体来源。对焊缝进行重熔，一次重熔可使直径0.3～0.6mm的气孔完全消失，二次重熔可使更小的气孔明显减少。
防止钛及钛合金电子束焊缺陷的措施：选择合适的焊接工艺参数，使电子束沿焊缝作频率为20～50Hz的纵向摆动，加焊一道修饰焊缝。钛及钛合金电子束焊的工艺参数见表3.14。钛及钛合金电子束焊接头的力学性能见表3.15。
表3.14 钛及钛合金电子束焊的工艺参数
表3.15 Ti-5Al-2.5Sn钛合金电子束焊接头的力学性能
真空电子束焊用于焊接异种材料时，通常有以下两种情况。
①两种材料的熔点接近，这种情况对焊接工艺无特殊要求，可将电子束指向接头中间；如果要求焊缝金属的熔合比不同，以改善组织性能时，可把电子束倾斜一角度而偏于要求熔合比多的母材一边。
②两种材料的熔点相差较大，这种情况下，为了防止低熔点母材熔化流失，可将电子束集中在熔点较高的母材一侧。不让低熔点母材熔化过多而影响焊缝质量，可利用铜护板传递热量，以保证两种母材受热均匀。为了防止焊缝根部未焊透等缺陷，应改变电子束对焊件表面的倾斜角，大多数情况下电子束倾向熔点较低的母材。
在很多情况下，用电子束焊接异种金属时还需要加入中间过渡金属（通常采用箔片）或添加填充金属，见表3.16。
表3.16 电子束焊异种金属时所采用的中间过渡金属
①钢与铝的电子束焊 为了提高钢与铝电子束焊接头的性能，可选用Ag作为中间过渡层，焊接接头的强度可提高到118～157MPa。因为Ag不会与Fe生成金属间化合物，焊接接头试样断裂在铝一侧的母材上。
为了避免产生裂纹，焊缝金属中铝含量超过65%时，能获得充分的共晶组织而不产生裂纹。在焊接工艺上可控制熔合比，使焊缝金属大部分进入共晶区，也可以大大减少焊接裂纹。在焊接过程中，电子束电流过大会使铝熔化量增多，在Fe与Ag的边界处产生Al浓度较高的区域，出现FeAl 2 、FeAl等化合物，使焊缝变脆，接头强度下降，甚至产生裂纹。
②Q235钢与铜的电子束焊 Q235低碳钢与铜可直接进行电子束焊接，但最好采用添加中间过渡层（Ni、Al或Ni-Cu等）的焊接工艺。
③钢与钛的电子束焊 在钢与钛及钛合金的焊接生产中，应用电子束焊较多。钢与钛及钛合金的电子束焊的特点是可获得窄而深的焊缝，而且热影响区很窄。由于是在真空中焊接，避免了钛在高温下吸收氢、氧、氮而使焊缝金属脆化。在电子束焊的焊缝中有可能生成金属间化合物（TiFe、TiFe 2 ），使接头塑性降低，但由于焊缝比较窄（焊缝宽度和熔深之比为1∶3或1∶20），在工艺上加以控制能够减少生成或不生成TiFe和TiFe 2 。因此，钢与钛及钛合金的电子束焊可以获得质量良好的焊接接头。
钢与钛及钛合金的真空电子束焊之前，必须对钛的表面进行清理，即用不锈钢丝刷或用机械加工端面之后进行酸洗，用水冲洗干净。钢与钛及钛合金电子束焊的工艺参数，可参考钛及钛合金电子束焊的工艺参数。例如，12Cr18Ni10Ti不锈钢与钛及钛合金真空电子束焊接时，一般选用Nb和青铜作为填充材料，这些填充材料可使焊缝不出现金属间化合物，不出现裂纹等缺陷，接头强度高且具有一定的塑性。如果不用中间层，将获得塑性低的接头，甚至出现裂纹。这些中间层合金有V+Cu、Cu+Ni、Ag、V+Cu+Ni、Nb和Ta等，用中间层的焊接工艺比较复杂。
