机械焊接技术简介

机器焊接技能

1什么是焊接性？试述碳钢的焊接性。

焊接性是指质料在限定的施工条件下焊接成按划定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能

力。焊接性受质料、焊接要领、构件类型及使用要求四个因素的影响。

碳钢是以铁元索为底子的，铁碳合金，碳为合金元素■，其碳的质量分数不凌驾1%,别的，铺的

质量分数不凌驾1.2%,硅的质量分数不凌驾0.5%,后两者皆不作为合金元素。其它元素如

Ni、C「、Cu等均控制在残余量的限度以内，更不作为合金元索。杂质元素如S、P、O、N等，

凭据钢材品种和品级的差异，均有严格限制。因此，碳钢的焊接性主要取决于含碳量:，随着含碳

量的增加，焊接性逐渐变差，其中以低碳钢的焊接性最好，见表1。

表1碳钢焊接性与含碳量的干系

名典也硬

“碳的质量分数（%）典典范用途焊接性

称度

特殊板材和型材薄板、带材、

低碳<60HRB优

焊丝

钢

〜0.2590HRB结构用型材、板材、棒材良

中碳

25HRC呆板部件和东西中（需预热、后热，推荐使用低氢焊接

钢

要领）

高碳

>40HRC弹簧，模具，钢轨劣（需预热、后热，必须使用低氢焊接

钢

要领）

2什么是碳当量？碳钢的碳当量如何盘算？

把钢中合金元素（包罗碳）的含量按其作用换自成碳的相当含量，称为该种钢材的碳当量，可作

为评定钢材焊接性的一种参考指标。

碳钢中的元素除C外，主要是Mn和Si,它们的含量增加，焊接性变差，但其作用不及碳强烈。

国际焊接学会推荐的碳当量公式为

MnCu+NiCr+Mo+V

CE（IIW）=C+—+------------+------------------

（质量分数）（％）

6155

随着碳当量值的增加，钢材的焊接性会变差。当CE值大于0.4%〜0.6%时，冷裂纹的敏感性

将增大，焊接时需要接纳预热、后热及用低氢型焊接质料施焊等一系列工艺步伐。

3利用碳当量值评价钢材焊接性有何局限性？

碳当量值只能在一定范畴内，对钢材归纳综合地、相对地评价其焊接性，这是因为：

1）如果两种钢材的碳当量值相等，但是含碳量不等，含碳量较高的钢材在施焊历程中容易产生

淬硬组织，其裂纹倾向显然比含碳量较低的钢材来得大，焊接性较差。因此，当钢材的碳当量值

相等时，不能看成焊接性就完全相同。

2）碳当量盘算值只表达了化学身分对焊接性的影响，没有考虑到冷却速度差异，可以得到差异

的组织，冷却速度快时，容易产生淬硬组织，焊接性就会变差。

3）影响焊缝金属组织从而影响焊接性的因素，除了化学身分和冷却速度外，另有焊接循环中的

最高加热温度和在高温停留时间等参数，在碳当量值盘算公式中均没有体现出来。

因此，碳当量值的盘算公式只能在一定的钢种范畴内，归纳综合地、相对地评价钢材的焊接性，

不能作为准确的评定指标。

4试述低碳钢的焊接性。

由于低碳钢含碳量低，锌、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬

火组织。低碳钢焊后的讨论塑性和打击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，

焊后也不必接纳热处置惩罚改进组织，整个焊接历程不必接纳特殊的工艺步伐，焊接性优良

但在少数情况下，焊接时也会出现困难:

