焊接技术培训.doc

常 用 焊 接 术 语在实际应用过程中，经常会碰到一些与焊接相关的术语，行话。先总结如下：正极性 指直流焊接时，被焊物接（）极，焊条、焊丝接（）极反极性 与正极性直流电弧焊或电弧切割时，焊件与焊接电源输出端正、负极的接法称为极性。极性分正极性和反极性两种。焊件接电源输出端的正极，电极接电源输出端的负极的接法为正极性（常表示为DCSP）。反之，焊件接电源输出端的负极，电极接电源输出端的正极的接法为反极性（常表示为DCRP）。欧美常常用另外一种表示方法，将DCSP称为DCEN，而将DCRP称为DCEP。焊接电流 为向焊接提供足够的热量而流过的电流电弧电压 指电弧部的电压，与电弧长大致成比例地增加，一般电压表所示电压值包括电弧电压及焊丝伸出部，焊接电缆部的电压下降值。弧长 弧部长度弧坑 在焊缝终点产生的凹坑气孔 熔敷金属里有气产生空洞飞溅 焊接时未形成熔融金属而飞出来的金属小颗粒焊渣 焊后覆盖在焊缝表面上的固态熔渣熔渣 包覆在熔融金属表面的玻璃质非金属物咬边 由于焊缝两端的母材过烧，致使熔融金属未能填满，形成槽状凹坑。熔深 母材熔化部的最深位与母材表面之间的距离熔池 因焊弧热而熔化成池状的母材部分熔化速度 单位时间里熔敷金属的重量熔敷率 有效附着在焊接部的金属重量占熔融焊条、焊丝重量的比例未熔合 对焊底部的熔深不良部，或第一层等里面未融合部余高 鼓出母材表面的部分或角焊末端连接线以上部分的熔敷金属坡口角度 母材边缘加工面的角度预热 为防止急热，焊接前先对母材预热（ 如火焰加热）后热 为防止急冷进行焊后加热（如火焰加热）平焊 焊枪垂直水平面焊接横焊 焊枪平行水平面焊接立焊 焊缝垂直水平面焊接仰焊 焊缝面向水平面焊接 垫板 为防止熔融金属落下，在焊接接头下面放上金属、石棉等支撑物。 夹渣 夹渣是非金属固体物质残留于焊缝金属中的现象，夹杂物出现在熔焊过程中焊剂 焊接时，能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护和冶金处理 作用的一种物质。碳弧气刨 使用石磨棒或碳棒与工件间产生的电弧将金属熔化，并用压缩空气将其吹掉，实现在金属表面上加工沟槽的方法保护气体 焊接过程中用于保护金属熔滴、熔池及焊缝区的气体，它使高温金属免受外界气体的侵害焊接夹具 为保证焊件尺寸，提高装配精度和效率，防止焊接变形所采用的夹具焊接工作台 为焊接小型焊件而设置的工作台焊接操作机 将焊接机头或焊枪送到并保持在待焊位置，或以选定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊剂的装置焊接变位机 将焊件回转或倾斜，使接头处于水平或船行位置的装置焊接滚轮架 借助焊件与主动滚轮间的摩擦力来带动圆筒形（或圆锥形）焊件旋转的装置1 什么是焊接？常用的焊接方法分为哪几类？通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种加工工艺方法称为焊接。工件可以用各种同类或不同类的金属、非金属材料(塑料、石墨、陶瓷、玻璃等)，也可以用一种金属与一种非金属材料。金属的焊接在现代工业中具有广泛的应用，因此狭义地讲，焊接通常就是指金属材料的焊接。按照焊接过程中金属材料所处的状态不同，目前把焊接方法分为以下三类：熔焊 焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法称为熔焊。常用的熔焊方法有电弧焊、气焊、电渣焊等。压焊 焊接过程中，必须对焊件施加压力(加热或不加热)，以完成焊接的方法称为压焊。常用的压焊方法有电阻焊(对焊、点焊、缝焊)、摩擦焊、旋转电弧焊、超声波焊等。钎焊 焊接过程中，采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法称为钎焊。常用的钎焊方法有火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊和真空钎焊等。2什么是偏析？焊缝中会产生哪几种偏析现象？合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。焊接熔池一次结晶过程中，由于冷却速度快，已凝固的焊缝金属中化学成分来不及扩散，造成分布不均，产生偏析。焊缝中的偏析现象有以下三种：显微偏析 熔池一次结晶时，最先结晶的结晶中心金属最纯，后结晶部分含其它合金元素和杂质略高，最后结晶部分，即结晶的外端和前缘所含其它合金元素和杂质最高。在一个柱状晶粒内部和晶粒之间的化学成分分布不均现象称为显微偏析。区域偏析 熔池一次结晶时，由于柱状晶体的不断长大和推移，会把杂质“赶”向熔池中心，使熔池中心的杂质含量比其它部位多，这种现象称为区域偏析。