材料成型工艺基础课件：金属材料的焊接性

金属材料的焊接性26二月20251一、焊接性及估算方法焊接性weldability在一定的焊接工艺条件下（包括焊接方法、焊接材料、工艺参数等等），金属能够获得优质焊接接头的难易程度。1.焊接性的概念26二月20252确定材料的可焊性有两种方法：试验法估算法焊接新材料时用用经验公式估计材料的可焊性对于钢材，通常用估算法确定材料的可焊性26二月20253碳当量法碳当量(carbonequivalent)就是将钢中各种合金元素对钢可焊性的影响都折算成碳对焊接性的影响，再将各个折算值与含碳量相加所得到的一个数值。国际焊接学会(InternationalInstituteofWelding)推荐的公式：CE

=C+——+——————+—————（%）Cr+Mo+VNi+CuMn6515式中，C,Cr，Mn,Mo,V,Ni,Cu为钢中该元素含量的百分数2.估算钢材可焊性的方法26二月20254根据实践经验，碳当量与可焊性有以下关系：CE<0.4%,可焊性良好说明：该公式只适用于碳素钢和低合金结构钢CE=0.4—0.6%,可焊性较差CE>0.6%,可焊性低劣26二月20255例题：试比较16Mn与15MnV的可焊性解：16Mn：CE

=0.16+——=0.327（%）16可焊性较差15MnV：CE=0.15+——+——=0.517（%）1165可焊性良好26二月20256二、碳钢的焊接1.低碳钢的焊接焊接性是最好的，用任何一种焊法和最普通的焊接工艺都能获得优质的焊接接头。（1）0℃以下焊厚件，应预热；下列情况需采取相应的措施：（2）厚度超过50毫米的焊件，焊后热处理以消除焊接应力；26二月20257焊接在中碳钢上的应用不如低碳钢广泛。主要应用于铸、锻毛坯的组合件以及补焊工作。2.中碳钢的焊接二、碳钢的焊接26二月20258（1）热影响区易产生淬硬组织（M体）和冷裂纹1、中碳钢的焊接特点部分相变区正火区过热区熔合区部分淬火区淬火区易淬火钢与低碳钢热影响区组织比较图原因：中碳钢是易淬火钢；焊接接头冷却速度快；焊接应力；26二月202591、中碳钢的焊接特点（2）焊缝易热裂原因：母材熔化时使焊缝的含碳量增加，因而塑性、韧性下降；母材中的硫、磷进入焊缝，形成低熔点共晶体；焊接应力；26二月202510（1）焊前预热以减小焊接应力和避免产生淬硬组织2、保证焊接质量的措施（2）选用低氢型焊条，提高焊缝的抗开裂能力（3）选用细焊条小电流和开坡口多层焊，以防止母材过多地进入熔池，同时减少热影响区的宽度26二月2025113.高碳钢的焊接

焊接性比中碳钢还差。极少应用。通常只用于修补工作。26二月202512三、合金结构钢的焊接在焊接结构中，合金结构钢用的最多的是普通低合金结构钢.普通低合金结构钢按屈服强度分为六级。见表4–9.由于合金元素种类和含量的不同，可焊性差别比较显著.表4-926二月202513(2)强度级别越高，产生冷裂的倾向加剧。(1)强度级别越高，热影响区淬硬倾向越大。1.焊接特点26二月2025142.焊接措施（1）预热预热与否及预热温度随钢的成分、钢板厚度接头形式、焊接规范及环境温度等而定。（参见表4-8、4-9）低等级钢：常温一般无须预热；低温或大刚度、大厚度，须预热；高等级钢：一般均须预热表4-9表4-826二月202515（2）选择合理的焊接规范如加大焊接电流；减少焊速；选择低氢焊条等；（3）焊后及时除应力或先去氢，再除应力；2.焊接措施26二月202516四、铸铁的焊补1.铸铁的焊接特点（1）熔合区易产生白口组织原因：高碳母材熔入；硅元素大量烧损；高冷速；（2）易产生裂纹原因：铸铁本身强度低、塑性差；焊接应力；（3）易产生气孔26二月202517常用两种：气焊和手工电弧焊(1)热焊法焊前将焊件整体或局部（缺陷及其周围）预热到600~700℃，且焊接过程中保持温度不低于400℃，一次焊完。焊完后缓冷。(2)冷焊法

焊前不预热或预热温度在400℃以下。冷焊时常用手弧焊。根据工艺特点不同，又分热焊法和冷焊法2.铸铁的焊补方法26二月202518易于防止工件产生白口组织和裂缝，焊补质量较好，焊后可以机械加工方便灵活、生产率高、成本低、劳动条件好成本较高，生产率低，劳动条件差主要依靠焊条来调整焊缝化学成分以防止或减少白口组织和避免裂缝。焊接处切削加工性能较差一般用于焊补形状复杂焊后需要加工的重要铸件多用于要求不高的铸件热焊法冷焊法热焊法与冷焊法的比较26二月202519（1）钢芯铸铁焊条氧化型铸铁焊条（铸100）高钒铸铁焊条（铸116、铸117）低碳钢焊芯组成药皮类型焊缝金属主要用途低碳钢（高矾药皮）或高矾钢氧化型低氢型低碳钢高矾钢一般铸铁的非加工面高强度灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁3.常用铸铁焊条26二月202520（2）镍基铸铁焊条铸308纯镍焊芯组成药皮类型焊缝金属主要用途石墨型重要灰口铸铁薄壁件和加工面重要高强度灰口铸铁和球墨铸铁件。可加工铸408铸508镍铁合金镍铜合金石墨型石墨型纯镍镍铁合金镍铜合金强度要求不高的灰口铸铁件。可加工3.常用铸铁焊条26二月202521（3）铜基铸铁焊条铸607紫铜焊芯组成药皮类型焊缝金属主要用途低氢型一般灰口铸铁件非加工面铸612铜包钢芯钛钙型铜铁合金铜铁合金一般灰口铸铁件非加工面3.常用铸铁焊条26二月202522五、有色金属的焊接1.铜及铜合金的焊接（1）焊接特性1)导热性高，难熔合2)容易出现裂纹原因：◆形成存在于晶界的低熔点的共晶体（如α铜+Cu2O）；

◆存在较大的焊接应力；26二月2025233）易产生气孔，尤其是氢气孔4）接头机械性能下降原因：

◆铜氧化形成共晶体；

◆合金元素烧损；

◆焊缝和热影响区晶粒粗大；（1）焊接特性26二月202524（2）工艺要点1）尽量采用氩弧焊。

（注：适于紫铜和青铜，不适于黄铜，黄铜用气焊）2）选用脱氧能力强的焊丝和焊剂；3）焊前预热；4）严格清理焊丝和焊件表面26二月202525（1）焊接特性1）易氧化产生未熔合和夹渣；2）容易出现热裂纹原因：◆形成低熔点的共晶体；

◆存在较大的焊接应力；3）易产生气孔，尤其是氢气孔4）