1）接纳旧冶炼要领生产的转炉钢含氮量高，杂质含量多，从而冷脆性大，时效敏感性增加，焊

接讨论质量低落，焊接性变差。

2）沸腾钢脱氧不完全，含氧量较高，P等杂质漫衍不均，局部地域含量会超标，时效敏感性及

冷脆敏感性大，热裂纹倾向也增大。

3）接纳质量不切合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量过高，会导致产生裂纹。如某厂接

纳酸性焊条焊接Q235-A钢时，因焊条药皮中镭铁的含碳量过高，会引起焊缝产生热裂纹。

4）某些焊接要领会低落低碳钢焊接讨论的质量。如电渣焊，由于线能量大，会使焊接热影响区

的粗晶区晶粒长得卜分粗大，引起打击韧度的严重下降，焊后必须进行细化晶粒的正火处置惩罚，

以提高打击韧度。

总之，低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接要领都能适用于低碳钢的焊接。

5低碳钢焊接时，如何正确地选用焊接质料？

⑴手弧焊焊条的选用

常用低碳钢Q235的抗拉强度平均值为，凭据等强度原则，与之几配的焊条应为E43系列。儿

种差异钢号的低碳钢手弧焊时焊条的选用，见表2。

表2低碳钢手弧焊时焊条的选用

动载荷、庞大、厚板结构，锅炉受压施

•般结构选用的

钢容器，低温焊接焊

号条

焊亲型号

选用的焊条型号件

Q235E4316.E4315一般不预热

匚4313,E4303.匚4301,

Q255E4320,E4311一般不预热

(E5016.E5015)

厚板结构预热

Q275E4316,E4315E5016,E5015

150C以上

E4316.E4315

08、10、15、E4303,E4301,E4320,

一般不预热

20E4311

(E5016,E5015)

厚板结构预热

25E4316.E4315E5016.E5015

以上

E4316,E4315

厚板结构预热

20g,22gE4303.E4301

100〜150C

(E5016,E5015)

E4316.E4315

20RE4303.E4301一般不预热

(E5016.E5015)

注：表中括弧内的焊条型号体现可以代用。

焊件厚度（mm）在种种气温下的预热温度

<30不低于一300c时不预热；低于一30c时预热100〜150C

31〜50不低于一10℃时不预热；低于一10C时预热100〜150c

51〜70不低于0℃时不预热：低于0℃时预热100〜150℃

表5低碳钢管道、压力容器低温焊接的预热温度

焊件厚度（mm）在种种气温下的预热温度

<16不低于一30℃时不预热；低于一30c时预热100〜150c

17〜30不低于一20℃时不预热：低于一20C时预热100〜150c

31〜40不低于一10七时不预热：低于一10C时预热100〜150c

41〜50不低于0C时不预热；低于（FC时预热100〜150C

7试述中碳钢的焊接性。

中碳钢的碳的质量分数为0.25%〜0.60%。当碳的质量分数靠近0.25%而含镐量不高时，焊

接性良好。随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差。如果碳的质量分数为0.45%左右而仍按焊接

低碳钢常用的工艺施焊时，在热影响区可能会产生硬脆的马氏体组织，易于开裂，即形成冷裂纹。

焊接时.，相当数量的母材被熔化进入焊缝，使焊缝的含碳量增高，促使在焊缝中产生热裂纹，特

别是当硫的杂质控制不严时，更易出现。这种裂纹在弧坑处更为敏感，漫衍在焊缝中的热裂纹于

是与焊缝的鱼鳞状波纹线和垂直，见图lo

8中碳钢焊接时，如何正确地选用焊条？

中碳钢的焊接目前多数接纳手弧焊。为提高焊接讨论的抗裂性，应选用低氢型焊条。个体情况卜,

也可接纳钛钙型和钛铁矿型酸性焊条，但此时应接纳严格的工艺步伐，如焊前预热、淘汰烽合比

（低落焊缝含碳量）等。

中碳钢手弧焊时焊条的选用，见表6.

表6中碳钢手弧焊时焊条的选用

焊件力学性能（之）选用焊条型号

钢焊接asob6*aK

焊件含碳量（%）s要求等强

号件不要求等强度

度

(MPa)(MPa)(%)(%)(J)

35一般315530204555E4303.E4301E5016,

ZG270〜一般270500182522E4316.E4315E5015

500

1〜

E4303.E4301

45

较差355600164039E5016,

E4316.E4315

ZG310-

较差310570152115E5015

570

E5016.E5015

E4303.E4301

55

0.52〜0.60很差3806451335—E5016.

E4316.E4315

ZG340〜

很差340640101810E5015

340

E5016.E5015

特殊情况下，中碳钢焊接时可接纳铭银不锈钢焊条,如E0・19・10・16(A102)、E0-19-10-5

(A107),El-23-13-16(A302)、El-23-13-15(A307)、E2-26-21-16(A402)、

E2-26-21-15(A407)等，因奥氏体焊缝金屈的塑性良好，可以减小焊接讨论应力，纵然焊

件焊前不预热，也可制止热影响区产生冷裂纹。

9试述中碳钢的焊接工艺要点。

⑴预热

预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度，防备产生冷裂纹,这是焊接中碳钢的主要工艺步伐,

预热还能改进讨论塑性，减小焊后残余应力。通常，35和45钢的预热温度为150〜250℃含

碳量再高大概因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提高至250〜400C。

若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范畴为焊口两侧各150〜

200mm。

⑵焊条

条件许可时优先选用碱性焊条。

⑶坡口形式

将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。如果是铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，其目的是