焊缝的断面形状对区域偏析的分布影响很大。窄而深的焊缝，各柱状晶的交界在其焊缝的中心，因此焊缝中心聚集有较多的杂质，这种焊缝在其中心部位极易产生热裂纹。宽而浅的焊缝，杂质则聚集在焊缝的上部，见图1b，这种焊缝具有较高的抗热裂能力。层状偏析 熔池在一次结晶的过程中，要不断地放出结晶潜热，当结晶潜热达到一定数值时，熔池的结晶就出现暂时的停顿。以后随着熔池的散热，结晶又重新开始，形成周期性的结晶，伴随着出现结晶前沿液体金属中杂质浓度的周期变动，产生周期性的偏析称为层状偏析。层状偏析集中了一些有害元素，因此缺陷往往出现在层状偏析中。由层状偏析所造成的气孔。3 如何改善焊缝一次结晶组织？什么是变质处理？通过焊接材料(焊条、焊剂)向熔池中加入某些合金元素如V、Mo、Ti、Nb、A1、B、N等，可以细化晶粒，得到细晶组织，从而既可保证强度和塑性，又能提高抗裂性，这种方法称为变质处理。变质处理对改善焊缝的一次结晶组织十分有效。例如，E5015MoV焊条，就是在原来E5015焊条的基础上，在药皮中再加入少量的钼铁和钒铁，它具有更高的抗裂性能4多层多道焊为什么可以提高焊缝金属的塑性？多层多道焊可以提高焊缝金属的质量，特别是塑性，这是因为后层(道)焊缝对前层(道)焊缝具有热处理的作用，相当于对前层(道)焊缝进行了一次正火处理，因而改善了二次组织。对最后一道焊缝，可在其焊缝上再施焊一条退火焊道。有的工厂，当焊接接头的弯曲试样试验不合格时，采取改变原来的焊接工艺参数的措施，将单层焊缝改成多层焊缝，用小电流进行快速施焊，对提高弯曲试样的试验合格率(塑性指标)有一定效果。应当指出，多层多道焊对提高手弧焊的质量效果较好。埋弧焊时，由于每层焊道厚度可达610mm，但次一层焊缝的热作用只达3mm，所以热处理效果较差。5什么是预热？预热有何作用？焊前对焊件整体或焊接区域局部进行加热的工艺手段称为预热。对于焊接强度级别较高、有淬硬倾向的钢材、导热性能特别良好的材料、厚度较大的焊件，以及当焊接区域周围环境温度太低时，焊前往往需要对焊件进行预热。预热的主要目的是降低焊接接头的冷却速度，预热温度见表3。从表中可以看出，预热能够降低冷却速度，但又基本上不影响在高温停留的时间，这是十分理想的。所以当焊接具有淬硬倾向的钢材时，降低冷却速度减小淬硬倾向的主要工艺措施，是进行预热，而不是增大线能量。6什么是层间温度？如何正确选择层间温度？对焊件进行多层多道焊时，当焊接后道焊逢时，前道焊缝的最低温度，称为层间温度。对于要求预热焊接的材料，当需要进行多层焊时，其层间温度应等于或略高于预热温度，如层间温度低于预热温度，应重新进行预热。焊接奥低体不锈钢时，为保持焊接接头有较高的耐蚀性，需要有较快的冷却速度，因此此时需要控制较低的层间温度，即在前道焊缝冷却到较低温度时，再进行后道焊缝的焊接。7 什么是焊接影响区？它有什么特性？焊接(或切割)过程中，紧靠焊缝的母材因受热影响(但未熔化)而发生金相组织力学性能变化的区域称为焊接热影响区。熔焊时，焊接接头由两个相互联系、而其组织和性能又有区别的两个部分，即焊缝区和热影响区所组成。实践表明，焊接接头的质量不仅决定于焊缝区，并且在相当程度上还决定于热影响区，有时热影响区存在的问题比焊缝区还要复杂，特别是合金钢焊接时更是如此。所以，研究、掌握热影响区在焊接过程中组织和性能的变化，有着十分重要的意义。8试述易淬火钢的焊接热影响区特点。易淬火钢包括碳钢(35、40、45、50钢)、低碳调质高强钢(C0.25%)、中碳调质高强钢(C为0.25%0.45%)、耐热钢和低温钢，其热影响区在焊接空冷条件下也能得到马氏组织，处于淬火状态。如果母材焊前处于退火状态，则焊后热影响区的组织可分为完全淬火区和不完全淬火区两个区段，如果母材焊前处于淬火状态，则还会形成一个回火区。完全淬火区 指加热温度超过Ac3以上的区段，焊后奥氏体全部转变为马氏体，包括了相当于低碳钢焊接热影响区中的过热区和重结晶区。该区由于存在淬火组织，所以强度和硬度增高，塑性和韧性下降，并且容易产生冷裂纹。不完全淬火区 指加热温度在Ac1Ac3之间的区段，焊后奥氏体转变为马氏体，原铁素体保持不变，仅有不同程度的长大，最后形成马氏体-铁素体的组织。该区段的组织和性能很不均匀，塑性和韧性下降。回火区 如果母材焊前处于淬火状态，则在温度低于Ac1的区段，会发生程度不同的回火过程，称为回火区。回火区的硬度下降、塑性增高。9焊接熔池结晶过程中会产生哪些缺陷？产生的缺陷有：结晶裂纹(凝固裂纹) 焊接熔池结晶过程中，金属收缩产生的拉应力，将晶界上的低熔点共晶液膜拉开导致产生结晶裂纹。结晶裂纹主要发生在含杂质较多的钢、单相奥氏体钢、镍基合金、铝合金、钼合金等的焊缝金属中。