第三节常用金属材料的焊接

1、第三节第三节 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接一、金属材料的焊接性一、金属材料的焊接性1、焊接性的概念 焊接性就是被焊金属材料在一定的焊接条件下获得优质焊接接头的难易程度。包括两方面：（1）工艺性能：焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂纹的可能性。（2） 使用性能：焊接接头对使用要求的适应性。 可焊性好：是用最简单的最普遍的焊接工艺条件，便可以得到优质的焊接接头 。可焊性差：要用特殊、复杂工艺条件下才得到优质的焊接接头。 影响金属材料焊接性的主要因素是母材的化学成分。二、估算钢材可焊性的方法碳对钢的可焊性影响最显著。 一般用碳当量法估算可焊性，即把影响焊接性能的元素对可焊性的影响折

2、算为碳的影响相当的量。经验公式为：1）C当量0.4%时，可焊性好。一般的焊接工艺条件下，不会产生裂纹。2）C当量=0.40.6%时，可焊性较差。焊前需采取适当的工艺措施。如焊前预热，焊后缓冷。3）C当量0.6%时，可焊性差。焊接前后都需采取措施。如焊前预热（较高温度），焊后缓冷及热处理。1556uiornCNVMCMCC当量%材料的碳当量是制订焊接工艺规程和焊接规范的重要依据。(影响钢铁材料铸造性能、可锻性、可焊性的共同因素是什么？)三、碳钢的焊接性三、碳钢的焊接性1、低碳钢的焊接低碳钢的塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，焊接性良好。一般不需要采取特殊工艺措施，也不需要进行焊前（后

3、）热处理。如是受力复杂重要结构，采用手弧焊时，应选用碱性焊条，如J426，J427或J507，等等。但有两种情况例外：（1）在焊接厚度大于50mm的焊件需焊后去应力退火。（2）在低温条件下焊接较大刚度结构钢时，需焊前预热。如在低于0的环境温度下，应预热至100-150。常用焊接方法有：手工电弧焊、埋弧自动焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。2、中碳钢的焊接随着含碳量的增加，淬硬倾向明显，冷裂倾向 大，焊接性变差。在实际生产中，常焊接各类中 碳钢铸件或锻件。中碳钢的焊接特点：（1）淬火区和部分淬火区易产生淬硬组织和冷裂纹。（2）焊缝金属热裂倾向较大防止措施：（1）焊前预热，焊后缓冷。可减缓冷却速度

4、，避免 产生淬硬组织及减少冷裂倾向；同时温差减 少，可减小应力。如，45钢焊接时，一般要预 热至150-200左右。（2）选用抗裂性好的碱性焊条（手弧焊），也就是 低氢型焊条，如J507。（3）选用细焊条小电流、开坡口、多层焊工艺。防 止含C，S，P高的母材过多熔入焊缝，避免产 生热裂纹。中碳钢焊接方法有：手工电弧焊、电渣焊等。3、高碳钢的焊接.高碳钢焊接性差,一般只限于修补。作为例子,谈谈舰用船体钢合金设计及焊接特点:舰用船体钢强度级别要求高,但随着钢的强度级别的提高，钢中合金元素增多，钢的碳当量和裂纹敏感性也随之大幅增加，这使得钢的焊接变得十分困难。因此,如何兼顾高强度舰船用钢的强度和焊接

5、性，已成为船体结构钢设计的一个关键因素。因此,科研人员开发了新一代高强度易焊接舰船用钢。 新一代船体钢与传统调质型高强度船体钢(中碳钢)完全不同，它是以低碳铁素体钢或超低碳贝氏体钢为基础发展起来的。该系列钢合金设计具有如下特点：为了保证优良的焊接性和良好的低温韧性，钢中碳含量明显降低。加入Cu:Cu是该钢中最主要的强化元素。通过时效处理析出细小弥散的-Cu颗粒，进行强化，弥补了低碳引起的强度损失。由于碳当量的降低，这类钢的某些高强品种甚至可以实现0焊接不预热，大大简化了造船工艺，缩短了造船周期。该系列钢在保证高强度、高韧性的前提下，具有很好的焊接性能，已经用于航母、巡洋舰、驱逐舰等大型海军装备

6、的建造。 四、低合金结构钢的焊接四、低合金结构钢的焊接1、焊接特点：低合金结构钢的含碳量都很低，加入了少量合金元素后，强度显著提高，塑性韧性也好。其焊接性随强度等级的提高而变差。（1）s=300400MPa的低合金结构钢焊接性良好。a）常温下焊接时，按焊接低碳钢对待；b）在低温下焊接或对大厚度、大刚度的结构钢焊接时，应适当增大电流，减小焊速，选用碱性焊条，并进行预热；c）对受压容器的焊接，注意焊后退火，以消除应力。（2）s450MPa的低合金结构钢的焊接性较差。a）焊前预热b）焊时采用大电流、小焊速。c）焊后回火。d）烘干焊条或焊剂，认真清理焊件。五、铸铁的补焊五、铸铁的补焊 铸铁的焊接性很差，一般只对某些铸造缺陷进行补焊。1、铸铁的补焊特点（1）易产生白口组织（2）易产生裂纹（3）易产生气孔和夹渣2、补焊方法（1）热焊补 焊前将焊件局部或整体预热至600700并在焊接过程中保持，焊后缓慢冷却。（2）冷焊补焊前不预热或只预热至400以下。 冷焊法主要依靠焊条的化学成分来防止产生白口组织和裂缝。六、不锈钢焊接六、不锈钢焊接奥氏体型不锈钢：Cr，Ni元素含量较高，C含量低 焊接性良好，焊接时一般不需要采取工艺措施。焊条、焊丝和焊剂的选用应保证焊缝金属与母材成分类型相同采用小电流、快速不摆动焊，焊后加大冷速接触腐蚀介质的表面应最后施焊铁素体型不锈钢