材料成型技术第四章焊接

材料成型技术第四章焊接第一页，共二十页，编辑于2023年，星期日4.3常用金属材料的焊接4.3.1材料的焊接性

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，并满足预定服役要求的能力。1.材料焊接性的影响因素:（1）材料的化学成分：

1）在Fe－C合金中，随含C量的增加，焊接性下降；

2）非铁合金的焊接性一般均较差。第二页，共二十页，编辑于2023年，星期日（2）焊接方法:

同种材料采用不同的焊接方法，材料的焊接性差别很大。采用埋弧焊、等离子弧焊、激光焊等方法时，焊接性较好。例如：焊接难熔金属，异种材料时，若采用手工电弧焊、气体保护焊等较困难，但采用等离子弧焊、激光焊等可获得良好的接头。

（3）焊接材料:

指焊条、焊丝、焊剂和气体等。例如：选用碱性焊条，焊缝力学性能比选用酸性焊条要高。第三页，共二十页，编辑于2023年，星期日（4）焊接结构类型:

焊件结构越复杂或板厚越大，焊接性就越差。（5）服役要求（使用要求）:焊接使用要求不高时，焊接性好些。

2.焊接性的评价:（1）估算法：

1）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，作为评价钢材焊接性的一种参考指标。第四页，共二十页，编辑于2023年，星期日国际焊接学会推荐的公式：式中ＣＥ＿＿碳当量（％）；

ω（Ｃ）、ω（Ｍｎ）＿＿碳、锰等相应成分的质量分数（％）。第五页，共二十页，编辑于2023年，星期日AUTSCE值愈大，焊接性愈差。①CE＜0.4%时，焊接性能良好。

淬硬、冷裂倾向不大，不需特殊的工艺措施。②CE=0.4%～0.6%时，焊接性能较差。

淬硬、冷裂倾向明显，需一定的工艺措施。（焊前预热、焊后缓冷）③CE＞0.6%时，焊接性能很差。

淬硬、冷裂倾向严重，需严格的工艺措施。（焊前较高温度的预热，焊后缓冷并进行去应力退火）第六页，共二十页，编辑于2023年，星期日2）冷裂纹敏感系数法PW考虑了板厚、焊缝氢量的影响。

式中Pw_____冷裂纹敏感系数；

ω(C)、ω(Mn)等_____碳、锰等相应成分的质量分数(%)；第七页，共二十页，编辑于2023年，星期日［H］_____100克焊缝金属中扩散氢的含量(Ml)；

h_____材料板厚(mm)。防止裂纹要求的最低预热温度Tp：

Tp=1440Pw-392（℃）Pw值越大（反映材料焊接性差），预热温度Tp越高。（2）焊接性试验：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、接头耐腐蚀性能试验等。第八页，共二十页，编辑于2023年，星期日常用金属材料的焊接性能材料种类焊接性主要焊法工艺措施低碳钢良好所有方法

一般不需，只有焊厚大构件或在0℃以下低温环境中焊接时，应适当预热低合金结构钢低强度良好手弧、埋弧、电渣、CO2高强度较差手弧、埋弧、电渣、Ar+CO2焊前需预热，重要件焊后去应力退火中碳钢较差手弧、埋弧、气焊等

焊前预热，焊后缓冷高碳钢很差手弧、埋弧、气焊等

焊前预热，焊后缓冷并热处理第九页，共二十页，编辑于2023年，星期日材料种类焊接性主要焊法工艺措施不锈钢奥氏体良好

氩弧焊、手弧、埋弧不需马氏体铁素体较差焊前预热，焊后缓冷，有时需热处理铜、铝、钛等有色金属较差氩弧焊、气焊、电阻焊、钎焊

厚板需焊前预热铸铁极差（只焊补）手弧焊、气焊（薄壁）重要件、复杂件

焊前预热，焊后缓冷（续表）第十页，共二十页，编辑于2023年，星期日4.3.2常用金属材料的焊接1.碳钢的焊接⑴低碳钢的焊接低碳钢的ＣＥ＜０.４％，焊接性良好．应用：一般的工程结构和强度要求不高的机器零件⑵中碳钢的焊接：中碳钢的ＣＥ一般为０.４％～０.６％，焊接性较差，焊接接头易产生淬硬组织和裂纹．第十一页，共二十页，编辑于2023年，星期日改善焊接性的措施：

①预热和后热；②选用低氢型焊条或碱度较多的焊剂；③使用小电流、低速焊和多层焊；④焊后应当立即进行热处理。⑶高碳钢的焊接：高碳钢的ＣＥ＞０.６％，焊接性更差。措施：采用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。第十二页，共二十页，编辑于2023年，星期日２．低合金钢结构⑴强度级别低的低合金钢的焊接当бS=295~390Mpa，CE＜0.4%时，焊接性较好。⑵强度级别较高的低合金钢的焊接：当бS=440~540Mpa，CE：0.4~0.6%时，焊接性较差。采取措施：①预热和后热②采用碱性焊条碱度较高的焊剂③焊后需进行去应力退火或高温回火．第十三页，共二十页，编辑于2023年，星期日３．耐热钢的焊接：焊接性一般均较差．措施：①焊前清理；②预热和后热；③选用低氢型焊条或碱度较高的焊剂；④焊后热处理。第十四页，共二十页，编辑于2023年，星期日４.不锈钢的焊接：焊接性一般均较差。措施：①采用高纯焊接材料；②选用高碱度焊剂或低氢型焊条；③焊接时须采用热量集中的焊法、小的热输入、低的层间温度，以减少热影响区的受热程度；④焊后热处理。第十五页，共二十页，编辑于2023年，星期日５．铸铁的焊接：

焊接时易产生裂纹、白口及淬硬组织，故焊接性较差。需采取一定的工艺措施。常用的焊接方法有：⑴异质焊缝冷焊：即选用焊缝为非铸铁型组织的焊条；以防止出现白口组织和裂纹。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；碳钢铸铁焊条只能用于焊补铸铁件的非加工面。第十六页，共二十页，编辑于2023年，星期日⑵同质焊缝热焊：

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550－650℃，且焊时温度不低于400℃。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，接头切削加工性好。缺点：成本高，生产效率低，劳动条件差。应用：用于形状复杂、刚性大且焊后需切削加工的重要铸件。第十七页，共二十页，编辑于2023年，星期日６．非铁金属的焊接

⑴铝及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。可热处理强化变形铝合金和铸造铝合金，焊接性较差。焊接的主要困难：①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；②易产生内应力、变形和裂纹；第十八页，共二十页，编辑于2023年，星期日③易使焊缝产生气孔；④所含的低沸点合金元素焊接时极易蒸发、烧损；⑤铝的热导率和热容量大，焊接时热损失大等。焊接时注意事项：①尽量选用能量集中的强热源；②焊丝成分一般应与母材相同或相近；③焊前清理焊丝和焊件；④板厚较大或气温较低时需预热