④不锈钢与钼的电子束焊 不锈钢与钼可以采用电子束焊，焊接时使电子束焦点偏离开钼的一侧，以调节和控制钼的加热温度。只要焊接表面加工合适和工艺参数适当，熔化的不锈钢就能很好地浸润固态钼的表面，形成具有一定力学性能的接头。
不锈钢与钼焊接接头的强度与塑性取决于接头形式和焊接工艺参数。不锈钢与钼电子束焊的工艺参数及接头性能见表3.17，试验温度为20℃，电子束偏向1Cr18Ni9Ti不锈钢一侧。在拉伸试验和弯曲试验时，试样断裂位置在钼与焊缝金属之间的界面上。
表3.17 不锈钢与钼电子束焊的工艺参数及接头性能
注：括号中的数据为试验平均值。
⑤不锈钢与钨的电子束焊 为了获得满意的焊接接头，必须采取特殊的工艺措施。焊前对不锈钢和金属钨进行认真的清理和酸洗。酸洗溶液的成分为H 2 SO 4 54%+HNO 3 45%+HF 1.0%，酸洗温度为60℃，酸洗时间为30s。酸洗后的母材金属需在水中冲洗并烘干，烘干温度为150℃。焊前还须将被焊接头用酒精或丙酮进行除油和脱水。将清理好的被焊接头装配、定位，然后放入真空室内，并调整好焊机参数和电子束焊枪。
焊接过程中要求真空度在1.33×10 -5 Pa以上。不锈钢与钨真空电子束焊的工艺参数：加速电压为17.5kV，电子束电流为70mA，焊接速度为30m/h。焊后取出焊件并缓冷。待焊件冷至常温时，进行焊接接头检验，发现焊接缺陷及时返修。
一些冶金上不相容的金属可通过填充另一种与两者皆相容的金属薄片来实现电子束焊，例如填夹镍薄片可以使铜与钢或两种不同的铜焊在一起，填夹铝薄片可以使沸腾钢焊在一起，填夹镍基合金可使不锈钢与结构钢焊在一起等。
①铜与铝的电子束焊 铜与铝焊接并带有中间过渡层时，采用电子束焊工艺可获得优良的焊接接头。中间过渡层可采用厚度0.7mm的银薄片。
②锆与铌的电子束焊 锆（Zr）主要用于原子能发电厂、核潜艇及核动力舰船的原子反应堆，也可用于制造反应塔、热交换器等。铌（Nb）是重要的合金钢添加剂，广泛用于冶金、化工、电子和航空航天等领域。锆与铌的热物理性能不同，锆的热导率比铌的热导率小，焊后产生的变形大，在应力作用下易形成裂纹。锆与铌的焊接性差，要获得满意的焊接接头，必须采取合适的焊接方法和工艺措施。
真空电子束焊用于焊接锆与铌的核潜艇产品部件，可获得良好的结果。推荐的焊接工艺参数：电子束焊机型号为EZ-6/100，加速电压为60kV，电子束电流为20～75mA，焊接速度为18～20m/h，电子束偏向熔点高的铌一侧约1～2mm，真空度应达到1.33×10 -4 Pa。采用上述电子束焊工艺可获得接头性能良好的锆与铌的核潜艇部件。
20世纪60年代以来，国外已开始将电子束焊应用到金属-陶瓷封接工艺中，这种方法扩大了选用材料的范围，提高了封接件的气密性和力学性能，满足了多方面的需求。
①陶瓷与金属电子束焊的特点 陶瓷与金属的真空电子束焊是一种很有效的焊接方法，有许多优点，由于是在真空条件下，能防止空气中的氧、氮等污染，有利于陶瓷与活性金属的焊接，焊后的气密性良好。电子束经聚焦能形成很细小的直径，可小到0.1～1.0mm，功率密度可提高到10 7 ～10 9 W/cm 2 。因而电子束穿透力很强，加热面积很小，焊缝熔宽小、熔深很大，熔宽与熔深之比可达（1∶10）～（1∶50）。这样不仅焊接热影响区小，而且应力变形也小可以保证焊后结构件的精度。
