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1、4.3 4.3 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接4.3.1 4.3.1 材料的焊接性材料的焊接性 焊接性是材料在限定的施工条件下焊接性是材料在限定的施工条件下焊成按规定设计要求的构件，并满足预焊成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的实力。定服役要求的实力。1.1.材料焊接性的影响因素材料焊接性的影响因素:（1 1）材料的化学成分：）材料的化学成分：1 1）在）在FeFeC C合金中，随含合金中，随含C C量的增加，量的增加，焊接性下降；焊接性下降；2 2）非铁合金的焊接性一般均较差。）非铁合金的焊接性一般均较差。（2 2）焊接方法）焊接方法:同种材料接受不同的焊接方法，材料的焊同种材
2、料接受不同的焊接方法，材料的焊接性差别很大。接受埋弧焊、等离子弧焊、激接性差别很大。接受埋弧焊、等离子弧焊、激光焊等方法时，焊接性较好。光焊等方法时，焊接性较好。例如：焊接难熔金属，异种材料时，若接受例如：焊接难熔金属，异种材料时，若接受手工电弧焊、气体爱护焊等较困难，但接受等手工电弧焊、气体爱护焊等较困难，但接受等离子弧焊、激光焊等可获得良好的接头。离子弧焊、激光焊等可获得良好的接头。（3 3）焊接材料）焊接材料:指焊条、焊丝、焊剂和气体等。指焊条、焊丝、焊剂和气体等。例如：选用碱性焊条，例如：选用碱性焊条，焊缝力学性能比选用酸性焊条要高。焊缝力学性能比选用酸性焊条要高。（4 4）焊接结构类
3、型）焊接结构类型:焊件结构越困难或板厚越大，焊接性就越差。焊件结构越困难或板厚越大，焊接性就越差。（5 5）服役要求（运用要求）服役要求（运用要求）:焊接运用要求不高时，焊接性好些。焊接运用要求不高时，焊接性好些。2.2.焊接性的评价焊接性的评价:（1 1）估算法：）估算法：1 1）碳当量法：即把钢中合金元素（包括碳）碳当量法：即把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量，作为评的含量按其作用换算成碳的相当含量，作为评价钢材焊接性的一种参考指标。价钢材焊接性的一种参考指标。国际焊接学会举荐的公式：国际焊接学会举荐的公式：式中式中 碳当量（）；碳当量（）；（）、（）、（）（）碳、锰
4、等相应碳、锰等相应成分的质量分数（）。成分的质量分数（）。A U T SCECE值愈大，焊接性愈差。值愈大，焊接性愈差。CE CE0.4%0.4%时，焊接性能良好。时，焊接性能良好。淬硬、冷裂倾向不大，不需特殊的工艺措淬硬、冷裂倾向不大，不需特殊的工艺措施。施。CE=0.4%CE=0.4%0.6%0.6%时，焊接性能较差。时，焊接性能较差。淬硬、冷裂倾向明显，需确定的工艺措施。淬硬、冷裂倾向明显，需确定的工艺措施。（焊前预热、焊后（焊前预热、焊后缓冷）缓冷）CE CE0.6%0.6%时，焊接性能很差。时，焊接性能很差。淬硬、冷裂倾向严峻，需严格的工艺措淬硬、冷裂倾向严峻，需严格的工艺措施。施。
5、（焊前较高温度的预热，焊后缓冷并进行去应力退（焊前较高温度的预热，焊后缓冷并进行去应力退火）火）2 2）冷裂纹敏感系数法）冷裂纹敏感系数法P PWW考虑了板厚、焊缝氢量的影响。考虑了板厚、焊缝氢量的影响。式中式中 Pw Pw_冷裂纹敏感系数；冷裂纹敏感系数；(C)(C)、(Mn)(Mn)等等_碳、锰等相应成分的碳、锰等相应成分的 质量分数质量分数(%)(%)；H H_100100克焊缝金属中扩散氢的含量克焊缝金属中扩散氢的含量(Ml)(Ml)；h h _材料板厚材料板厚(mm)(mm)。防止裂纹要求的最低预热温度防止裂纹要求的最低预热温度TpTp：Tp=1440Pw-392 Tp=1440Pw
