各种材料的焊接性能[古柏特选]

1、金属材料的焊接性能（1）焊接性能良好的钢材主要有：低碳钢（含碳量0.25）； 低合金钢（合金元素含量13、含碳量3、含碳量0.18）。（2）焊接性能一般的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量1、含碳量0.250.35）； 低合金钢（合金元素含量3、含碳量0.30）；不锈钢（合金元素含量1325、含碳量0.18）（3） 焊接性能较差的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量1、含碳量0.350.45）； 低合金钢（合金元素含量13、含碳量0.300.40）； 不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.20）。（4）焊接性能不好的钢材主要有： 中、高碳钢（合金元素含量0.45）； 低合金钢（合金元素含量13、含

2、碳量0.40）； 不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.300.40）。 焊条和焊丝选择的基本要点如下： 同类钢材焊接时选择焊条主要考虑以下几类因素： 考虑工件的物理、机械性能和化学成分；考虑工件的工作条件和使用性能； 考虑工件几何形状的复杂程度、刚度大小、焊接坡口的制备情况和焊接部位所处的位置等；考虑焊接设备情况；考虑改善焊接工艺和环保；考虑成本。 异种钢材和复合钢板选择焊条主要考虑以下几类焊接情况： 一般碳钢和低合金钢间的焊接；低合金钢和奥氏体不锈钢之间的焊接；不锈钢复合钢板的焊接。 焊条和焊丝的选择参数查阅机械设计手册中焊条和焊丝等章节和焊条分类及型号（GB 980-76）、焊条的性能和用

3、途（GB 980984-76）等有关国家标准。#15CrMoR的换热器的热处理工艺*当板厚超过筒体内径的3时，卷板后壳体须整体热处理。*15CrMoR焊接性能良好。手工焊用E5515-B2（热307）焊条，焊前预热至200-250（小口径薄壁管可不预热），焊后650-700回火处理。自动焊丝用H13CrMoA和焊剂250等。#压力容器用钢的基本要求 压力容器用钢的基本要求：较高的强度,良好的塑性、韧性、制造性能和与相容性。改善钢材性能的途径：化学成分的设计,组织结构的改变,零件表面改性。本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。 一、化学成分 钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。1、碳:

4、碳含量增加时，钢的强度增大，可焊性下降，焊接时易在热影响区出现裂纹。因此压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。 2、钒、钛、铌等：在钢中加入钒、钛、铌等元素，可提高钢的强度和韧性。3、S、P是钢中最主要的有害元素:硫能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低。磷能提高钢的强度，但会增加钢的脆性，特别是低温脆性。将硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高钢材的纯净度，可提高钢材的韧性、抗应变时效性能、抗回火脆化性能、抗中子辐照脆化能力和耐腐蚀性能。因此，与一般结构钢相比，压力容器用钢对硫、磷、氢等有害杂质元素含量的控制更加严格。例如，中国压力容器用钢的硫和磷含量分别应低于0.020%

5、和0.030%。随着冶炼水平的提高，目前已可将硫的含量控制在0.002%以内。化学成分对热处理也有决定性的影响，如果对成分控制不严，就达不到预期的热处理效果。二、力学性能材料的力学行为由于载荷（如载荷种类、作用方式等）和应力状态的不同，以及钢材在受力状态下它所处的工作环境的不同，钢材受力后所表现出的不同行为，称为材料的力学行为。钢材的力学行为，不仅与钢材的化学成分、组织结构有关，而且与材料所处的应力状态和环境有密切的关系。力学性能决定力学行为。 钢材的力学性能主要是表征强度、韧性和塑性变形能力的判据，是机械设计时选材和强度计算的主要依据。a、压力容器设计中，常用的强度判据：包括抗拉强度b,屈服

6、点s,持久极限,蠕变极限,疲劳极限-1。b、压力容器设计中，常用的塑性判据：断后伸长率5,断面收缩率。c、压力容器设计中，常用的韧性判据：冲击吸收功Akv,韧脆转变温度,断裂韧性。韧性:临界裂纹尺寸的大小主要取决于钢的韧性和拉伸应力。如果钢的韧性高，压力容器所允许的临界裂纹尺寸就越大，安全性也越高。为防止发生脆性断裂和裂纹快速扩展，压力容器常选用韧性好的钢材。Akv: 夏比V型缺口冲击吸收功Akv，能较好地反映材料的韧性，与断裂韧性有较好的数值联系，世界各国压力容器规范标准都对Akv提出了要求。如16MnR钢板，要求在00C时的横向（指冲击试件的取样方向）Akv不小于31J。当使用温度低于或等