陶瓷与金属的真空电子束焊接时，焊件的接头形状有多种形式，合适的接头形式以平对接焊为最好。也可以采用搭接或套接，工件之间的装配间隙应控制在0.02～0.05mm，不能过大，否则可能产生未焊透等缺陷。
陶瓷与金属真空电子束焊机，由电子光学系统（包括电子枪和磁聚焦、偏转系统）、真空系统、工作台及传动机构、电源及控制系统组成。电子光学系统是获得高能量密度电子束的关键，配以稳定、调节方便的电源系统后，能保证电子束焊接的工艺稳定性。电子束焊枪的加速电压有高压型（1100kV以上）、中压型（40～60kV）和低压型（15～30kV），对于陶瓷与金属的焊接，最合适的是采用高真空度低压型焊枪。陶瓷与金属电子束焊的缺点是设备复杂，对焊接工艺要求很严格，生产成本较高。
②陶瓷与金属电子束焊的工艺过程
a.把焊件表面处理干净，将工件放在预热炉内进行预热。
b.当真空室的真空度达到10 -2 Pa之后，开始用W丝热阻炉对工件进行预热和加热，在30min内可由室温上升到1600～1800℃。
c.在预热恒温下，让电子束扫射被焊工件的金属一侧，开始焊接。
d.焊后降温退火，预热炉要在10min之内使电压降到零值，使焊件在真空炉内自然冷却1h以后才能出炉。
电子束焊的主要工艺参数：加速电压、电子束电流、工作距离（被焊工件至聚焦筒底的距离）、聚焦电流和焊接速度。陶瓷与金属真空电子束焊的工艺参数对接头质量影响很大，尤其对焊缝熔深和熔宽的影响更加敏感。选择合适的工艺参数可以使焊缝形状、接头强度、气密性等达到设计要求。
例如，氧化铝陶瓷（85%、95%Al 2 O 3 ）、高纯度Al 2 O 3 陶瓷之间的电子束焊接时，选择功率3kW，加速电压150kV，最大电子束电流20mA，用电子束聚焦直径0.25～0.27mm的高压电子束焊机直接进行焊接，可获得良好的焊接质量。
高纯度Al 2 O 3 陶瓷与难熔金属（W、Mo、Nb、Fe-Co-Ni合金）电子束焊接时，也可采用上述工艺参数用高压电子束焊机进行焊接。还可用厚度0.5mm的Nb片作为中间过渡层，进行两个高纯度Al 2 O 3 陶瓷对接接头的电子束焊接。也可以用直径1.0mm的金属钼针与氧化铝陶瓷实行电子束焊接。
陶瓷与金属的真空电子束焊接，多用于难熔金属（W、Mo、Ta、Nb等）与陶瓷的焊接，而且要使陶瓷的线胀系数与中间金属的线胀系数相近，达到匹配性的焊接要求。由于电子束的加热斑点很小，可以集中在一个非常小的面积上加热，只要采取焊前预热、焊后缓慢冷却以及接头形式合理设计等措施，就可以获得合格的焊接接头。
③陶瓷与金属电子束焊应用示例 在石油化工等部门使用的一些传感器需要在强烈浸蚀性的介质中工作。这些传感器常常选用氧化铝系列的陶瓷作为绝缘材料，导体选用18-8不锈钢。不锈钢与陶瓷之间应有可靠的连接，焊缝必须耐热、耐蚀、牢固可靠和致密不漏。
陶瓷是一根长度15mm、外径10mm、壁厚3mm的管子。陶瓷管套在不锈钢管之中，陶瓷与不锈钢管之间采用动配合。陶瓷管两端各留有一个0.3～1.0mm的加热膨胀间隙，防止加热时产生很大的切应力。采用真空电子束焊进行18-8不锈钢管与陶瓷管的焊接，接头为搭接焊缝，工艺参数如表3.18所示。