气孔 高温下焊接熔池中熔解了大量的氢、氧、氮，在快速冷却过程中，这些气体来不及逸出，而留在焊缝金属中(内部或表面)形成穴孔。夹渣 焊接熔渣残留在焊缝金属中的现象。偏析 由于焊接熔池结晶速度较快，形成焊缝中化学元素的分布不均匀，产生偏析现象。碳钢的焊接性1碳钢的分类：按含碳量多少低碳钢 0.25中碳钢 0.250.6高碳钢 0.62按脱氧方法不同沸腾钢：脱氧不完全半镇静钢：脱氧不完全镇静钢：完全脱氧 特殊镇静钢：完全脱氧 3、按钢的质量 普通碳素钢 S0.05 P0.05 优质碳素钢 S0.035 P0.035 高级优质碳素钢 S0.030 P0.035 特殊优质碳素钢 S0.020 P0.0254、按用途分碳素结构钢：基本对应低碳钢碳素机械零件用钢：基本对应中碳钢碳素工具钢：基本对应高碳钢碳钢的焊接性焊接性：取决于含碳量 含碳量增加、钢的硬度和强度提高，焊接性变差焊接性判定：经验公式：Ceq=C+Mn/6+si/24简化：Ceq=C+Mn/6Ceq0.4时淬硬倾向小，焊接性良好不需预热、后热和控制层温度。Ceq=0.40.6 淬硬倾向较大，焊接性差较 一般需预热等相应工艺措施（3）、Ceq0.6淬硬倾向严重，焊接性很差必须采取措施：较高预热温度、控制层间温度、后热及采用低氢焊接工艺。碳钢的焊接工艺(之一) -低碳钢焊接工艺一、低碳钢的焊接性低碳钢的含碳量较低，且除Mn、Si、S、P等常规元素外，很少有其他合金元素，因而焊接性良好。焊接时有以下特点：1、可装配成各种不同的接头，适应各种不同位置的施焊，且焊接工艺和技术较简单，容易掌握。2、焊前一般不需预热。3、塑性较好，焊接接头产生裂纹的倾向小，适合制造各类大型结构件和受压容器。4、不需要使用特殊和复杂的设备，对焊接电源没有特殊要求，交直流弧焊机都可以焊接。对焊接材料也无特殊要求，酸性碱性都可。5、低碳钢焊接时，如果焊条直径或工艺参数选择不当，也可能出现热影响区晶粒长大或时效硬化倾向。焊接温度越高，热影响区在高温停留时间越长，晶粒长大越严重。 二、低碳钢的焊接工艺 1、低碳钢焊接材料选用焊条 E43系列 如：E4303、E4315、E4316焊丝焊剂 焊丝：H08A、H08MnA 焊剂：HJ431、HJ430二氧化碳气体保护焊丝 焊丝：ER49-1 ER50-2至E50-7氩弧焊焊丝 要求用专用的氩弧焊焊丝2、低碳钢焊接工艺要点 （1）、焊前清理 （2）、深而窄坡口形式 （3）、刚性增大，宜选用低氢型焊条和严格工艺措施 （4）、严寒时，低氢型焊条和严格工艺措施 3、各种焊接方法在低碳钢中的应用 常用的方法有：焊条电弧焊：适用于板厚在250mm的对接接头、T字接头、十字接头、搭接接头和堆焊等。埋弧焊：适用于板厚在3150之间的对接接头、T字接头、十字接头。电渣焊：特别适用于焊接50-300mm的厚板。CO2气体保护焊：比较适用于薄板及大型结构件的角焊缝的焊接。碳钢的焊接工艺(之二) -中碳钢焊接工艺一、中碳钢的焊接性中碳钢的含碳量为0.25%0.6%，与低碳钢相比，含碳量较高。随着钢中质量分数的增加钢材的强度和硬度增加，塑性和韧性下降，焊接性变差。主要焊接缺陷是：热裂纹、冷裂纹、气孔和接头脆性，有时热影响区的强度还会下降。二、中碳钢的焊接工艺1、焊接方法 常用的方法是焊条电弧焊和CO2焊2、中碳钢焊接材料选用 要求等强的构件：采用E5015、E5515等强度级别较高的焊条。 不要求等强的构件：采用E4303、E4315等强度级别较低些的焊条。 特殊情况：即母材不能焊前预热时，可采用奥氏体不锈钢焊条。3、中碳钢焊接工艺要点 （1）坡口制备 为减少熔合比，一般采用U形或V形坡口，并将坡口两侧的油污和铁锈等清除干净。（2）预热 预热温度取决于碳当量、母材厚度、结构刚性、焊条类型和工艺方法。通常35、45钢预热150250。刚性很大时，提高到250400。（3）焊接电源 一般选用直流弧焊电源的反极性，降低裂纹倾向和气孔。（4）焊后热处理 600800消除应力热处理。采取保温、缓冷措施，以减少裂纹的产生。（5）采用低氢焊接工艺应当尽量选用低氢型焊材；焊前严格清理；烘干焊条；采用窄焊道、短弧操作方法。（6）多层多道焊，前几层采用小电流、慢速焊，中间层采用较大线能量。碳钢的焊接工艺(之三) -高碳钢焊接工艺高碳钢的焊接性化学成分及种类：高碳钢的含碳量大于0。6%，包括碳素结构钢、碳素钢铸件及碳素工具钢等。焊接性：焊接性很差，焊后很易产生硬脆的高碳马氏体，淬硬倾向和裂纹敏感倾向大。焊接应用：用于高硬度或耐磨部件或零件，大多是焊补修理。焊接操作：焊前退火：减少裂纹焊后再回火：达到高硬度和耐磨要求。 二、高碳钢的焊接工艺 1、高碳钢焊接材料选用通常不用高碳钢焊材。