淘汰母材熔入焊缝金属中的比例，以低落焊缝中的含碳量，防备裂纹产生。

⑷焊接工艺参数

由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，所以第一层焊^焊接时，应尽量接

纳小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深。

⑸焊后热处置惩罚

焊后最好对焊件立即进行消除应力热处置惩罚，特别是对付大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉

条件下(动载荷或打击载荷)事情的焊件更应如此。消除应力的回火温度为600〜650C.

若焊后不能进行消除应力热处置惩罚，应立即进行后热处置惩罚。

10试述高碳钢的焊接工艺要点。

⑴焊接性

当高碳钢的碳的质量分数大于0.60%时,，焊后的硬化、裂纹敏感倾向更大，因此焊接性极差，

不能用于制造焊接结构。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接事情主要是焊补修

复。

⑵焊条选用

由于高碳钢的抗拉强度多数在675MPa以上，所以常用的焊条型号为E7015、E6015,对构

件结构要求不高时可选用E5016、E5015焊条。别的，亦可接纳铭银奥氏体钢焊条进行焊接。

⑶焊接工艺

1）由于高碳钢零件为了得到高硬度和耐磨性，质料自己都需经过热处置惩罚，所以焊前应先进

行退火，才气进行焊接。

2）焊件焊前应进行预热，预热温度一般为250〜350C以上，焊接历程中必须保持层间温度不

低于预热温度。

3）焊后焊件必须保温缓冷，并立即送入炉中在650C进行消除应力热处置惩罚。

11低合金高强钢的碳当量如何盘算？

低合金而强钢碳当量的盘算公式目前以国际焊接学会（HW）所推荐的CE和日本JIS尺度所划

定的Ceq应用最为遍及，其盘算公式为

MnCr+Mo+vCu+Ni

CE（IIW）=C+——+-----------+-------

（质量分数）（%）

6515

MnSiNiCrMoV

Ceq（JIS）=C+------+-------+-------+-------+-------+-------

（质量分数）（％）

624405414

式中，化学元素都体现该元素在钢中的质量分数，盘算时，元素含量均取其身分范畴的上限。

CE主要适用于文艺报非调质量低合金高强钢（ob=500-900MPa）焊接性的估算；Ceq主要

适用于低碳钢调质钢和低合金高强钢（ob=500〜1000M〉a）,但均适用于含碳量偏高的钢种

（C的质量分数20.18%）,这类钢化学身分的范萌如下

C的质量分数为WO.2%、SiW0.55%、MML5%、CuW0.5%、NH2.5%、CrW1.25%、

Mo<0.7%xV<%fUB<0.006%o

12试述低合金高强钢的焊接性。

强度级别较低的低合金高强钢，如300〜4OOMPa级，由于钢中合金元素含量较少，其焊接性

良好、靠近于低碳钢。随着钢中合金元素的增加，强度级别提高，钢的焊接性也逐渐变差，出现

的主要问题是：

