金属材料的焊接性

第十三章金属材料的焊接性第一节焊接性的概念估算钢材焊接性的方法:

（1）碳当量：C当量=C+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15C当量>0.6%时，可焊性不好。C当量=0.4-0.6%时,可焊性较差；C当量<0.4%时,可焊性好；

指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式的条件下，获得优质接头的难易程度。①工艺可焊性：焊接接头产生工艺缺陷的倾向。②使用可焊性：焊接接头在使用中的可靠性。第二节碳钢的焊接一、低碳钢的焊接含碳量不大于0.25%，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢时，不需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后也不需要进行热处理（电渣焊除外）。低碳钢工件用手工电弧焊时一般采用J422或J427焊条，埋弧自动焊时一般用H08A或H08MnA+焊剂431。二、中、高碳钢的焊接：中碳钢：C：0.25~0.6。（1）热影响区易产生淬硬组织和冷裂缝：

中碳钢属于易淬火钢，热影响区易出现马氏体等淬硬组织。如焊件刚性较大或工艺不恰当时，就会在淬火区产生冷裂缝。

(2)焊缝金属热裂缝倾向较大

因母材含碳量与硫、磷杂质远远高于焊条钢芯，母材熔化后进入熔池，使焊缝金属含碳量增加塑性下降，加上硫、磷低熔点杂质的存在，焊缝及熔合区在相变前就可能因内应力而产生裂缝。因此，焊接中碳钢构件，焊前必须进行预热，以减小焊接应力，同时减慢热影响区的冷却速度，避免产生淬硬组织。

高碳钢焊接性能更差，一般不用作焊接材料，只是进行修复。第三节合金结构钢的焊接

焊接结构中，用得最多的是低合金结构钢。普通低合金钢在我国一般按屈服强度分等级，主要用于制造压力容器、锅炉、桥梁、船舶、车辆、起重机等。普通低合金钢一般采用手工电弧焊和埋弧自动焊，此外，厚板可用电渣焊，也可采用气体保护焊，强度级别较低的可以用CO2气体保护焊，屈服强度大于500MPa的高强钢，宜用富氩混合气体保护焊(例如Ar80%+CO220%)。合金结构钢的焊接特点：1、低合金结构钢的焊接性能良好。2、中合金结构钢的焊接性能较差。（1）热影响区的淬硬倾向大；（2）焊接接头的裂缝倾向大；必须采取一定的工艺措施才能获得良好的焊缝。3、高合金钢焊接性能很差，不能用作焊接材料。第四节铸铁的焊补铸铁的焊接特点：（1）焊接接头易产生白口组织；（2）接头易产生裂纹；（3）焊缝易产生气孔和夹渣。1、热焊法2、冷焊法

热焊法是焊前将焊件整体或局部预热到600~700oC焊后缓慢冷却的焊补工艺。一般用来焊补形状复杂、焊后需要加工的重要铸件，如床头箱、汽缸体等。

在400℃以下低温预热的焊补方法称为冷焊法。生产中多用来焊补要求不高的铸件以及怕高温预热引起变形的铸件。第五节非铁金属的焊接一、铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接比低碳钢困难得多，其原因是：①铜的导热性很高，因此，焊前工件要预热，焊接时要选用较大电流或火焰。②铜在液态易氧化，容易产生较大的焊接应力。

③铜在液态时吸气性强，特别容易吸氢。

④铜的电阻极小，不适于电阻焊接。

⑤铜合金中的合金元素有的比铜更易氧化，使焊接的困难增大。

铜及铜合金可用氩弧焊、气焊、氩弧焊、钎焊等方法进行焊接。采用氩弧焊是保证紫铜和青铜焊接质量的有效方法。

气焊紫铜及青铜时应采用严格的中性焰。黄铜的焊接，目前最常用的焊接方法仍是气焊，一般用轻微的氧化焰，采用含硅的焊丝。

二、铝及铝合金的焊接铝及铝合金的焊接也比较困难，其焊接特点是：①铝与氧的亲和力很大；②铝的导热系数较大，要求使用大功率或能量集中的热源，铝的膨胀系数也较大，易产生焊接应力与变形。③液态铝能吸收大量的氢。④铝在高温时强度及塑性很低，因此常需采用垫板。

目前焊接铝及铝合金的常用方法有氩弧焊、气焊、点焊、缝焊和钎焊。氩弧焊是焊接铝及铝合金较好的方法，由于氩气的保护作用和氩离子对氧化膜的阴极破碎作用，焊接时可不用焊剂，但氩气纯度要求大于99.9%。

一、焊件材料的选择1、尽量选用可焊性好的材料：（1）C<0.25%的低碳钢或CE<0.4%的低合金钢。（2）尽量选用镇静钢。2、异种金属焊接时焊缝应与低强度金属等强度，而工艺应按高强度金属设计。3、尽量采用工字钢、槽钢、角钢和钢管等型材。第十四章焊接结构的设计二、焊接方法的选择1、单件生产钢结构件时（1）板厚在3-10mm,强度较低，且焊缝较短应选用手弧焊。（2）板厚在10mm以上，焊缝为长直焊缝或环焊缝应选用埋弧焊。（3）板厚小于3mm，焊缝较短应选用CO2焊。2、大批量生产钢结构时（1）板厚小于3mm,无密封要求应选用电阻点焊。有密封要求应选用缝焊。（2）板厚在3-10mm，焊缝短应用CO2焊，焊缝长应用埋弧焊。（3）板厚大于35mm，应用电渣焊。3、焊接铝和铜合金时，应用氩弧焊。4、焊接超薄材料、难熔金属或活泼金属时，应用等离子弧焊、电子束焊或激光焊，也可采用超声波焊。5、焊接多层复合板时，应采用扩散焊或爆炸焊。三、焊接接头工艺设计1、焊缝的布置（1）焊缝应尽可能分散。（2）焊缝的位置应尽可能对称分布。（3）焊缝应尽可