根据钢材的含碳量、几何形状和使用条件等，同时考虑产品结构、所焊钢材的实际化学成分、热处理状态、力学性能及等选用合适的填充金属。2、热处理及预热：先退火再焊接预热250-350以上，并保持层间温度。焊后250-350/2h去氢处理。对于焊件较大，刚性较强，则焊后注意保温，并马上进行650高温回火，消除焊接应力。3、高碳钢焊接工艺要点 （1）焊前烘干焊条，及工件表面的清理 （2）尽量采用小电流、慢焊速，减少熔合比。同时，锤击焊缝，减少焊接应力。 （3）采用预堆法，先在坡口上堆焊，然后再进行焊接。采用过渡层焊接法。用强度级别低、含苞欲放碳量很低的焊接材料堆焊过渡层。过渡层的焊接方法：焊条电弧焊、CO2气体保护焊、MIG焊、TIG焊 。3、焊接方法 常用的方法有：焊条电弧焊低合金钢的焊接概述低合金钢是在碳素钢中加总的质量分数不超过5的各种合金化学元素，以提高钢材的强度、塑性、韧性、耐蚀性、耐热性或其他特殊性能的钢材。用于制造工程结构和机器零件的钢统称为结构钢。合金结构钢分为高强度钢（强度用钢）（GB/T13304-1991规定，屈服点s295MPa、抗拉强度b390MPa的钢均称为高强度钢）和专业用钢两大类。一、高强度钢按照钢材供货的热处理状态分为：热轧及正火钢、低碳调质钢和中碳调质钢三类。钢材的供货热处理状态是由其合金系统、强化方式、显微组织所决定的，同一类的钢其焊接性是比较接近。1、热轧及正火钢 以热轧或正火供货和使用的钢称为热轧及正火钢。力学性能：s=295490Mpa，包括Q295Q460钢。强化方式：通过合金元素的固溶强化和沉淀强化而提高强度，属非热处理强化钢。性能：冶炼工艺比较简单，价格低廉、综合力学性能良好，具有优良的焊接性，应用广泛。2、低碳调质钢 这类钢在调质状态下供货和使用，属于热处理强化钢。性能：s=441980Mpa。具有较高的强度、优良的塑性和韧性，可直接在调质状态下焊接，焊后不需再进行调质处理。应用：在焊接结构中，越来越受到重视，是具有广阔发展前途的一类钢。3、中碳调质钢 这类钢属于热处理强化钢。性能：其碳含量较高，s=8801170Mpa。与低碳钢相比，合金系统比较简单。碳含量高可有效地提高调质处理后的强度，但塑性、韧性相应下降，而且焊接性变差。一般需要在退火状态下进行焊接，焊后要进行调质处理。应用：主要用于制造大型机器上的零件和要求强度高而自重小的构件。二、专业用钢把满足某些特殊工作条件的钢种总称为专业用钢。按用途的不同，其分类品种很多，常用于焊接结构制造的有：1、珠光体耐热钢 这类钢主要用于制造工作温度在500600范围内的设备，具有一定高温强度和抗氧化能力。2、低温用钢 用于制造在20196低温下工作的设备。主要特点是韧脆性转变温度低，具有良好的低温韧性。目前应用最多的是低碳的含镍钢。3、低合金耐蚀钢 主要用于制造在大气、海水、石油、化工产品等腐蚀介质中工作的各种设备，除要求钢材具有合格的力学性能外，还应对相应的介质有耐蚀能力。耐蚀钢的合金系统随工作介质不同而异。低合金钢的焊接工艺（一） 热轧及正火钢的焊接工艺热轧及正火钢包括热轧钢及正火钢。正火钢中的含钼钢需在正火+回火条件下才能保证良好的塑性和韧性。正火钢又可分为在正火状态下使用和正火+回火状态下使用的两类。一、热轧及正火钢的焊接性 属于非热处理强化钢，碳及合金元素的含量都比较低，总体来看焊接性较好。但随着合金元素的增加和强度的提高，焊接性也会变差，使热影响区母材性能下降，产生焊接缺陷。1、粗晶区脆化 热影响区中被加热到1100以上的粗晶区是焊接接头的薄弱区。热轧及正火钢焊接时，如热输入过大或过小都可能使粗晶区脆化。2、冷裂纹 热轧钢虽然含少量的合金元素，但其碳当量比较低，一般情况下其冷裂倾向不大。3、热裂纹 一般情况下，热轧正火钢的热裂倾向小，但有时也会在焊缝中出现热裂纹。4、层状撕裂 大型厚板焊接结构如在钢材厚度方向承受较大的拉伸应力，可能沿钢材轧制方向发生阶梯状的层状撕裂。二、热轧及正火钢的焊接工艺 热轧及正火钢的焊接性较好，表现在对焊接方法的适应性强，工艺措施简单，焊接缺陷敏感性低且较易防止,产品质量稳定。1、焊接方法的选择 热轧及正火钢可以用各种焊接方法：常用的焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊和电渣焊等。热轧及正火钢切割方法：气割、电弧气刨、等离子弧切割等。切割前一般不需预热，割后可直接焊接。热轧及正火钢焊接时，对焊接质量影响最大的是焊接材料和焊接参数。2、焊接材料的选用 热轧及正火钢主要用于制造受力构件，要求焊接接头具有足够的强度，适当的屈强比、足够的韧性和低的时效敏感性，即具有与产品技术条件相适应的力学性能。（1）必须保证焊接金属的强度、塑性、韧性等力学性能指标不低于母材。