常用金属材料焊接

常用金属材料焊接2/3/20231内容概述低合金结构钢的焊接不锈钢的焊接铸铁的焊接铝及铝合金的焊接铜及铜合金的焊接2/3/20232焊接性的基本概念

焊接性金属材料对焊接加工的适应性，主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括两方面的内容：①接合性能：即在一定的焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性。②使用性能：即在一定的焊接工艺条件下，一定金属的焊接接头对使用要求的适应性。

2/3/20233影响焊接性的因素结构因素（接头、缺口、余高、化交叉焊缝等）材料因素（母材及焊接材料的成分）工艺因素（工艺方法和措施）使用条件（环境温度、介质、载荷性质）

焊接性只是相对比较的概念2/3/20234碳当量及其应用

概念碳当量是指把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量，作为评定钢材焊接性的一种参考指标

2/3/20235对于碳钢和低合金结构钢，碳当量的计算公式：

Ce=Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%)

2/3/20236经验判断

Ce=0.4％时，钢材的焊接性优良，淬硬倾向不明显，焊接时不必预热；Ce=0.4～0.6%时，钢材的淬硬倾向逐渐明显，需要采取适当预热，控制线能量等工艺措施；Ce>0.6％时，淬硬倾向更强，属于较难焊的材料，需采取较高的预热温度和严格的工艺措施。碳当量来评定钢材的焊接性，只是一种近似的方法

2/3/20237第二节低合金结构钢的焊接

低合金结构钢分类

强度钢——按钢材的屈服强度进行分类（Q235Q345等）专业用钢——按钢材的用途进行分类

（不锈、耐蚀、耐酸等）2/3/20238普低钢的焊接性

热影响区的淬硬倾向

1）材料和结构的影响2）工艺因素的影响焊接裂纹

热裂纹冷裂纹再热裂纹（含V、Cr、Mo钢）2/3/20239焊接工艺特点焊接材料的选择强度钢应按照等强原则选择焊条。预热预热是防止冷裂纹、热裂纹和热影响区出现淬硬组织的有效措施。焊后热处理多数情况下，普低钢焊后不需进行热处理，只有在钢材强度等级较高、厚壁容器、电渣焊接头等才采用焊后热处理。

2/3/202310常用低合金结构钢焊接16Mn钢的焊接

焊接性：（1）良好的的焊接性，（2）淬硬倾向比Q235钢稍大些。（3）在大厚度、大刚性结构上进行小工艺参数、小焊道的焊接时可能出现裂纹，（4）在低温条件下焊接时应进行适当的预热焊接方法常见的焊接方法都可用于16Mn钢的焊接。

2/3/20231115MnV和15MnTi钢的焊接（Q390）

均属于400MPa级的普低钢。钒和钛的加入，能使钢材强度增高，同时又能细化晶粒，减少钢材的过热倾向。焊接方法常用的焊接方法都可用于15MnV和15Mr1Ti的焊接。适用较小的焊接规范。

2/3/20231218MnMoNb钢的焊接（500MPa级）焊接性碳当量为0.57％，焊接时具有一定的淬硬倾向焊前预热温度为200℃～250℃焊后应立即进行650℃的回火处理。焊接方法手弧焊时，可采用E6016一D1、E7015一D2等抗拉强度大于650MPa的焊条。2/3/202313珠光体耐热钢焊接

高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢叫作耐热钢。

钢中的铬、钼含量是决定钢的抗氧化能力和

热强性的主要因素。

珠光体耐热钢的焊接性1）淬硬倾向较大，易产生冷裂纹。多出现在焊缝和热影响区中。2）焊后热处理过程中易产生再热裂纹。2/3/202314耐热钢的焊接工艺需预热，定位焊也需预热，焊后采取保温措施重要结构焊后需要进行后热处理。（后热是在预热温度上限保温数小时后，再开始缓冷）。焊后一般采用高温回火

2/3/202315耐热钢的焊接方法

手工电弧焊和埋弧自动焊的应用较多CO2气体保护焊也周益增多，电渣焊在大断面焊接中得到应用。在焊接重要的高压管道时，常用钨极氩弧焊封底，然后用熔化极气体保护焊或手弧焊盖面。气焊使用中性焰或轻微碳化焰，决不能使用氧化焰2/3/202316第三节不锈钢焊接不锈钢的焊接性