⑴热影响区的淬硬倾向

含碳时较少、强度级别较低的钢种,如09Mn2、09Mn2Si、09MnV钢等,淬硬倾向很小。随

着强度级别的提高，淬硬倾向也开始加大，如16Mn、15MnV钢焊接时，快速度冷却会导致在

热影响区出现马氏体组织。

⑵冷裂纹

低合金高强钢焊接时.，热影响区的冷裂纹倾向加大，并且这种冷裂纹往往具有延迟的性质，危害

性很大。例如，质料为18MnMoNb钢壁厚115mm的一大型容器，由于预热温度不敷，焊后

在热影响区形成大量冷裂纹。

低合金高强钢的定位焊^很容易开裂，其原因是由于焊缝尺寸小、长度短、冷却速度快，这种开

裂属于冷裂纹性质。

⑶热裂纹

一般情况下，强度品级为294〜392MPa的热轧、正火钢，热裂倾向较小，但在厚壁压力容器

的高稀释率焊道（如根部焊道或靠近坡口边沿的多层埋弧库焊道）中也会出现热裂纹。电渣焊时，

若母材的含碳量偏高并含银时，电渣焊健中可能会出现呈八字形漫衍的热裂纹。

强度品级为800〜1176MPa的中碳调质钢（如30C「MnSiA钢），焊接时热裂的敏感性较大。

⑷粗晶区脆化

热影响区中被加热至110TC以上的粗晶区，当焊接线能量过大时，粗晶区的晶粒将迅速长大或

出现魏氏组织而使韧性下降，出现脆化段。

13试述低合金高强钢焊接时的主要工艺步伐。

⑴预热

预热是防备裂纹的有效步伐，并且另有助于改进讨论性能。但预热会恶化劳动条件，便生产工2

庞大化，过高的预热温度还会低落讨论韧性。因此，焊前是否需要预热以及预热温度简直定应凭

据钢材的身分（碳当量）、板厚、结构形状、刚度巨细以及情况温度等决定。

⑵焊接线能量的选择

含碳低的热轧钢（09Mn2、09MnNb钢等）以及含碳量偏下限的16Mn钢焊接时♦，因为这些钢

的冷裂淬硬、脆化等倾向小，所以对焊接线能量没有严格的限制。焊接含碳量偏高的16Mn钢

时，为低落淬硬倾向，焊接线能量应偏大一点。对付含V、Nb、Ti的钢种，为低落热影响区粗

晶脆化所造成的倒霉影响，应选择较小的焊接线能量。如15MnVN钢的焊接线能量应控制在

40〜45kJ/cm以下。

对付碳及合金元素含量较高而屈服点为490MPd的正火钢（如18MnMoNb钢等），因淬硬倾

向大，应选择较大的焊接线能量，但当接纳焊前预热时，为了制止过热倾向，可以适本地淘汰线

能量。

⑶后热及焊后热处置惩罚

后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后，将焊件立即加热至150〜250c范畴内，并保温一段时

间，使讨论中的氢扩散逸出，防备延迟裂纹产生。

对付厚壁容器、高刚性的焊接结构以及一些在低温、耐蚀条件下事情的构件，焊后应实时进行消

除应力的高温回火，其目的是消除焊接残余应力，改进组织。

焊后立即进行高温问火的焊件，无需再进行后热处置惩罚。

14低合金高强钢焊接时，如何正确地选用焊接质料？

总的原则是凭据等强度的要求，即熔敷金属的强度品级应与母材在同一档次来选用焊接质料，具

体选用，见表7。

表7低合金高强钢焊接质料的选用

埋电

强哎级别手弧焊

钢弧渣

CO2焊焊丝

号焊焊

(MPa)