（2）满足产品的一些特殊要求如中温强度、耐大气腐蚀等。并不要求焊缝金属的合金系统或化学成分与母材相同。常用的热轧及正火钢常用焊接材料见表11-3。3、预热温度的确定 焊前预热可以控制焊接冷却速度，减少或避免热影响区淬硬马氏体的产生，降低热影响区硬度，降低焊接应力，并有助于氢从焊接接头中逸出。预热恶化劳动条件，使生产工艺复杂化。预热温度受母材成分、焊件厚度与结构、焊条类型、拘束度以及环境温度等因素的影响。4、 焊后热处理 常用消除应力退火、正火或正火+回火等。（1）厚壁压力容器为了防止由于焊接时在厚度方向存在温差，而形成三向应力场所导致的脆性破坏，焊后要进行消除应力退火。（2）电渣焊接头为了细化晶粒，提高接头韧性，焊后一般要求进行正火或正火+回火处理。（3）对可能发生应力腐蚀开裂或要求尺寸稳定的产品，焊后要进行消除应力退火。（4）焊后要进行机械加工的构件，在加工前还应进行消除应力退火。在确定退火温度时，应注意退火温度不应超过焊前的回火温度，以保证母材的性能不发生变化。对有回火脆性的钢，应避开回火脆性的温度区间。低合金钢的焊接工艺（二） 调质钢的焊接工艺低碳调质钢属于热处理强化钢。这类钢强度高，具有优良的塑性和韧性，可直接在调质状态下焊接，焊后不需再进行调质处理。但低碳调质钢生产工艺复杂，成本高，进行热加工（成形、焊接等）时对焊接参数限制比较严格。然而，随着焊接技术的发展，在焊接结构制造中，低碳调质钢越来越受到重视，具有广阔的发展前景。性能：优点：强度高，具有优良的塑性和韧性，可直接在调质状态下焊接，焊后不需再进行调质处理。缺点：生产工艺复杂，成本高，进行热加工（成形、焊接等）时对焊接参数限制比较严格。应用：随着焊接技术的发展，在焊接结构制造中，低碳调质钢越来越受到重视，具有广阔的发展前景。一、低碳调质钢的焊接性 1、由于冷却速度较高引起的冷裂纹；由于成分如Cr、Mo、V等元素引起的消除应力裂纹；2、在焊接热影响区，还会产生脆化和软化现象。一般低碳调质钢的热裂纹的倾向较小。二、低碳调质钢的焊接工艺 1、接头与坡口形式设计 对于s600MPa的低碳调质钢，焊缝布置与接头的应力集中程度都对接头质量有明显的影响。为了降低焊接应力，可采用双V形或双U形坡口。对强度较高的低碳调质钢无论用何种形式的接头或坡口，都必须要求焊缝与母材交界处平滑过渡。切割：切割边缘的硬化层，要通过加热或机械加工消除 。板厚100mm 时，切割前不需预热；板厚100mm，应进行100150预热。强度等级较高的钢，最好用机械切割或等离子弧切割。2、焊接方法选用 为了使调质状态的钢焊后的软化降到最低程度，应采用比较集中的焊接热源。（1）s600MPa的钢，可用焊条电弧焊、埋弧焊、钨极或熔化极气体保护焊等方法焊接，（2）s686MPa的钢最好用熔化极气体保护焊；（3）s980Mpa的钢，则必须采用钨极氩弧焊或电子束焊等方法。采用大焊接热输入的焊接方法（如多丝埋弧焊或电渣焊）时，焊后必须进行调质处理。3、焊接材料的选用 一般采用等强原则，在接头拘束度很大时，为了防止冷裂纹，可选用强度略低的填充金属，焊前须严格烘干焊材。（具体见表11-5）4、预热温度 目的主要是防止冷裂，对改善组织没有明显作用。为了防止高温时冷却速度过低而产生脆性组织，预热温度不宜过高，一般不超过200。预热温度过高，将使韧性下降。低合金钢的焊接工艺（三） 中碳调质钢的焊接工艺中碳调质钢的焊接工艺这类钢需要在退火状态下焊接，焊后还要进行调质处理。为保证钢的淬透性和防止回火脆性，这类钢含有较多的合金元素。中碳调质钢在调质状态下具有良好的综合性能，常用于制造大型齿轮、重型工程机械的零部件、飞机起落架及火箭发动机外壳等。一、中碳调质钢的焊接性1、焊接热影响区的脆化和软化 中碳调质钢由于含碳量高、合金元素多，钢的淬硬倾向大，在淬火区产生大量脆硬的马氏体，导致严重脆化。2、冷裂纹 中碳钢的淬硬倾向大，近缝区易出现的马氏体组织，增大了焊接接头的冷裂倾向，在焊接中常见的低合金钢中，中碳调质钢具有最大的冷裂纹敏感性。3、热裂纹 中碳调质钢的碳及合金元素含量高，偏析倾向也较大，因而焊接时具有较大的热裂纹敏感性。二、中碳调质钢的焊接工艺 由于中碳调质钢的焊接性较差，对冷裂纹很敏感，热影响区的性能也难以保证。因此，只有在退火（正火）状态下进行焊接，焊后整体结构进行淬火和回火处理，才能比较全面的保证焊接接头的性能与母材相匹配。1、焊接材料的选用 按照等强与近性的原则。为了防止焊缝产生裂纹，严格限制S、P、C、Si含量。对淬硬倾向特别大的材料，为了防止裂纹或脆断，必要时采用低强度填充金属，常用焊接材料见表6-7。2、焊接工艺要点 （1）采用较大的焊接热输入并适当提高预热温度，可以有效地防止冷裂。