1、焊接接头的抗腐蚀性

2、热裂纹

3、焊接接头的脆化2/3/202317

焊接接头的抗腐蚀性（1）整体腐蚀（2）晶间腐蚀（3）应力腐蚀2/3/202318热裂纹焊缝的纵向和横向裂纹弧坑裂纹打底焊的焊根裂纹

多层焊的层间裂纹等等2/3/202319焊接接头的脆化

（1）475℃脆性焊接过程中不可避免地要经历这个温度。已产生475℃脆化的焊缝，可经900℃淬火消除。（2）б相脆化消除已经生成的б相，可以把焊接接头加热到1000℃～1050℃，然后快速冷却。

б相在ICrl8N19Ti钢的焊缝中一般不产生。（3）熔合线脆断奥氏体不锈钢在高温下长期使用，在沿焊缝熔合线外几个晶粒的地方会发生脆断现象，此种现象称为熔合线脆断

2/3/202320奥氏体不锈钢焊接性（1）晶间腐蚀腐蚀发生于晶粒边界，所以叫晶间腐蚀。不锈钢具有抗腐蚀能力的必要条件是含铬量大于12％。（2）热裂纹液相线和固相线距离大，且膨胀系数大2/3/202321减小和防止晶间腐蚀的

（1）选用超低碳（C＜0．03％）或添加钛或锡等稳定元素的不锈钢焊条。（2）采用小规范——目的是减少危险温度停留时间（3）接触介质的焊缝最后施焊。（4）焊后固溶处理将工件加热至1050℃～1100℃（5）采用双相组织使接头中形成奥氏体加铁素体的双相组织，减少和隔断奥氏体晶粒的连续晶界。2/3/202322热裂纹防止措施

（1）通过焊接材料向焊缝中加入形成铁素体的元素（V、Mo、W、Cr等）形成双相组织（2）采用碱性焊条（3）小电流、快焊速、填满弧坑（4）氩弧打底工艺2/3/202323铁素体不锈钢

焊接性

热影响区晶粒急剧长大，475℃脆性和б相析出不仅引起接头脆化，而且也使冷裂纹倾向加大由于铁素体不锈钢在加热和冷却过程中不发生相变，不能通过热处理来细化。2/3/202324马氏体不锈钢的焊接焊接性

马氏体不锈钢有强烈的淬硬倾向，容易产生冷裂纹。马氏体不锈钢有较大的过热倾向，过快或过慢的冷却都能引起接头脆化。另外，马氏体不锈钢也有475℃脆性

常用的焊接方法是手弧焊

2/3/202325不锈复合钢板的焊接不锈复合板是由不锈钢覆层和碳钢（或普通低合金钢）基层复合轧制而成的双金属板

对覆层和基层应分别进行焊接。在基层和覆层的焊接之间必须采用过渡焊层的方法。装配时，覆层对齐，基层定位先焊基层，后焊过渡层，最后焊覆层

2/3/202326第四节铸铁的焊接

灰铸铁的焊接性（1）白口（2）裂纹裂纹有两种：热应力裂纹、热裂纹，

热应力裂纹更为常见。2/3/202327灰铸铁的焊接方法手弧焊：冷焊法、热焊

冷焊时应注意以下几点：①焊前应去除油污，裂纹两端打止裂孔，坡口形状要便于焊补及减少焊件的熔化量。②采用钢心或铸铁心以外的焊条时，小直径焊条应尽量用小的焊接电流，以减少内应力和热影响区的宽度。③采用短段焊、断续焊、分散焊、分段倒退焊等。并在每焊15mm左右后，立即用小锤锤击焊缝，待焊缝冷却到大约60C时，再焊一道，以减小焊接应力。

纯镍焊条（EZNi-1）、镍铁铸铁焊条（EZNiFei）2/3/202328热焊法

焊前将焊件全部或局部加热至600℃～700℃，并在焊接过程中保持一定温度，焊后保温缓冷。由于预热温度较高，所以能有效地防止裂纹和白口。

2/3/202329气焊铸铁时的注意事项使用中性焰或轻微碳化焰，选R