表3.18 18-8不锈钢与陶瓷真空电子束焊的工艺参数
18-8不锈钢与陶瓷电子束焊的工艺步骤如下。
a.焊前将18-8不锈钢和陶瓷管分别进行仔细清整和酸洗，去除表面油污及氧化物杂质，然后以40～50℃/min的加热速度将工件加热到1200℃，保温4～5min，然后关掉预热电源，以便陶瓷管预热均匀。
b.对工件的其中一端进行电子束焊，焊接速度均匀。因陶瓷的熔点高，所以焊接时电子束应偏离接头中心线一定距离（偏向陶瓷一侧）。距离大小根据陶瓷的熔点确定，两种母材熔点相差越大，偏向陶瓷一侧的偏离距离越大。
c.第一道焊缝焊好后，要重新将工件加热到1200℃，以防止产生裂纹。然后才能进行第二道焊缝的焊接。
d.接头全部焊完后，以20～25℃/min的冷却速度随炉缓冷。冷却过程中由于收缩力的作用，陶瓷管中首先产生轴向挤压力。所以工件要缓慢冷却到300℃以下时才可以从加热炉中取出在空气中缓冷，以防挤压力过大，挤裂陶瓷。
e.对焊后接头进行质量检验，如发现焊接缺陷，应重新焊接，直至质量合格。
高速钢中含有W、Mo、V、Co等合金元素，这些合金元素的总含量超过10%。用高速钢制成的刀具和钻头，在切削和钻削过程中比一般低合金工具钢的刀具和钻头更加锋利（俗称“锋钢”）。弹簧钢具有较高的屈服强度和良好的疲劳强度，在冲击、震动或长期的周期性交变应力条件下工作。生产中应用的双金属机用锯条，就是高速钢与弹簧钢采用真空电子束焊接而成的。双金属锯条刃部一般采用的高速钢为W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等；锯条背部采用的弹簧钢为65Mn、60Si2CrA、60Si2MnA等。
高速钢与弹簧钢电子束焊的工艺步骤如下。
①焊前准备 焊前认真清理两种母材金属表面的氧化物、铁锈及油污等。
②合理确定锯条毛坯尺寸 双金属机用锯条的毛坯尺寸见表3.19。
表3.19 双金属机用锯条的毛坯尺寸
③真空电子束焊接设备 一般选择电子束焊机的最高加速电压为150kV，最大电子束电流为200mA，焊接真空室的真空度为1.33×10 -4 Pa。
④技术要求及焊接工艺参数 焊接时要求焊接速度为3～5cm/s，焊缝正面宽度小于1.0mm，异质焊缝背面宽度大于0.3mm，锯条焊后的变形量不大于1.0mm。另外，要保证焊缝中无气孔、裂纹、未焊透等缺陷，要求焊接废品率不得超过3%。推荐的高速钢与弹簧钢双金属机用锯条电子束焊的工艺参数见表3.20。
表3.20 高速钢与弹簧钢机用锯条电子束焊的工艺参数
难熔金属中的铼、钽、铌、锆可以用电子束焊进行焊接，钼和钨则很难用电子束焊进行焊接，特别是在有拘束的条件下很容易出现裂纹。难熔金属与其他合金的电子束焊也非常困难，能否有效地焊接在一起取决于它们的熔点、热导率、线胀系数等物理性能差异及能否生成金属间化合物，后者往往是很脆的。
TiAl金属间化合物是一种室温塑性差的材料，但通过Cr、Mn、V、Mo等元素的合金化和控制组织，使其形成一定比例和形态的（γ+α 2 ）两相组织，可使其室温伸长率提高到2%～4%。因此，TiAl都设计成室温具有（γ+α 2 ）的层片状组织，α 2 呈薄片状，穿越γ晶粒。这种双相组织是在冷却过程中通过α→（γ+α 2 ）的共析反应获得的。