一般预热温度及层间温度可控制在250300之间。焊后要及时进行热处理，或进行中间退火或在高于预热的温度下保温一段时间，以排除扩散氢并软化热影响区组织。中间退火还有消除应力的作用。对结构复杂、焊缝较多的产品，为了防止由于焊接时间过长而在中间发生裂纹，可在焊完一定数量的焊缝后，进行一次中间退火。Cr-Mn-Si钢具有回火脆性，这类钢焊后回火温度应避开回火脆性的温度范围（250400），一般采用淬火+高温回火，并在回火时注意快冷，以避免第二类回火脆性。在强度要求较高时，可进行淬火+低温回火处理。（2）中碳调质钢在调质状态下的焊接工艺要点在保证不产生裂纹的前提下尽量保证接头的性能。一般采用热量集中、能量密度高的焊接热源，尽量采用小焊接热输入，如氩弧焊、等离子弧焊或电子束焊效果较好。预热温度、层间温度及焊后回火温度均应低于焊前回火温度50以上。为了防止冷裂纹，可以用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊条。不锈钢一、不锈钢的分类：不锈钢包括高铬钢（Cr13之类）、铬镍钢（Cr18Ni9Ti，Cr18Ni12Mo3Ti等）、铬锰氮钢（Cr17Mn13Mo2N）。主要用于有侵蚀性的化学介质（主要是各类酸），要求能耐腐蚀，对强度要求不高。各种不锈钢都具有良好的化学稳定性，将不锈钢加热到9001100淬火后，按空冷后室温所得到的组织不同，可分为五大类：1、奥氏体钢是应用最广的一种。高铬镍钢及高铬锰钢均属此类，其中，铬镍奥氏体钢是最通用的钢种。以Cr18Ni18为代表的系列（简称18-8），主要用于耐蚀条件下；以Cr25Ni20为代表的系列（简称25-20），则主要用做热稳定钢，提高含碳量则可用做热强钢。2、双相钢主要是指奥氏体铁素体双相钢钢，如Cr21Ni5Ti、00Cr18Ni5Mo3Si2，具有很优异的耐蚀性能，尤其是耐应力腐蚀开裂性能。3、铁素体钢含Cr为1728%的高铬钢属此类，主要用做热稳定钢，也可作耐蚀钢用。4、马氏体钢Cr13系列及以Cr12为基的多元合金化的钢均属马氏体钢。5、沉淀硬化型不锈钢将18-8钢的Ni量适当降低并稍加调整成分，可获得一种能够经沉淀强化处理的不锈钢，不仅具有很好的耐蚀性，而且具有很高的强度。有代表性的钢号有：00Cr17Ni7Al（17-7PH）及00Cr17Ni4Cu4Nb（17-7PH）。二、不锈钢的特性：1、物理性能及化学性能：对其焊接性影响较大的物理性能有：线膨胀系数、热导率、电阻率等。一般而言，合金元素越多，导热性能越差，线膨胀系数和电阻率越大。2、耐腐蚀性不锈钢的耐腐蚀性是基于其主加元素铬在钢表面形成致密氧化膜对钢的钝化作用。金属受介质的化学及电化学作用而破坏的现象称为腐蚀，不锈钢的主要腐蚀形式主要有以下几种：（1）均匀腐蚀 是指接触腐蚀介质的金属整个表面产生腐蚀的现象，称为均匀腐蚀也称整体腐蚀。它是一种表面腐蚀。不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，它的均匀腐蚀量并不大。（2）晶间腐蚀 奥氏体不锈钢在450850加热时，会由于沿晶界沉淀出铬的碳化物，致使晶粒周边形成贫铬区，在腐蚀介质作用下即可沿晶粒边界深入金属内部，产生在晶粒之间的一种腐蚀称为晶间腐蚀。此类腐蚀在金属外观未有任何变化时就造成破坏，因此是不锈钢最危险的一种破坏形式。（3）点状腐蚀 腐蚀集中于金属表面的局部范围，并迅速向内部发展，最后穿透。不锈钢表面与氯离子接触时，因氯离子容易吸附在钢的表面个别点上，破坏了该处的氧化膜，就很容易发生点状腐蚀。不锈钢的表面缺陷，也是引起点状腐蚀的重要原因之一。应力腐蚀开裂 是一种金属在腐蚀介质和表面拉伸应力联合作用下产生的脆性开裂现象。它的一个最重要的特点是腐蚀介质与金属材料的组合有选择性，即一定的金属只有在一定的介质当中才会发生此种腐蚀。奥氏体钢焊接接头最易于出现这一问题。一、奥氏体不锈钢的焊接焊接不锈钢时，如果焊接工艺不当或焊接材料选用不正确，会产生一系列的缺陷。这些缺陷主要有耐蚀性的下降和焊接裂纹的形成，这将直接影响焊接接头的力学性能和焊接接头的质量。1、奥氏体不锈钢的焊接性不锈钢中以奥氏体不锈钢最为常见，奥氏体不锈钢的塑性和韧性很好，具有良好的焊接性，焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施。如果焊接材料选用不当或焊接工艺不合理时，会使焊接接头产生如下问题：1）晶间腐蚀 受到晶间腐蚀的不锈钢，从表面上看来没有痕迹，但在受到应力时即会沿晶界断裂，几乎完全丧失强度。奥氏体钢在焊接不当时，会在焊缝和热影响区造成晶间腐蚀，有时在焊缝和基本金属的熔合线附近发生如刀刃状的晶间腐蚀，称为刃状腐蚀。