焊条焊剂焊丝焊剂焊丝

09Mn2HJ430HlOMnSi

H08A

09Mn2Si294E43HJ431H08Mn2Si

H08MnA

09MnVSJ301H08Mn2SiA

薄板：H08A

SJ501

H08Mn2Si

H08MnA

中板开坡口对接

16MnH08Mn2SiA

HJ431

HJ431

开I形坡口对接

16MnCu343E50H08MnMoAYJ502-1

HJ430

HJ360

H08MnA

14MnNbYJ502-3

SJ301

H10Mn2

YJ506-4

国板深坡口

HJ350

H10Mn2

H08MnMoA

JFI形坡口对接

H08MnA

HJ430

中板开坡口对接

15MnV

HJ431

E50HJ431H10MnMoH08Mn2Si

H10Mn2

15MnVCu392

E55HJ360H08Mn2MoVAH08Mn2SiA

HlOMnSi

16MnNb

HJ250

厚板深坡口

HJ350

H08MnMoA

SJ101

SJ431H10Mn2

IbMnVN

HJ350

E55HJ431H10MnMoH08Mn2Si

H08MnMoA

ISMnVNCu441

HJ250

E60HJ360H08Mn2MoVAH08Mn2SiA

H08Mn2MoA

15MnVTiRe

SJ101

18MnMoNbHJ250H08Mn2MoAH10Mn2MoA

E60HJ431

14MnMoV490HJ350H08Mn2MoVAH10Mn2MoVAH08Mn2SiMoA

E70HJ360

14MnMoVCuSJ101H08Mn2NiMoH10Mn2NiMoA

15试述16Mn钢的焊接工艺。

16Mn钢属于碳钵钢，碳当量为0.345%〜0.491%,屈服点即是343MPa（强度级别属于

343MPa级）。16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。但由于16Mn钢

的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构卜.焊接时,

为防备出现冷裂纹，需接纳预热步伐。差异板厚及差异情况温度下16Mn钢的预热温度，见表8。

16Mn钢手弧焊时应选用E50型焊条，如碱性焊条E5015、E5016,对付不重要的结构，也可

选用酸性焊条E5003、E5001o对厚度小、坡口窄的焊件，可选用E4315、E4316焊条。

表8焊接16Mn钢的预热温度

焊件厚度

差异气温下的预热温度计（°C）

<mm）

16以上不低于一10C不预热，-10C以下预热100〜150C

16〜24不低于一5℃不预热.一5c以下预热100〜150C

25〜40不低于0℃不预热，0℃以下预热100〜150c

40以上均预热100〜15CTC

16Mn钢埋弧焊时H08MnA焊丝配合焊剂HJ431（开I形坡口对接）或H10Mn2焊丝配合焊

剂HJ431（中板开坡口对接），当需焊接厚板深坡口焊缝时，应选用H08MnMoA焊丝配合焊

剂HJ431。

16Mn钢是目前我国应用最广的低合金钢，用于制造焊接结构的16Mn钢均为16MnR和

16Mng钢。

16试述18MnMoNb钢的焊接工艺。

18MnMoNb钢的屈服点即是490MPa（属于490MPa级钢），由于碳及合金钢元素的含量都

较高，所以淬火硬倾向及冷裂倾向均比16Mn钢大。焊接工艺要点：

1）除电渣焊外，焊前对焊件应接纳预热步伐，预热温度控制在150〜180C。对付刚度较大的

讨论，预热温度应提高至180〜230℃。焊后或中断焊接时，应立即进行250〜350C的后热

处置惩罚。

2）焊接质料的选用，见表7。

3）为包管讨论性能和质量，应适当控制焊接线能量，如手弧焊时，焊接线能量应控制在24kJ/cm

以下；埋弧焊时，焊接线能量应控制在35kJ/cm以下。但焊接线能量不能过小，不然焊接讨论

易出现淬硬组织和低落韧性。同时，层间温度应控制在预热温度和30CTC之间。

4）焊后应进行热处置惩罚，电渣焊讨论热处置惩罚的方法是900〜980c正火加630〜670C

回火。手弧焊及埋弧焊讨论进行消除焊接残余应力的高温回火处置惩罚，回火温度比一般钢材回

火温度低30C左右。

17试述低温用钢的焊接工艺。

事情温度即是或低于一20C的低碳素结构钢和低合金钢称为低温用钢，其牌号及身分，见表9°

对低温用钢的主要要求是应包管在使用温度下具有足够的逑性及反抗脆性破坏的能力。

表9低温容器用钢的牌号及身分

钢化学身分（质量分数）（%）

号CMnSiVTi

16MnDRW〜〜

09MnTiCuREDR<<

09Mn2VDR<〜

06MnNbDRV

化学q分（质量分数）（％）

钢

S1P

号CuNbRE

<

16MnDR

09MnTiCuREDR0.035

-----0.15（参加量）

09Mn2VDR0.035

06MnNbDR

低温用钢由于含碳量低，淬便倾向和冷裂倾向小，所以焊接性良好。焊接时，为制止焊缝金属及

热影响区形成粗晶组织而低落低温韧性，要求接纳小的焊接线能量，焊接电流不宜过大，宜用快

速多道焊以减轻焊道过热，并通过多层焊的垂热作用细化品粒，多道焊时要控制层间温度不得过

高，如焊接06MnNbDR低温用钢时，层间温度不得大于300C。

焊接低温用钢的焊条，见表10。

表10焊接低温用钢焊条

焊主

条要

'焊条型号

牌用

号途

J506GE5016G

焊接一40七事情的16MnDR钢

J507GRE5015G

焊接一70C事情的09Mn2V及09MnTiCuRe钢

W707TW70-7CU

焊接一70c事情的低温钢及2.5%Ni钢

W707NiE5515C1

焊接一90℃事情的3.5%Ni钢

W907NiE5515C2

焊接一100C事情的06MnNb、06AINbCuN及3.5%Ni钢

W107NiTW10-7Cu

低温用钢焊后可进行消除应力热处置惩罚，以低落焊接结构的脆断倾向。

18试述珠光体耐热钢的焊接工艺。

高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢称为耐热钢，以Cr、M。为主要合金元素的低合金耐热

钢，基体组织是珠光体（或珠光体+铁素体）称为珠光体耐热纲，常用钢号有15CrMo.l2CrMoV.