在Ti-Al48合金中，在1130～1375℃高温范围γ相转变为α相，但冷却过程中α相转变为γ相非常快。将Ti-Al48-Cr2-Nb2合金由1400℃的α相区淬火，导致向γ相的块状转变，只有在缓冷时才能获得层片状组织。因此，焊接时较快的冷却速度将使TiAl合金的理想组织状态受到破坏，恢复原来的脆性，甚至产生裂纹。
采用电子束焊焊接厚度10mm的Ti-Al48-Cr2-Nb2合金时，预热750℃可使焊缝转变为层片状组织，但不预热焊快速冷却时，焊缝主要以块状转变。在这种高冷却速度的条件下，焊缝极易开裂，因此必须严格控制焊接热过程。TiAl合金存在氢脆问题，由于目前所用的焊接方法都是低氢的，因此氢并没有成为一个突出问题。
对TiAl合金电子束焊的裂纹敏感性进行研究，所用材料为TiB 2 颗粒强化的Ti-Al48合金，所含强化相TiB 2 的体积分数为6.5%，组织为层片状（γ+α 2 ）的晶团、等轴α 2 和γ晶粒以及短而粗的TiB 2 颗粒。电子束焊的工艺参数和热影响区冷却速度见表3.21。
表3.21 电子束焊的工艺参数及热影响区冷却速度
冷却速度对热影响区裂纹倾向的影响如图3.8所示，当热影响区冷却速度低于300K/s时裂纹不敏感；冷却速度超过300K/s后，裂纹敏感性随冷却速度的增加呈直线增加。冷却速度超过400K/s时产生横向大裂纹，并可能扩展到两侧母材中。从这类裂纹的断口形貌看，没有热裂纹的迹象，属于固态冷裂纹。
图3.8 冷却速度对热影响区裂纹率的影响（由1400℃
用电子束焊焊接TiAl合金时，冷却速度是影响焊接裂纹的主要因素。研究表明，当焊接速度为6mm/s时，防止裂纹产生所必需的预热温度为250℃（图3.9）。
图3.9 预热温度对裂纹率的影响（焊接速度为
采用高能量输入的电子束焊接Fe 3 Al合金，试验结果表明，焊后放置6个月的Fe 3 Al合金薄板试样，经过X射线无损探伤检测确认无裂纹和缺陷，实际探测精度为0.034mm。在焊接过程中不产生热裂纹，又因为焊接在真空中进行，H和O原子的浓度很低，抑制了氢的作用，焊后也不产生延迟裂纹（表3.22）。
表3.22 真空电子束焊接速度对焊接裂纹的影响
电子束焊接Fe-28Al-5Cr-0.5Nb-0.1C合金的熔合区组织细化，焊缝组织为宽度很窄的柱状晶组织，沿热传导方向生长，热影响区窄，局部温度梯度较大，焊缝组织较钨极氩弧焊焊缝细化，控制焊接速度在2cm/s以下，几种Fe 3 Al合金均没有裂纹出现。焊接速度0.42cm/s时，显微硬度从焊缝、熔合区过渡到热影响区无明显变化，也没有明显的脆硬相生成。室温拉伸和弯曲时的断裂均发生在母材部位，抗拉强度和抗弯强度较高，焊缝力学性能没有明显弱化。
采用电子束焊不仅可以成功地焊接固溶强化型高温合金，也可以焊接用电弧焊很难焊的沉淀强化型高温合金。焊前状态最好是固溶状态或退火状态。对某些液化裂纹敏感的合金应采用较小的焊接热量输入，应调整焦距，减少焊缝弯曲部位的过热。