6、-392（）PwPw值越大（反映材料焊接性差）值越大（反映材料焊接性差），预热温度预热温度TpTp越高。越高。（2）焊接性试验：）焊接性试验：即评定母材焊接性的试验。即评定母材焊接性的试验。如焊接裂纹试验接头、力学性能试验、如焊接裂纹试验接头、力学性能试验、接头耐腐蚀性能试验等。接头耐腐蚀性能试验等。常用金属材料的焊接性能常用金属材料的焊接性能材料种类材料种类焊接性焊接性主要焊法主要焊法工艺措施工艺措施低碳钢低碳钢良好良好所有方法所有方法 一般不需，只有一般不需，只有焊厚大构件或在焊厚大构件或在0 0以下低温环境中焊以下低温环境中焊接时，应适当预热接时，应适当预热低合金低合金结构钢结构钢低强度
7、低强度良好良好手弧、埋弧、手弧、埋弧、电渣、电渣、COCO2 2高强度高强度较差较差手弧、埋弧、手弧、埋弧、电渣、电渣、Ar+COAr+CO2 2焊前需预热，重要焊前需预热，重要件焊后去应力退火件焊后去应力退火中碳钢中碳钢较差较差手弧、埋弧、手弧、埋弧、气焊等气焊等 焊前预热，焊前预热，焊后缓冷焊后缓冷高碳钢高碳钢很差很差手弧、埋弧、手弧、埋弧、气焊等气焊等 焊前预热，焊前预热，焊后缓冷并热处理焊后缓冷并热处理材料种类材料种类焊接性焊接性主要焊法主要焊法工艺措施工艺措施不不锈锈钢钢奥氏体奥氏体良好良好 氩弧焊、氩弧焊、手弧、埋弧手弧、埋弧不需不需马氏体马氏体铁素体铁素体较差较差焊前预热，焊后缓
8、焊前预热，焊后缓冷，有时需热处理冷，有时需热处理铜、铝、钛铜、铝、钛等有色金属等有色金属较差较差氩弧焊、气焊、氩弧焊、气焊、电阻焊、钎焊电阻焊、钎焊 厚板需焊前预热厚板需焊前预热铸铁铸铁极差极差（只焊补（只焊补）手弧焊、手弧焊、气焊（薄壁）气焊（薄壁）重要件、复杂件重要件、复杂件 焊焊前预热，焊后缓冷前预热，焊后缓冷（续表）（续表）4.3.2 4.3.2 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接1.1.碳钢的焊接碳钢的焊接低碳钢的焊接低碳钢的焊接 低碳钢的低碳钢的.，焊接性良好，焊接性良好应用：应用：一般的工程结构和强度要求不高的机器零件一般的工程结构和强度要求不高的机器零件中碳钢的焊接：中碳钢的
9、焊接：中碳钢的一般为中碳钢的一般为.，焊接性较差，焊接接头易产生淬硬组织和裂纹焊接性较差，焊接接头易产生淬硬组织和裂纹改善焊接性的措施：改善焊接性的措施：预热和后热；预热和后热；选用低氢型焊条或碱度较多的焊剂；选用低氢型焊条或碱度较多的焊剂；运用小电流、低速焊和多层焊；运用小电流、低速焊和多层焊；焊后应当马上进行热处理。焊后应当马上进行热处理。高碳钢的焊接：高碳钢的焊接：高碳钢的高碳钢的.，焊接性更差。，焊接性更差。措施：接受更高的预热温度和更严格的工艺措施。措施：接受更高的预热温度和更严格的工艺措施。应用：工具、模具的修补。应用：工具、模具的修补。低合金钢结构低合金钢结构强度级别低的低合金钢
10、的焊接强度级别低的低合金钢的焊接当当S=295390MpaS=295390Mpa，CECE0.4%0.4%时，时，焊接性较好。焊接性较好。强度级别较高的低合金钢的焊接：强度级别较高的低合金钢的焊接：当当S=440540MpaS=440540Mpa，CECE：0.40.6%0.40.6%时，时，焊接性较差。焊接性较差。实行措施：实行措施：预热和后热预热和后热接受碱性焊条碱度较高的焊剂接受碱性焊条碱度较高的焊剂 焊后需进行去应力退火或高温回火焊后需进行去应力退火或高温回火耐热钢的焊接：耐热钢的焊接：焊接性一般均较差焊接性一般均较差措施：措施：焊前清理；焊前清理；预热和后热；预热和后热；选用低氢型焊