12Cr2MoWVTiB、14MnMov.18MnMoNb>13MnNiMoNb.

由于珠光体耐热钢中含有一定量的Cr、M。和其它一些合金元素，所以热影响区会产生硬桅的

马氏体组织，低温焊接或焊接刚性较大的结构时，易形成冷裂纹。因此在焊接时应接纳以下几项

工艺步伐：

⑴预热

预热是焊接珠光体耐热钢的重耍工艺步伐。为了确保焊接质量，岂论在定位焊或正式施焊历程中，

焊件都应预热并保持为80〜150c用氧弧焊打底和CO2气体掩护焊时，可以低落预热温度或

不预热。

⑵焊后缓冷

焊后应立即用石棉布笼罩焊缝及热影响区，使其迟钝冷却。

⑶焊后热处置惩罚

焊后应立即进行高温回火，防备产生延迟裂纹、消除应力和改进组织。焊后热处置惩罚温度应制

止在350〜500C温度区间内进行，因珠光体耐热钢在该温度区间内有强烈的加火脆性现象。

几种常用珠光体耐热钢的焊后热处置惩罚温度见表11。

表工工珠光体耐热钢焊后热处置惩罚温度

钢

号需热处置惩罚厚度（mm）焊后高温回火温度（C）

15CrMo>10680〜700

12CrlMoV>6720-760

20CrMo任何厚度720〜760

12Cr2MoWVB任何厚度760-780

12Cr3MoVSiTiB任何厚度740-780

19珠光体耐热钢焊接时，如何正确地选用焊接质料？

总的原则是凭据化学身分的要求，即熔敷金属的化学身分应与母材相当来选用焊接质料。具体选

用，见表12。

表12珠光体耐热钢焊接质料的选用

手埋

钢弧弧气体掩护焊

号焊焊

焊条牌号焊条型号焊丝与焊剂匹配焊丝牌号

ISCrMoR307E5515-B2H08CrMoA+IU350H08CrMnSiMo

12CrMoVR317E5515-B2-VH08CrMoV+HJ350H08CrMnSiMoV

Cr2MoR407E6015-B3H08Cr3MoMnA4-hJ350H08Cr3MoMnSi

12CrMoWV-TiBR347E5515-B3-VWBH08Cr2MoWVNb3+HJ250H08Cr2MnWVNbB

14MnMoVJ606E6016-D1

H08Mn2MoA+HJ350H08Mn2SiMo

18MnMoNbJ607E6015-D1

13MnNiMoNbJ607NiE6015GH08Mn2NiMo+HJ350H08Mn2NiMoSi

原则上，种种金属都能进行焊接，但金属自己固有的基天性能，还不能直接表明它在焊接时会出

现什么问题以及焊接后讨论性能是否能满足使用要求，所以，金属质料对焊接加工的适应性用焊

接性来权衡。

1.焊接性观点

金属的焊接性是指在•定的焊接工艺条件卜，得到优质焊接讨论的难易水平。其内容包罗两个方

面：一是金属在经受焊接加工时对缺陷的敏感性，即，艺饵接性；二是焊成的讨论在使用条件下

可靠运行的能力，纵然用焊接性。

1）工艺焊接性

工艺焊接性是一个相对的观点，如果一种金属可以在很简朴的工艺条件下焊接而得到完好的讨

论，能够满足使用要求，就可以说是焊接性良好。反之，如果必须包管很庞大的工艺条件，如高

温预热、焊后庞大热处置惩罚等，或所焊的讨论在性能上不能很好地满足要求，就可以认为焊接

性差。工艺焊接性就是指金属在一定的工艺条件下，能得到优质焊接讨论的能力。它不是金属自

己固有的性能，而是随焊接条件的变革而变革。

2）使用焊接性

使用焊接性是指整个焊接讨论或整体结构满足技能条件划定的使用性能的水平。包罗力学性能、

缺口敏感性、耐腐化性等。

2.焊接性试验要领

评价焊接性的要领是多种多样的，每一种试验要领都是从某一特定的角度来考核或说明焊接性的

某一方面。因此，往往需要进行一系列的试验才可能较全面地说明焊接性，从而有助于确定焊接

