工程材料及热加工基础 12.9金属材料的焊接性

金属材料的焊接性01金属材料的焊接性02碳钢的焊接03合金结构钢的焊接04铸铁的补焊05非铁金属及合金的焊接目录问题：零件结构材料不同，其焊接性不同。为了保

证焊接质量，那又如何来考虑其焊接技术呢？要解决这一问题，请注意以下三个要点：

1）确定零件结构材料，正确配用焊材2）分析材料焊接性和焊接结构设计3）制定焊接工艺方案，规范操作技术1.金属材料的焊接性

在设计焊接件时，必须了解什么材料容易焊接而得到优良的焊接质量，因此了解和评价金属材料的焊接性，是焊接结构设计、确定焊接方法及正确制定焊接工艺的重要依据。金属的焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性，即在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。焊接性结合性能：使用性能：焊接接头产生工艺缺陷的倾向。焊接接头在使用中的可靠性。焊接性的评定通常将钢中合金元素（包括碳）的含量，按其作用换算成碳的相当含量，称为“碳当量”，用符号“ωCE

”表示，以它作为评定钢焊接性的一种参考指标。国际焊接学会（ⅡW）推荐的碳钢和低合金高强度结构钢碳当量的计算公式：影响焊接性的因素1）焊接方法2）焊接材料3）焊件化学成分基本元素（C）影响最显著其它元素折合成碳的相当含量ωCE对焊接性的影响ωCE<0.4%ωCE=0.4%~0.6%ωCE>0.6%焊接性良好较差差4）焊接工艺2.碳钢的焊接低碳钢的焊接低碳钢（C<0.25%，ωCE<0.4%）焊接性很好。母材大都选用Q235、10、15、20等钢。根据不同焊接方法配选焊条、焊丝或焊剂。焊接工艺与技术：

1）清除接口油污、水分，烘干焊条、焊剂。

2）对于厚度大的零件，为防止裂纹倾向，建议采用焊前预热，不宜快冷。预热温度为100～150℃。中碳钢的焊接

中碳钢又称调质钢，含碳量为0.25％～0.6％，如45钢，主要用作轴、杆、轮及重载零件。

ωCE

=0.4%~0.60%，焊接性随含碳量升高而变差。焊缝区和热影响区易产生热裂纹措施焊前预热，焊后缓冷。选用低氢型焊条（如J426、J506）焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。高碳钢的焊接高碳钢的含碳量＞0.6％，一般作为高硬度、高耐磨件的材料。

ωCE>0.60%，焊接性差。焊缝区易产生气孔和软化点，冷、热裂纹敏感性强烈。气孔措施选用低氢型焊条；焊前预热，焊后缓冷抑制马氏体相变。焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。3.合金结构钢的焊接合金结构钢机械制造用结构钢低合金高强度结构钢（调质钢、渗碳钢）（压力容器、锅炉、桥梁、车辆、船舶等结构。）合金结构钢中含有较多的合金元素，碳当量大，焊接性不好。焊接的主要问题是冷、热裂纹敏感性和热影响区性能的脆化。锅炉焊接压力容器焊接ωCE<0.4%，钢的塑性好，焊接性优良，常用焊条电弧焊和埋弧自动焊进行焊接，不需采用特殊工艺措施。但当工件的刚度和厚度大，或在低温时，应加大焊接电流、减慢焊接速度、选用低氢型焊条（如J507）、焊前预热（温度≥100℃）。低合金高强度结构钢的含碳量属于低碳钢范围，但由于含有合金元素，碳当量不同，其焊接性也不同。低合金高强度结构钢ωCE>0.4%，焊接性较差，常用焊条电弧焊和埋弧自动焊进行焊接，一般焊前需预热（温度≥150℃）。焊接时应调整焊接规范严格控制热影响区冷却速度，焊后及时热处理以消除应力。4.铸铁的补焊铸铁的含碳量高、组织不均匀，硫、磷等杂质含量多、塑性低，焊接性差，所以不能用来焊接铸铁构件，只采用焊接来修补铸铁件的缺陷及修理局部损坏的零件。补焊主要出现的问题是易产生白口组织和裂纹。铸铁焊补的特点（困难）熔合区易产生白口组织和淬硬组织；熔池金属易流失；焊缝区易产生气孔与裂纹。铸铁的补焊方法生产中铸铁的焊补方法有热焊和冷焊法两种热焊法：焊前将焊件整体或局部预热至600~700℃并施焊，焊后缓冷。用于形状复杂，焊后需要机械加工的重要件，如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等。冷焊法：焊前不预热或低温预热（

400℃）的焊补方法。常用焊条电弧焊对铸铁进行冷焊，焊接时应尽量用小电流、短弧、分段焊等。4.非铁金属的焊接铜及铜合金的焊接难融合，易焊不透；易氧化；易产生气孔；易变形开裂。特点

焊接铜合金常用的方法有氩弧焊、气焊、焊条电弧焊、埋弧自动焊、钎焊等。钨极氩弧焊和气焊主要焊接薄板（厚度1~4mm）；板厚大于5mm的长焊缝宜采用埋弧自动焊和熔化极氩弧焊。铝及铝合金的焊接铝合金的焊接性较差，须采取特殊工艺措施才能保证焊接质量。易氧化，产生夹渣缺陷；氧化铝膜阻碍金