7、于-200C时，需要考虑低温冲击韧性，并根据应力水平、设计温度和厚度，确定夏比V型缺口冲击试验温度和Akv的指标。 三、制造工艺性能 冷加工的要求 制造过程中进行冷卷、冷冲压加工的零部件要求钢材有良好的冷加工成型性能和塑性，其断后伸长率5应在1520%以上。为检验钢板承受弯曲变形能力，一般应根据钢板的厚度，选用合适的弯心直径，在常温下做弯曲角度为1800的弯曲实验。试样外表面无裂纹的钢材方可用于压力容器制造。焊接的要求可焊性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。钢材的可焊性主要取决于它的化学成份。碳其中影响最大的是含碳量。含碳量愈低，愈不易产生裂纹,可焊性愈好。合金元素影响通常

8、是用碳当量Ceq来表示。国际焊接学会所推荐的公式为: 中国“锅炉压力容器制造许可条件”中的公式为: 式中的元素符号表示该元素在钢中的百分含量。一般认为，Ceq 小于0.4%时，可焊性优良；Ceq 大于0.6%时，可焊性差。中国目前对压力容器用钢尚未规定碳当量要求，但上述计算碳当量的公式对分析焊接裂缝的敏感性具有一定的参考价值。按上式计算的碳当量不得大于0.45%。 #压力容器焊接中防止冷裂纹的措施有哪些*根据冷裂纹产生的原因，避免出现淬火组织，减少氢的来源，使熔化金属中的氢有机会逸出，是防止和减少出现冷裂纹的原则。具体可采用下述措施。 （1）严格控制焊接材料 一般焊接淬火倾向较大的钢种多选用低

9、氢型焊条，个别情况下亦可选用奥氏体电焊条。焊前要仔细烘干焊条。控制焊接材料中的含氢量在0.001%0.005%以下。 （2）采用合适的焊接工艺及规范应尽量采用小电流多层焊。采用大电流虽然具有降低近缝区冷却速度的作用，但易过热，而粗晶组织反而增加了淬火的倾向，促进冷裂。 1）焊前进行预热。焊前预热这不仅能降低冷却速度，防止产生淬火组织，另外也有除氢处理的作用。根据钢种不同，预热温度可在100300之间。 2）焊后保温缓冷。工件焊完后立即用石棉布或石棉灰盖上，以减慢冷却速度防止淬火。对结构比较复杂，而钢种又易淬火的工件，除采取上述措施外，有时还要及时进行焊后热处理，以消除应力、脆化相和除氢。#不锈

10、钢焊接要点及注意事项不锈钢焊接要点及注意事项1.采用垂直外特性的电源，直流时采用正极性（焊丝接负极） 2.一般适合于6mm以下薄板的焊接，具有焊缝成型美观，焊接变形量小的特点 3.保护气体为氩气，纯度为99.99%。当焊接电流为50150A时，氩气流量为810L/min，当电流为150250A时，氩气流量为1215L/min。 4.钨极从气体喷嘴突出的长度，以45mm为佳，在角焊等遮蔽性差的地方是23mm，在开槽深的地方是56mm，喷嘴至工作的距离一般不超过15mm。 5.为防止焊接气孔之出现，焊接部位如有铁锈、油污等务必清理干净。 6.焊接电弧长度，焊接普通钢时，以24mm为佳，而焊接不锈钢

11、时，以13mm为佳，过长则保护效果不好。 7.对接打底时，为防止底层焊道的背面被氧化，背面也需要实施气体保护。 8.为使氩气很好地保护焊接熔池，和便于施焊操作，钨极中心线与焊接处工件一般应保持8085角,填充焊丝与工件表面夹角应尽可能地小，一般为10左右。 9.防风与换气。有风的地方，务请采取挡网的措施，而在室内则应采取适当的换气措施。 不锈钢MIG焊要点及注意事项 1.采用平特性焊接电源，直流时采用反极性（焊丝接正极） 2.一般采用纯氩气（纯度为99.99%）或Ar+2%O2,流量以2025L/min为宜。 3.电弧长度，不锈钢的MIG焊接，一般都在喷射过渡的条件下来施焊，电压要调整到弧长在