要领、焊接质料、工艺范例及须要的工艺步伐等。

焊接性试验的内容主要有：热裂纹试验、冷裂纹试验、脆性试验、使用性能试验等。其实施的要

领分模拟、实焊、理论盘算二:大类。最常用的是斜Y坡口裂纹试验、插销试验、刚性牢固对接

裂纹试验、可变拘束裂纹试验、碳当量法等。

金属质料的可焊性是指被焊金属在接纳•定的焊接要领、焊接质料、工艺参数及结构型式条件下，

得到优质焊接讨论的难易水平。

钢材可焊性的主要因素是化学身分。在种种元素中，碳的影响最明显，其它元素的影响可折合成

碳的影响，因此可用碳当量要领来估算被焊钢材的可焊性硫、磷对钢材焊接性能影响也很大，

在种种及格钢材中，硫、磷都要受到严格限制。

钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，可焊性良好。

钢材塑性下降，淬硬倾向明显，可焊性较差。

钢材塑性较低，淬硬倾向很强，可焊性欠好。

常用钢材的可.焊性一般为低碳及低合金钢较好，中碳及中合金钢较差，高碳及高合金钢最差

铸铁含碳量高，组织不均匀，塑性很低，属于可焊性很差的金属质料，因此不应该考虑铸铁的焊

接构件。铸铁的焊接主要是焊补事情。铸铁焊补时熔合区易产生白口组织，易产生裂缝，易产生

气孔。

焊前将铸铁工件整体或局部预热到600〜700C,焊后迟钝冷却的工艺称为热焊法。

焊补之前，工件不预热或只进行400C以下低温预热的焊补要领称为冷焊法。冷焊法一般是用

手工电弧焊进行焊补

钢芯铸铁焊条焊丝为低碳钢，一种是药皮有强氧化性身分能使熔池中的硅、碳大量烧损，以得到

塑性较好的低碳钢焊缝。另一种是在药皮中参加大量机铁，能使焊缝金属成为高机钢，因此具有

较好的抗裂性及加工性，可用于高强度铸铁及球墨铸铁的补焊。

银基铸铁焊条焊丝是纯锲或银铜合金，焊补后，焊缝为塑性好的锲基合金。

铜基铸铁焊条用铜丝作焊芯或用铜芯铁皮焊芯，外涂低氢型涂料。

有色金属可焊性较差，一般用家弧焊要领焊接。

异种金属焊接性也较差，通过增加过渡层金属和堆焊断绝层的要领解决熔合和母材金属稀释问题

研究在熔化焊接历程中所产生的''气体・熔渣・金属〃之间的物理、化学变革，熔化金属的结晶凝

固，以及由于焊接热循环造成的焊接热影响区内金属的组织和性能的变革。运用冶金学的知识研

究焊接历程,促进了焊接的生长；同时焊接冶金的生长也促使出现了新的冶金工艺一二次重熔。

焊接化学冶金

焊接化学冶金反响的特点是温度高而时间短促；相间反响界面的比外貌积大；因此，反响极为猛

烈。焊接化学冶金历程是分区域（或阶段）连续进行的；以手工电弧焊为例，可分为药皮反响区、

熔滴反响区和熔池反响区（图1）。

焊接熔渣是在焊接历程中，主要由焊条药皮或焊剂形成的，起冶金处置惩罚、机器掩护金属

和改进焊接工艺性能的作用。焊接熔渣的主要组成是种种氧化物，另有氟化物、氯化物和硼酸盐

类。氧化物有酸性的、中性的和碱性的。权衡熔渣的碱性强弱接纳碱度，最常用和轻便的盘算要

领是碱性氧化物的重量总和同酸性氧化物的重量总和之比［见炉渣）。碱度大于的焊渣称为碱性

渣，反之称为酸性渣。焊渣碱度对焊接冶金历程有很大影响。接纳碱性焊渣时，焊健金属具有较

好的综合机器性能，抗裂性能提高，同时焊缝的脱氧及脱硫也较好。

完善的脱氧可提高焊缝金属（如钢）的综合机器性能。焊接时的脱氧历程可分为两类：①先

期脱氧，即焊条药皮或焊剂中的脱氧剂（Mn、Si、Al、Ti等）与高价氧化物和碳酸盐类在焊接的

熔池中早期产生还原反响。②沉淀脱氧，溶于液态金属（如钢液）中的脱氧剂直接与金属液体中

的FeO产生脱氧反响：种种钢焊接时，利用Si、Mn联合脱氧能取得较好的脱氧效果。沉淀脱氧