11、条或碱度较高的焊剂；选用低氢型焊条或碱度较高的焊剂；焊后热处理。焊后热处理。.不锈钢的焊接：不锈钢的焊接：焊接性一般均较差。焊接性一般均较差。措施：措施：接受高纯焊接材料；接受高纯焊接材料；选用高碱度焊剂或低氢型焊条；选用高碱度焊剂或低氢型焊条；焊接时须接受热量集中的焊法、小的热输入、焊接时须接受热量集中的焊法、小的热输入、低的层间温度，以削减热影响区的受热程度；低的层间温度，以削减热影响区的受热程度；焊后热处理。焊后热处理。铸铁的焊接：铸铁的焊接：焊接时易产生裂纹、白口及淬硬组织，焊接时易产生裂纹、白口及淬硬组织，故焊接性较差。需实行确定的工艺措施。故焊接性较差。需实行确定的工艺措施。常用的
12、焊接方法有：常用的焊接方法有：异质焊缝冷焊：异质焊缝冷焊：即选用焊缝为非铸铁型组织的焊条；以防止出即选用焊缝为非铸铁型组织的焊条；以防止出现白口组织和裂纹。现白口组织和裂纹。常用焊条电弧焊，通常不预热。常用焊条电弧焊，通常不预热。应用：纯镍铸铁焊条仅用于机床导轨面；应用：纯镍铸铁焊条仅用于机床导轨面；碳钢铸铁焊条只能用于焊补铸铁件的非加工面。碳钢铸铁焊条只能用于焊补铸铁件的非加工面。同质焊缝热焊：同质焊缝热焊：即选用焊缝为铸铁型的焊条或焊丝，焊前即选用焊缝为铸铁型的焊条或焊丝，焊前将铸件整体或局部预热至将铸件整体或局部预热至550650，且焊，且焊时温度不低于时温度不低于400。常用焊条电弧焊
13、和气焊，焊后需去应力退火。常用焊条电弧焊和气焊，焊后需去应力退火。优点：有效地防止白口、淬硬组织及裂纹，接优点：有效地防止白口、淬硬组织及裂纹，接头切削加工性好。头切削加工性好。缺点：成本高，生产效率低，劳动条件差。缺点：成本高，生产效率低，劳动条件差。应用：用于形态困难、刚性大且焊后需切削加应用：用于形态困难、刚性大且焊后需切削加工的重要铸件。工的重要铸件。非铁金属的焊接非铁金属的焊接铝及铝合金铝及铝合金工业纯铝和非热处理强化的变形铝合金，工业纯铝和非热处理强化的变形铝合金，焊接性较好。焊接性较好。可热处理强化变形铝合金和铸造铝合金，可热处理强化变形铝合金和铸造铝合金，焊接性较差。焊接性较差
14、。焊接的主要困难：焊接的主要困难：极易生成熔点高、密度大的氧化物使焊缝产极易生成熔点高、密度大的氧化物使焊缝产生未熔合或夹渣缺陷；生未熔合或夹渣缺陷；易产生内应力、变形和裂纹；易产生内应力、变形和裂纹；易使焊缝产生气孔；易使焊缝产生气孔；所含的低沸点合金元素焊接时极易蒸发、烧所含的低沸点合金元素焊接时极易蒸发、烧损；损；铝的热导率和热容量大，焊接时热损失大等。铝的热导率和热容量大，焊接时热损失大等。焊接时留意事项：焊接时留意事项：尽量选用能量集中的强热源；尽量选用能量集中的强热源；焊丝成分一般应与母材相同或相近；焊丝成分一般应与母材相同或相近；焊前清理焊丝和焊件；焊前清理焊丝和焊件；板厚较大或气温较低时需预热。板厚较大或气温较低时需预热。铜及铜合金铜及铜合金:焊接性较差。焊接性较差。主要困难主要困难:易引起热裂纹；易引起热裂纹；易生成气孔；易生成气孔；易引起内应力、变形和裂纹；易引起内应力、变形和裂纹；易产生未熔合、未焊透等缺陷。易产生未熔合、未焊透等缺陷。留意事项留意事项:熔焊时焊丝成分一般应于母材成分相近；熔焊时焊丝成分一般应于母材成分相近；焊接热输入宜大，必要时进行去应力退火。焊接热输入宜大，必要时进行去应力退火。