12、46mm的程度。 4.防风。MIG焊接容易受到风的影响，有时微风而产生气孔，所以风速在0.5m/sec以上的地方，都应当采取防风措施。 不锈钢药芯焊丝焊接要点及注意事项 1.采用平特性焊接电源，直流焊接时采用反极性。使用一般的CO2焊机就可以施焊，但送丝轮的压力请稍调松。 2.保护气体一般为二氧化碳气体，气体流量以2025L/min较适宜。 3.焊嘴与工件间的距离以1525mm为宜。 4.干伸长度，一般的焊接电流为250A以下时约15mm，250A以上时约2025mm较为合适。#焊接裂纹：铸铁焊接时出现的裂纹可分为冷裂纹和热裂纹两类。1、冷裂纹（1）焊缝中的冷裂当焊缝为铸铁型时，较易出现这种裂

13、纹。当采用异质焊接材料焊接，使焊缝成为奥氏体、铁素体或铜基焊缝时，由于焊缝金属有较好的塑性，配合采用合理的冷焊工艺，焊缝金属不易出现冷裂纹避免措施：对焊件进行整体加热（550700），使温差减小，降低焊接应力；采用加热减应区法降低补焊处所受的应力。（2）热影响区的冷裂纹该种裂纹多数发生在含有较多渗碳体及马氏体的热影响区，在某些情况下也可能发生在离熔合线稍远的热影响区。避免措施：对焊件进行整体预热，使温差减小，降低焊接应力；裁丝法2、热裂纹当采用低碳钢与镍基铸铁焊条冷焊时，则焊缝较易出现属于热裂纹的结晶裂纹避免热裂纹的措施：冶金措施：（1）通过调整焊缝化学成分，使其脆性温度区间缩小；（2）加入稀

14、土元素，增强脱S、P反应，以及使晶粒细化等途径，以提高焊缝的抗热裂纹性能。工艺措施：（1）采用正确的冷焊工艺，使焊接应力降低；（2）使母材中的有害杂质较少熔入焊缝。*楼主问的应该是金属焊接中的热裂纹和冷裂纹. 说的比较简单一点热裂纹就是焊接过程中在温度较高、冷却过程中就出现的裂纹，原因主要是晶界产生低熔点物质，在应力作用下开裂，裂纹一般是沿着晶界开裂。 冷裂纹就是焊缝基本冷却以后出现的裂纹，这个时间会很长，有的很多年后才出现裂纹。主要原因是内部氢（少数也有可能其他气体）析出聚集造成微型高压力空间，在应力作用下延展开裂，裂纹有沿着晶界开裂，也有贯晶开裂，形式多样，有的能在断面上找到细微的点状气孔

15、。 至于详细具体的原因和防治方法，要根据具体金属化学成分来分析。关于这方面的资料其实很多，你可以找来学习。最实用的解决办法就是，冷裂纹：采用预热缓冷和尽量降低拘束度；热裂纹则主要控制、含量，减少焊缝合金化，再就是使用锤击法缓解焊接应力。#低合金高强度钢焊接有什么特点低合金高强度钢焊接有什么特点1)s=300400MPa级的低合金高强度钢: 这些钢材一般是以热轧和正火状态使用,母材组织为铁素体加珠光体.其碳当量一般在0.40%以下,焊接性良好,故不需要采取特殊的工艺措施,只有在厚板,接头钢性大或在温度低的情况下焊接时,为防止冷裂纹才需要采取一定的措施,如预热,适当控制焊接工艺等.2)s=4505

16、50MPa级的低合金高强度钢:这些钢正火后,母材组织为细晶粒铁素体加珠光体或贝氏体。其碳当量较高，CE=0.40.6%,有较明显的淬硬倾向。这类钢在焊接时，要适当预热和调整焊接线能量，以控制热影响区的冷却速度，防止冷裂纹的产生。3)s=6001000MPa级的低合金高强度钢:为了使这类钢焊后的机械性能达到设计要求，焊接时，应保证奥氏体的热影响区有足够的冷却速度，以便顺利获得低碳马氏体或下贝氏体组织。这类钢的焊接接性差，焊接时除要严格控制氢外，还要采取措施，适当提高预热温度或预热与后热组合，以防止冷裂纹和再热裂纹*应该是焊前预热100-150度，焊后后热200-250度0.5小时,最后进行焊后热

