异种材料焊接在交通运输、电站锅炉、石化工业及核电厂等行业已被广泛应用,其中奥氏体钢与珠光体钢的异种材料焊接最为常见。然而,珠光体钢与奥氏体钢在进行异种材料焊接时,珠光体钢侧的熔合过渡区内会形成马氏体层,以致异种钢接头的塑形和韧性降低,而且珠光体/奥氏体异种钢接头,在高温环境下长时间服役易发生碳原子的迁移,并且马氏体层的形成也会为碳扩散提供通道,加速碳原子的迁移。通常在高温下服役的珠光体/奥氏体异种钢接头,大都以镍基合金作为填充金属,以显著提高珠光体钢侧熔合过渡区内镍的分布梯度,不仅有利于减小马氏体层的厚度并抑制高温下碳原子的迁移,还能降低异种接头由于膨胀收缩程度不同所形成的热应力。然而,常规的熔焊工艺以镍基合金作为填充金属时,一方面会因焊接热输入过高,导致熔池内形成粗大的单相奥氏体组织,若熔合比控制不当极易造成焊缝区在凝固时开裂,另一方面,镍基合金焊材消耗量大,使得焊接成本大大提高。为此,本课题提出先预置镍基合金片和填丝TIG冷焊熔敷过渡层,来实现对珠光体钢侧熔合过渡区的镍分布梯度进行调控,而后再进行珠光体/奥氏体异种钢的焊接。其中预置镍基合金片工艺为先采用电阻点焊将镍基合金片点焊至15CrMo珠光体钢待焊表面,而后再将点焊有镍基合金片的15CrMo与1Cr18Ni9Ti进行超窄间隙焊接（Ultra-narr ow gap welding,UNGW）,该工艺省去了过渡层堆焊工序,不仅可显著提高15CrMo熔合边界区域的镍分布梯度,而且镍基合金焊材的消耗量显著降低;填丝TIG冷焊熔敷过渡层工艺为先采用填丝TIG冷焊制备出“高镍质量分数+低镍质量分数”结构的过渡层,而后将有过渡层的15CrMo与1Cr18Ni9Ti进行UNGW,该工艺在提高15CrMo熔合边界区域镍分布梯度的同时,低镍质量分数熔敷层可有效防止高镍质量分数熔敷层被熔化,从而可有效避免填充焊缝因镍偏聚而形成凝固裂纹。该课题的研究结果得到如下结论:（1）预置镍基合金片工艺的试验结果表明,当预置的镍基合金片厚度为0.3～0.6mm时,UNGW接头熔合边界附近焊缝区部分位置处以A模式凝固并形成奥氏体胞状晶,而焊缝其它区域的组织仍为以FA模式凝固的细小奥氏体等轴晶及晶内少量枝晶状铁素体组成,并且焊缝中心区域无凝固裂纹形成。而当预置的镍基合金片厚度为0.9～1.2 mm时,焊缝中心区域形成了以A模式凝固的粗大奥氏体柱状枝晶,而在粗大奥氏体柱状枝晶交汇处会析出较多的溶质与杂质,从而形成了凝固裂纹。另外,在15CrMo侧预置厚度为0.6～0.9 mm的镍基合金片可使熔合边界及其附近焊缝区的Ni质量分数提高至11.6%,从而有效增加了该区域碳的活度系数,起到明显抑制高温下碳扩散的效果。（2）填丝TIG冷焊熔敷过渡层工艺的试验结果表明,当采用填丝TIG冷焊制备过渡层时,若先将ERNiCrMo-3焊丝熔敷到15CrMo表面,然后再进行ER309或ER385焊丝的熔敷时,TIG冷焊点状熔池会在后续凝固过程中形成裂纹,即使通过调控工艺及降低热输入也不能避免;若先将ER385熔敷到15CrMo表面,然后再进行ER309焊丝的熔敷时,则不会在ER309熔敷层内形成裂纹。并且“ER385+ER309”的过渡层试样EDS测试表明,其15CrMo熔合边界及其附近熔敷层内的平均镍质量分数可达14.97%,明显高于ER309焊丝的镍质量分数,在高温下也能起到比ER309熔敷层更为明显的抑制碳扩散的作用。此外,带有过渡层的异种钢UNGW接头,焊缝区组织均由以FA模式凝固的细小奥氏体等轴晶及少量枝晶状铁素体组成,且其15CrMo侧HAZ的晶粒较母材更加细小,力学性能更加优良。