2）应力腐蚀 不锈钢在静应力（内应力或外应力）作用下在腐蚀性介质中发生的破坏。3）热裂纹 是奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生的一种缺陷，特别是含镍量较高的奥氏体不锈钢更易产生。因此奥氏体不锈钢产生热裂纹的倾向要比低碳钢大得多。4）焊接接头的脆化 奥氏体不锈钢的焊缝在高温（375875）加热一段时间后，常会出现冲击韧性下降的现象，称为脆化。常见的脆化有：475脆化，相脆化。2、焊接方法的选择 奥氏体不锈钢具有较好的焊接性，可以采用焊条电弧焊、埋弧焊、惰性气体保护焊和等离子弧焊等熔焊方法，并且焊接接头具有相当好的塑性和韧性。一般不应用电渣焊。3、焊接材料的选择 奥氏体不锈钢焊接材料的选用原则，应使焊缝金属的合金成分与母材成分基本相同，并尽量降低焊缝金属中的碳含量和S、P等杂质的含量。4、焊前准备1）下料方法的选择 机械切割、等离子弧切割及碳弧气刨等，机械切割最常用的有剪切、刨削等。2）坡口的制备 适当减小V形坡口角度。当板厚大于10mm时，应尽量选用焊缝截面较小的U形坡口。3）焊前清理 将坡口两侧20mm30mm范围内的焊件表面清理干净，如有油污，可用丙酮或酒精等有机溶剂擦拭。对表面质量要求特别高的焊件，应在适当范围内涂上用白垩调制的糊浆，以防飞溅金属损伤表面。4）表面防护 避免损伤钢材表面，不允许用利器划伤钢板表面，不允许随意到处引弧等。5、焊接工艺参数的选择焊接奥氏体不锈钢时，应控制焊接热输入和层间温度，以防止热影响区晶粒长大及碳化物析出。1）焊条电弧焊 由于奥氏体不锈钢的电阻较大，焊接时产生的电阻热较大，同样直径的焊条，焊接电流值应比低碳钢焊条降低20%左右。焊条长度亦应比碳素钢焊条短，以免在焊接时由于药皮的迅速发红而失去保护作用。奥氏体不锈钢焊条即使选用酸性焊条，最好也采用直流反接施焊，因为此时焊件是负极，温度低，受热少，而且直流电源稳定，也有利于保证焊缝质量。此外，在焊接过程中，应注意提高焊接速度，同时焊条不作横向摆动，这样可有效地防止晶间腐蚀、热裂纹及变形的产生。2）钨极氩弧焊 对于钨极氩弧焊一般采用直流正接，这样可以防止因电极过热而造成焊缝中渗钨的现象。3）熔化极氩弧焊 一般采用直流反接法。为了获得稳定的喷射过渡形式，要求电流大于临界电流值。4）埋弧焊 应用不如在低合金钢焊接中那样普遍。6、奥氏体不锈钢的焊后处理为增加奥氏体不锈钢的耐蚀性，焊后应对其进行表面处理，处理的方法有表面抛光、酸洗和钝化处理。7、焊后检验 焊后除了要进行一般焊接缺陷的检验外，还要进行耐蚀性试验。一、铁素体不锈钢的焊接工艺 1、铁素体不锈钢的焊接性铁素体不锈钢焊接时热影响区晶粒急剧长大而形成粗大的铁素体。由于铁素体钢加热时没有相转变发生，这种晶粒粗大现象会造成明显脆化，而且也使冷裂纹倾向加大。此外，焊接时，在温度高于1000的熔合线附近快速冷却时会产生晶间腐蚀，但经650850加热并随后缓冷就可以加以消除。2、铁素体不锈钢的焊接工艺要点：1）铁素体不锈钢只采用焊条电弧焊进行焊接，为了减小475脆化，避免焊接时产生裂纹，焊前可以预热，预热温度为70150。2）焊接时，尽量缩短在430480之间的加热或冷却时间。3）为防止过热，尽量减少热输入，例如焊接时采用小电流、快速焊，焊条最好不要摆动，尽量减少焊缝截面，不要连续焊，即待前道焊缝冷却到预热温度时再焊下一道焊缝，多层焊时要控制层间温度。4）对于厚度大的焊件，为减少焊接应力，每道焊缝焊完后，可用小锤轻轻敲击。5）焊后常在700750之间退火处理，这种焊后热处理可以改善接头韧性及塑性。二、马氏体不锈钢的焊接工艺1、马氏体不锈钢的焊接性：马氏体不锈钢在焊接时有较大的晶粒粗化倾向，特别是多数马氏体钢其成分特点使其组织往往处在马氏体铁素体的边界上。在冷却速度较小时近缝区会出现粗大的铁素体和碳化物组织，使其塑性和韧性显著下降；冷却速度过大时，由于马氏体不锈钢具有较大的淬硬倾向，会产生粗大的马氏体组织，使塑性和韧性下降。所以，焊接时冷却速度的控制很重要。并且因其导热性差，马氏体不锈钢焊接时的残余应力也大，容易产生冷裂纹。有氢存在时，马氏体不锈钢还会产生更危险的氢致延迟裂纹。钢中碳含量越高，冷裂纹倾向也越大。此外，马氏体不锈钢也有475脆化，但马氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向很小。预热和控制层间温度是防止裂纹的主要手段，焊后热处理可改善接头性能。2、马氏体不锈钢的焊接工艺要点：1）为保证马氏体不锈钢焊接接头不产生裂纹，并具有良好的力学性能，在焊接时，应进行焊前预热，一般预热温度在100400之间。