17、处理600-700度，2小时；#低碳钢和低合金钢的焊接特点是什么?低碳钢的焊接性能良好,不需要采用特殊的工艺措施,就可以获得优质接头,只有在用材成份不合格(硫,磷含量过高)或施焊环境恶劣等,焊接刚性过大等,才有可能出现焊接裂纹.普通低合金钢焊接的重要特点之一是:热影响区有比较大的淬硬倾向，随着强度等级的提高，热影响区的淬硬倾向也相应增大，同时随着淬硬倾向的增加，产生冷裂纹的倾向也会加剧。影响普通低合金钢产生冷裂纹的主要因素是：1焊缝及热影响区的含氢量，含氢量增加产生冷裂纹的倾向增加。2热影响区的淬硬程度，淬硬程度增加，产生冷裂纹的倾向增加。3焊接接头刚度所决定的焊接残余应力，残余应力增加，产生

18、冷裂纹的倾向增加。#铜及铜合金焊接时有哪些特点?铜及铜合金的焊接特点有1铜及铜合金的导热性好，热容量大，易使填充金司与母材熔合不良，并造成焊不透，因此，焊接热输入宜大，必要时进行适当的预热，如焊紫铜时，预热400500度，焊黄铜时，预热300度。2铜的线膨胀系数较大（比低碳钢大50%以上），热胀冷缩明显，焊后变形大，且在较大的残余应力下容易产生冷裂纹，因此，焊接时宜采用窄焊道，合理的焊接顺序，焊后锤打等措施，以减少变形和残余应力3铜在液态进能溶解大量的氢，但在凝固和冷却过程中，氢的溶解度大大降低，如过剩的氢气来不及逸出，就会形成氢气孔，同时氢还能与氧化亚铜反应，生成水汽（H2O），也会引起气孔

19、。因此，焊前应彻底清理坡口及焊件表面，去除氧化物，油污，水汽等，选用脱氧及去氢能力较好的焊接材料，并按规定烘干，如焊接紫铜时，一般采用低氢焊条铜107，焊前经300度*（12）小时烘干。4铜在液态时容易氧化，生成氧化亚铜并溶解在铜液里，在结晶时，氧化亚铜与铜形成低熔点共晶体，存在铜晶粒的界面上，使其塑性降低，还有产生热裂纹，因此，焊接时需采用含有脱氧剂的铜及铜合金焊丝。5铜合金里的合金元素，一般比铜更易氧化和烧损，还有部分合金元素在高温易蒸发，因此，焊接黄铜时，可选用含硅的焊接材料，使熔池表面形成致密的氧化硅薄膜，以防止锌的氧化和蒸发，在工艺上设法降低焊接时的温度，提高焊接速度，尽量减少熔池处

20、于高温下的时间，以减少锌的氧化和蒸发。#什么叫焊后热处理?*焊后热处理顾名思义就是在焊接完成后进行的热处理，需要注意的是升温速度、热处理温度、保温时间、降温速度等，不同的材质、不同的焊接材料和焊接方法焊后热处理的工艺各不相同。*把焊件加热到适当的温度，并保温，然后缓慢冷却，这一过程叫焊后热处理。目的是为了消除(降低)焊接残余应力,改善焊接接头的机械性能,获得一定的金相组织和相应的性能.影响热处理效果的四个因素是1加热速度,不能能过快,温度要均匀上升2最高加热温度,一般控制在金属相变温度以下(600度左右)3保温时间,每25mm厚保温1小时4冷却速度,缓慢冷却,防止产生热应力和造成开裂.#铝及其

21、合金焊接时有哪些特点?1：铝和氧的亲合力很大，表面极易氧化生成致密的氧化铝薄膜，其熔点（2050度）远远超过铝合金的熔点（一般约6000C左右），将阻碍母材的熔化和熔合，且氧化膜的比重大，不易浮出熔池，而易形成夹渣。因此，焊前应清理坡口及焊丝表面的氧化膜，油污，水汽等，最好采用氩气保护焊，若采用气焊，要使用熔剂，并在焊接过程中，不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。2：铝在液态时可溶解大量的氢，但在固态时几乎不溶解氢，在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢气来不及逸出，易形成气孔，因此，除了焊前彻底清理坡口，焊丝外，对于手工电弧焊用铝焊条，还必须严格烘干（1500C烘干12h）以尽量减少焊接时进入焊缝