①接头形式 高温合金电子束焊接头可以采用对接、角接、端接、卷边接，也可以采用丁字接和搭接形式。推荐采用平对接、锁底对接和带垫板对接形式。接头的对接端面不允许有裂纹、压伤等缺陷，边缘应去毛刺，保持棱角。端面加工的粗糙度为 Ra ≤3.2μm。锁底对接的清根形式及尺寸见图3.10。
图3.10 锁底对接接头清根形状及尺寸
②焊接工艺特点 焊前对有磁性的工作台及装配夹具均应退磁处理，要求磁通量密度不大于2×10 4 T。焊接件应仔细清理，表面不得有油污、氧化物等杂质。经存放或运输的零件，焊前还需要用绸布蘸丙酮擦拭焊接处。零件装配应使接头紧密配合和对齐，局部间隙不超过0.08mm或材料厚度的0.05倍，错位不大于0.75mm。采用压配合的锁底对接时，过盈量一般为0.02～0.06mm。
装配好的焊接件先进行定位焊。定位焊点位置应布置合理以保证装配间隙不变。定位焊点应无焊接缺陷，且不影响其后的电子束焊接。对冲压的薄板焊接件，定位焊更为重要，焊点布置应紧密、对称、均匀。焊接工艺参数根据母材、工件厚度、接头形式和技术要求确定。推荐采用低热量输入和小焊接速度的工艺。表3.23列出两种高温合金电子束焊的工艺参数示例。
表3.23 高温合金电子束焊的工艺参数示例
③焊接缺陷及防止 高温合金电子束焊的焊接缺陷主要是热影响区液化裂纹及焊缝中的气孔、未熔合等。热影响区液化裂纹大多分布在焊缝钉头转角处，并沿熔合线延伸。形成裂纹的概率与母材裂纹敏感性、工艺参数和焊接件的刚度有关。
防止焊接裂纹的措施：采用含杂质低的优质母材，减少晶界的低熔点相；采用较低的焊接热量输入，防止热影响区晶粒粗大和晶界局部液化；控制焊缝形状，减小应力集中；必要时填加抗裂性好的合金焊丝。焊缝中的气孔与母材纯净度、表面粗糙度、焊前清理有关，非穿透焊接时容易在根部形成长气孔。防止气孔的措施：焊前检验，在焊接端面附近不应有气孔、缩孔、夹杂等缺陷；提高端面的加工精度；限制焊接速度；在允许的条件下采用重复焊接的方法。
电子束的偏移容易导致未熔合和咬边缺陷。防止措施：保证零件表面与电子束轴线垂直；对夹具进行完全退磁，防止残余磁性使电子束产生横向偏移，形成偏焊现象；调整电子束的聚焦位置。焊缝下凹缺陷可以采用双凸肩接头形式和填加焊丝的措施弥补。
④焊接接头性能 高温合金电子束焊接头的力学性能较高，焊态下接头强度系数可达95%左右，焊后经时效处理或重新固溶时效处理接头强度可与母材相当。接头塑性不理想，仅为母材的69%～77%（焊态），时效处理后可达母材的81%～84%。表3.24列出几种高温合金电子束焊接头的力学性能。
表3.24 几种高温合金电子束焊接头的力学性能
注：括号内的百分数表示焊缝的强度系数或塑性系数。
电子束焊具有加热及冷却速度快、熔池小且存在时间短等特点，这对金属基复合材料的焊接有利。但是由于熔池的温度高，焊接SiC p /Al或SiC w /Al复合材料时很难避免SiC与Al基体间的反应。
电子束焊与激光焊的加热机制不同，电子束可对基体金属及增强相均匀加热，因此适当控制焊接参数可将界面反应控制在很小的程度上。由于电子束的冲击作用以及熔池的快速冷却，焊缝中的颗粒非常均匀。用这种方法焊接SiC颗粒增强的Al-Si基复合材料时效果较好，由于基体中的Si含量高，界面反应更容易抑制。电子束焊用于Al 2 O 3 颗粒增强的Al-Mg基或Al-Mg-Si基复合材料的焊接也可获得较好的效果。