常用金属材料焊接

1、2021-6-301 2021-6-302 内 容 w 概述 w 低合金结构钢的焊接 w 不锈钢的焊接 w 铸铁的焊接 w 铝及铝合金的焊接 w 铜及铜合金的焊接 2021-6-303 焊接性的基本概念 w 焊接性焊接性 金属材料对焊接加工的适应性，主要指在一定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：易程度。它包括两方面的内容： 接合性能：即在一定的焊接工艺条件下，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。一定的金属形成焊接缺陷的敏感性。 使用性能：即在一定的

2、焊接工艺条件下，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一定金属的焊接接头对使用要求的适应性。 2021-6-304 影响焊接性的因素影响焊接性的因素 w 结构因素（接头、缺口、余高、结构因素（接头、缺口、余高、 化交叉焊缝等）化交叉焊缝等） w 材料因素（母材及焊接材料的成分）材料因素（母材及焊接材料的成分） w 工艺因素（工艺方法和措施）工艺因素（工艺方法和措施） w 使用条件（环境温度、介质、载荷性质）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焊接性只是相对比较的概念 2021-6-305 碳当量及其应用碳当量及其应用 w 概念概念

3、碳当量是指把钢中合金元素（包括碳）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为评定钢材焊接性的一种参考指标 对于碳钢和低合金结构钢，碳当量的计对于碳钢和低合金结构钢，碳当量的计 算公式：算公式： Ce=Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) Ce= 0.4时，钢材的焊接性优良，淬硬时，钢材的焊接性优良，淬硬 倾向不明显，焊接时不必预热；倾向不明显，焊接时不必预热； Ce=0.40.6%时，钢材的淬硬倾向逐渐时，钢材的淬硬倾向逐渐 明显，需要采取适当预热，控制线能量等明显，需

4、要采取适当预热，控制线能量等 工艺措施；工艺措施； Ce0.6时，淬硬倾向更强，属于较难焊时，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的材料，需采取较高的预热温度和严格的 工艺措施。工艺措施。 v碳当量来评定钢材的焊接性，只是一种近碳当量来评定钢材的焊接性，只是一种近 似的方法似的方法 2021-6-308 第二节 低合金结构钢的焊接 w 低合金结构钢分类低合金结构钢分类 强度钢强度钢按钢材的屈服强度进行分类按钢材的屈服强度进行分类 （Q235 Q345等）等） 专业用钢专业用钢按钢材的用途进行分类按钢材的用途进行分类 （不锈、耐蚀、耐酸等）（不锈、耐蚀、耐酸等） 202

5、1-6-309 普低钢的焊接性 w 热影响区的淬硬倾向热影响区的淬硬倾向 1）材料和结构的影响）材料和结构的影响 2）工艺因素的影响）工艺因素的影响 w 焊接裂纹焊接裂纹 热裂纹热裂纹 冷裂纹冷裂纹 再热裂纹（含再热裂纹（含V、Cr、Mo钢）钢） 2021-6-3010 焊接工艺特点焊接工艺特点 w 焊接材料的选择焊接材料的选择 强度钢应按照等强原则选择焊条。强度钢应按照等强原则选择焊条。 w 预热预热 预热是防止冷裂纹、热裂纹和热影响区出预热是防止冷裂纹、热裂纹和热影响区出 现淬硬组织的有效措施。现淬硬组织的有效措施。 w 焊后热处理焊后热处理 多数情况下，普低钢焊后不需进行热处理，多数情况

6、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。接头等才采用焊后热处理。 2021-6-3011 常用常用低合金结构钢焊接 w 16Mn钢的焊接钢的焊接 焊接性：焊接性： （1）良好的的焊接性，良好的的焊接性， （2）淬硬倾向比）淬硬倾向比Q235钢稍大些。钢稍大些。 （3）在大厚度、大刚性结构上进行小工艺参）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，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）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

7、方法都可用于焊接方法常见的焊接方法都可用于16Mn钢的焊接。钢的焊接。 2021-6-3012 w 15MnV和15MnTi钢的焊接 （Q390） 均属于均属于400MPa级的普低钢。钒和钛级的普低钢。钒和钛 的加入，能使钢材强度增高，同时又能的加入，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。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焊接方法常用的焊接方法都可用于15MnV 和和15Mr1Ti的焊接。的焊接。 适用较小的焊接规范。适用较小的焊接规范。 2021-6-3013 w 18MnMoNb钢的焊接（钢的焊接（ 500MPa级）级） 焊接性焊接性 碳当量