22、中的氢。3：铝的线膨胀系数较大（比铁将近大一倍）凝固时的收缩率大，焊件的焊接应力也较大，在焊件刚性或厚度大时，尤其杂质易形成低熔点共晶时，产生热裂纹的倾向较大。因此，应重视焊接材料，方法，工艺规范及焊接顺序的选择，以尽量减少焊接应力，控制熔池金属的杂质成分和改善熔池的结晶条件。4：铝的导热系数较大，使得焊件熔化困难，接头熔合不好，焊不透等。因此，宜采用能量较集中的热源。如采用氩弧焊，厚度在20mm以下可不预热，而用其它电弧焊，一般焊前必须预热，厚度超过58mm的铝件，预热100300度左右。5铝的高温强度很低（在370度时，其强度仅力约10MPa）,支住熔池以形成焊缝较困难，且铝熔化后，表面颜

23、色无明显变化，难以叛断熔池温度的变化而焊穿。为此，往往采用垫板。而一般现场施焊时不加垫板，这就要求操作技术要高，以保证单面焊双面成形良好。6：焊后的焊渣及残存熔剂对铝有一定的腐蚀作用，因此，在焊后必须及时预以清除。#不锈钢中铬、镍、钛的主要作用是什么？*不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢，而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。 不锈钢 自本世纪初问世，到现在已有90多年的历史。不锈钢的发明是世界冶金史上的重大成就，不锈钢的发展为现代工业的发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。不锈钢钢种很多，性能各异，它在发展过程中逐步形成了几大类。按组

24、织结构分，分为马氏不锈钢（包括沉淀硬化不锈钢）、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体加铁素体双相不锈钢等四大类；按钢中的主要化学成分或钢中的一些特征元素来分类，分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢以及低碳不锈钢、高钼不锈钢、高纯不锈钢等；按钢的性能特点和用途分类，分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、高强不锈钢等；按钢的功能特点分类，分为低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢、超塑性不锈钢等。目前常用的分类方法是按钢的组织结构特点和钢的化学成分特点以及两者相结合的方法分类。一般分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢等，或分为铬不锈钢和

25、镍不锈钢两大类。 不锈钢一般用于防腐蚀性的环境,以及医疗器械和生活用品.*铬；能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用钛；能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象镍；能提高钢的强度和韧性，提高淬透性含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力*铬使钢具有良好的高温抗氧化性和耐氧化介质腐蚀的作用；镍使钢不仅能耐酸，而且能抗碱的腐蚀，对大气及盐都有抗蚀能力；钛使钢具有抗晶间腐蚀能力。Cr 是强化元素,少量加入Cr就能提高钢的抗H2S,NH3,CO2,H2O,HNO3, 高温高压H2及抗大气,海水腐蚀的能力.Cr能防止钢

26、脱碳,在钢表面形成致密的氧化膜,故能提高钢的高温氧化性介质中的耐蚀性,但是Cr不能提高钢的抗碱,氯化物和硝酸盐腐蚀的能力.Ni可强化铁素体,改善钢的抗低温冲击性能.能提高对酸,碱和海水的耐腐蚀能力,也能增强耐大气腐蚀及抗腐蚀疲劳的能力,但是在耐H2S腐蚀方面,Ni是有害元素. 无助于抗高温高压H2的腐蚀.反而易使钢产生腐蚀破裂.Ti能提高钢抗高温高压H2-N2-NH3腐蚀的能力,与其它元素配合使用能提高钢抗大气,海水及H2S腐蚀的能力;*铬: 产生钝化膜,阻碍阳极反应,提高钢的电极电位,提高钢的抗化学腐蚀性能.镍:扩大区,降低钢的Ms点(室温下)使钢在室温下有单奥氏体组织钛:阻止(Cr,Fe)23C3 在晶界上析出,消除钢的”晶间腐蚀)倾向#不锈复合钢板焊接时应注意哪些问题?不锈复合钢板是由不锈钢复层和碳钢（或低合金钢）基层轧制（或爆炸复合）而成的双层金属；其复层保证耐腐蚀性能，而强度主要由基层承