2）焊后热处理是防止延迟裂纹和改善接头性能的重要措施，通常在700760之间加热空冷。3）马氏体不锈钢常用的焊接方法是焊条电弧焊，还可以采用埋弧焊、氩弧焊和CO2气体保护焊等方法。采用这些焊接方法时，可采用与母材成分相近的焊丝，如焊接1Cr13钢用H1Cr13焊丝（埋弧焊时配合HJ431焊剂）铸铁的焊接性一、铸铁的分类及性能1、铸铁的简介含碳量大于2的铁碳合金叫铸铁。铸铁中除了含有铁和碳以外，含有硅、锰、磷、硫等元素。2、铸铁的分类及性能铸铁按碳在铸铁中的存在形式分为灰铸铁、白口铸铁和麻口铸铁；按石墨的形态分为普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁及可锻铸铁；按化学成分分为普通铸铁和合金铸铁。铸铁的性能主要取决于石墨的形状、大小、数量及分布特点。由于石墨的强度极低，在铸铁中相当于裂缝和空洞，这样就破坏了基本金属的连续性，使基体的有效承载面积减小。（1）普通灰铸铁：其中碳是以片状石墨水的形式存在，断口呈黑灰色。性能及应用：具有一定的力学性能和良好的耐磨性、减振性和切削加工性，是应用最广泛的一种铸铁。（2）球墨铸铁：由于石墨以球状分布而得名。它是在铁液中加入稀士金属、镁合金及硅铁等球化剂处理后使石墨球化而成。性能及应用：强度接近于碳钢，具有良好的耐磨性和一定的塑性，并能通过热处理改善性能。广泛应用于机械制造业中。（3）白口铸铁：其中碳完全是以渗碳体的形式存在，断口呈亮白色。性能及应用：它的性能硬而脆，切削加工很能困难，工业上极少应用，主要用作炼钢原料。（4）可锻铸铁：其中石墨呈团絮状，它是由一定成分的白口铸铁经长时间的石墨化退火而得到的。性能及应用：与此同时灰铸铁相比，它有较好的强度和塑性，特别是低温冲击韧性较好，耐磨性和减振性优于碳素钢。（5）蠕墨铸铁：是近十几年发展起来的新型铸铁，生产方式与球墨铸铁相似，石墨呈蠕虫状。性能及应用：它的力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。二、铸铁的焊接性灰铸铁的应用最为广泛，这里主要以灰铸铁的焊接性来进行分析。灰口铸铁焊接性很差，一是焊接接头易出现白口及淬硬组织；二是焊接接头易出现裂纹。1、在铸铁焊补时，由于熔池体积小，存在时间短，加之铸铁内部的热传导作用，使得焊缝及近缝区的冷却速度远远大于铸铁在砂型中的冷却速度。因此，在焊接接头的焊缝及半熔化区将会产生大量的渗碳体，形成白口铸铁组织。2、铸铁焊接接头中白口组织的存在，会造成加工困难，还会引起裂纹等缺陷的产生。因此铸铁焊接应尽量避免产生白口组织。（1）冷裂纹 灰铸铁的焊接接头的裂纹主要是冷裂纹。由于灰铸铁的塑性接近零，抗拉强度又较低，当焊接时因局部快速加热和冷却，造成较大的内应力时，就容易造成裂纹。（2）热裂纹 当采用镍基焊接材料焊接铸铁及一般常用的低碳钢焊条铸铁时，焊缝金属对热裂纹较敏感。采用镍基焊接材料焊接铸铁时，一方面铸铁含S、P杂质高，镍与硫形成低熔共晶化合物；另一方面单相奥氏体焊缝晶粒粗大，晶界易于富集较多的低熔共晶。采用普通低碳钢焊条焊接铸铁，第一、二层焊缝会从铸铁深入较多的碳、硫及磷，这会使第一、二层焊缝的热裂纹敏感性增大。铸铁的焊接工艺（一）灰铸铁的焊接主要应根据铸件大小、厚薄、复杂程度以及焊补处的缺陷情况、刚度大小、焊后的要求（如是否要求加工、致密性、强度、颜色等）来选择。灰铸铁的焊补方法主要是采用电弧焊或气焊，也可采用钎焊或电渣焊。按照焊件在焊接前是否预热可把手弧焊分为冷焊、半热焊（预热温度在400以下）和热焊（预热温度为400700）。灰铸铁的焊接方法见表13-1一、焊条电弧焊焊条电弧焊焊补铸铁时，一般采用铸铁焊条，焊补要求不高、刚度要求不大的非加工面时，也可以采用E4303（J422）、E5015（J507）等普通低碳钢焊条，见表4-16，特别是焊补变质铸铁时，容易咬住母材，有利于焊补。1、冷焊法 焊条电弧焊冷焊法就是焊件焊前不预热、焊接过程中也不进行辅助加热的方法。特点：冷焊方法与热焊方法相比，具有劳动条件好、工艺过程简单、生产效率高、成本低，减小因预热而产生的变形等优点。但是冷焊方法因焊缝及热影响区的冷却速度都很大，所以容易形成白口铸铁组织，尤其半熔化区更是极易形成白口铸铁组织，使焊接接头加工困难。2、热焊及半热焊法 热焊法的预热温度在600700。焊接时因其冷却速度慢，温度分布均匀，有利于防止白口铸铁组织，减小应力，也有利于防止冷裂纹。 特点：焊后可得到铸铁组织焊缝，加工性好，焊缝强度、硬度、颜色与母材相同。但工艺复杂、生产周期长、成本高、焊接劳动条件差，一般用于焊后需要加工，要求颜色一致，焊补处刚性较大易产生裂纹及结构复杂的铸件。二、气焊1、特点：气焊火焰温度低，工件加热和冷却缓慢。