8、为碳当量为0.57，焊接时具有一定的淬硬倾向，焊接时具有一定的淬硬倾向 焊前预热温度为焊前预热温度为200250 焊后应立即进行焊后应立即进行650的回火处理。的回火处理。 焊接方法焊接方法 手弧焊时，可采用手弧焊时，可采用E6016一一D1、E7015一一D2等抗等抗 拉强度大于拉强度大于650MPa的焊条。的焊条。 14 2021-6-30 珠光体耐热钢焊接 n高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢叫作 耐热钢。 n钢中的铬、钼含量是决定钢的抗氧化能力和钼含量是决定钢的抗氧化能力和 热强性的主要因素。热强性的主要因素。 n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

9、影响区中。 n2）焊后热处理过程中易产生再热裂纹。 15 2021-6-30 n耐热钢的焊接工艺耐热钢的焊接工艺 需预热，需预热，定位焊也需预热定位焊也需预热， 焊后采取保温措施焊后采取保温措施 重要结构焊后需要进行后热处理。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（后热是在预热温度上限保温数小时后，再开 始缓冷）。始缓冷）。 焊后一般采用焊后一般采用高温回火高温回火 16 2021-6-30 耐热钢的焊接方法耐热钢的焊接方法 n手工电弧焊和埋弧自动焊的应用较多手工电弧焊和埋弧自动焊的应用较多 n CO2气体保护焊也周益增多，气体保护焊也周益增多， n电渣焊在大

10、断面焊接中得到应用。电渣焊在大断面焊接中得到应用。 n在焊接重要的高压管道时，常用钨极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氩弧焊封底，然后用熔化极气体保护焊 或手弧焊盖面。或手弧焊盖面。 n气焊使用中性焰或轻微碳化焰，决不能气焊使用中性焰或轻微碳化焰，决不能 使用氧化焰使用氧化焰 2021-6-3017 第三节 不锈钢焊接 w 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 2021-6-3018 w 焊接接头的抗腐蚀性 （1）整体腐蚀 （2）晶间腐蚀 （3）应力腐蚀 2021-6-3019 w 热裂纹 焊缝的纵向和横向裂纹 弧坑裂纹 打

11、底焊的焊根裂纹 多层焊的层间裂纹等等 2021-6-3020 w 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。已产焊接过程中不可避免地要经历这个温度。已产 生生475脆化的焊缝，可经脆化的焊缝，可经900淬火消除淬火消除。 （2）相脆化 消除已经生成的消除已经生成的相，可以把焊接接头加热到相，可以把焊接接头加热到 10001050，然后快速冷却，然后快速冷却。 相在相在ICrl8N19Ti钢的焊缝中一般不产生钢的焊缝中一般不产生。 （3）熔合线脆断）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

12、发生脆断现象，此种现象称为熔外几个晶粒的地方会发生脆断现象，此种现象称为熔 合线脆断合线脆断 2021-6-3021 奥氏体不锈钢 w 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不锈钢具有抗腐蚀能力的必要条件是含铬量大 于于12。 （2） 热裂纹 液相线和固相线距离大，且膨胀系数大 2021-6-3022 w 减小和防止晶间腐蚀的减小和防止晶间腐蚀的 （1）选用超低碳（）选用超低碳（C003）或添加钛或锡）或添加钛或锡 等稳定元素的不锈钢焊条。等稳定元素的不锈钢焊条。 （2）采用小规范）采用小规范目的是减少危险温度停留目的是减少危险

13、温度停留 时间时间 （3）接触介质的焊缝最后施焊。）接触介质的焊缝最后施焊。 （4）焊后固溶处理）焊后固溶处理 将工件加热至将工件加热至1050 1100 （5）采用双相组织）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。少和隔断奥氏体晶粒的连续晶界。 2021-6-3023 w 热裂纹防止措施热裂纹防止措施 （1）通过焊接材料向焊缝中加入形成铁）通过焊接材料向焊缝中加入形成铁 素体的元素（素体的元素（V、Mo、W、Cr等）形成等）形成 双相组织双相组织 （2）采用碱性焊条）采用碱性焊条 （3）小电流、快焊速、填满弧坑）小电流、快焊速、填满弧坑 （4）氩弧打底工艺）氩弧打底工艺 2021-6-3024 铁素体不锈钢 w 焊接性 热影响区晶粒急剧长大，475 脆性和 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。不发生相变，不能通过热处理来细化。 2021-6-3025 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，容易产马氏体不锈钢有强烈的淬硬倾