在脱氧历程中起最后的决定性作用。

焊缝金属的凝固

焊接熔池的凝固条件差异于一般铸锭。焊接熔池体积小、温度高而不均匀，中心温度近于沸点，

而周围都是未熔化的被焊接金属（母材），因此温度梯度大、冷却速度快。焊缝凝固结晶始于熔

池边沿的最低温度处，以半熔化的母材金属晶粒为非自发品核，开始结晶生长，即所谓''联生结

晶“。另一特点为由于冷却速度快，所以结晶从半熔化的晶粒外貌开始后，沿着与散热相反的偏

向，以柱状晶的形态向熔泄中心迅速生长，直到柱状晶相互打仗为止。同时，由于柱状品的生长

速度很快，熔池中纵然存在着难熔质点，也很难作为晶核长大成等轴晶粒。这样，焊缝就具有柱

状品特征（图2）。

焊接热作用特点

焊接热源的局部会合，导致不均匀的温度场。离焊缝越远，被加热到达的峰值温度越低，如图3

所示。不均匀的温度场将引起不均匀的应力和变形，并造成不均匀的组织和性能变革。别的，焊

接热源始终处于运动状态之中，焊接区中任何一点的温度变革都是准稳态，热源移近时迅速升温,

热源移开时则迅速降温。运就决定了焊接历程中所产生的种种冶金学变革都无法到达平衡状态。

焊接热循环特性

焊接区某点的温度随时间的变革历程称为焊接热循环。图4为单道焊接的热循环特性。温度很

快地升高到峰值温度（Tmax,例如低合金钢手弧焊时在4秒内即可升到1100℃。而高温停留

时间tH很短，例如在Ac3f见铁碳平衡图）以上只有几秒到十几秒钟。冷却速度3c相当大，往

往会引起淬火。决定焊接热循环特性的主要因素是质料的热物理性能、焊件尺寸、焊件初始温度

以及焊接工艺参数。

多道焊时，其焊接热循环具有•更为庞大的特点。后一焊道对前一焊道起后热作用，产生热处

置惩罚效果；而前一焊道对后一焊道具有预热的作用。

焊接热影响区的范畴和组织变革

加热峰值温度低于质料的熔化温度（Ts）而又高于质料能产生组织变革的临界温度（Tc「）的母材区

域，即为热影响区。对大多数非调质钢常取其Acl为其Ter；而对换质钢，其实际回火温度即为

其Ter。在焊接热循环的作用下，热影响区内实质上在进行着一种特殊形式的热处置惩罚，其结

果往往是使焊前的热处置惩罚效果受到破坏，在差异的局部位置会产生种种组织变革，从而引起

硬化、软化以及脆化现象，甚至还会产生焊接裂纹。

一般说来，对换质钢而言，凡凌驾Acl的部位可能产生淬火组织，而温度介于Acl和原始温

度之间的部位将进行回火历程。对非调质钢而言,在凌驾Acl的部位由于产生相变，随温度差异

而使其晶粒粗细差异很大。例如图5为正火处置惩罚的15MnVNb钢埋弧自动焊时的热影响区

组织变革特征。

对付沉淀强化合金，在热影响区内将产生相的溶解和析出历程，常可见到粗晶粒的局部固溶

区和由尸过期效而产生的软化。对付冷作强化的金属，在热影响区内由于产生复兴和再结晶历程,

而可出现软化区域。

第四节常用金属质料的焊接

金属质料的焊接性，俗称可焊性，是指金属质料对焊接加工的适应性。主要指在一定的焊接

工艺条件下，得到优质焊接讨论的难易水平。

焊接奥氏体不锈钢时，很容易得到无缺陷的焊接讨论，即接合性能好。

金属质料的焊接性主要决定于焊接讨论的组织及其性能。一般说来，焊接同种金届质料时，

讨论组织与焊件相同或相近，焊接性较好：焊接异种金属质料时，讨论组织至少与某一焊件差异，

焊接性较差。无论接纳何种质料焊接，如果焊接讨论中形成又脆又硬的组织，则焊接性就差。

一般说来，铸造要产生铸造热应力，铸造要产生形变应力，热处置惩罚要产生组织应力。熔

焊和钎焊的焊缝金属可以近似看成是经历了铸造历程；压焊讨论可以近似看成是经历了铸造历

程。焊接时局部加热后冷却可以近似看成是焊接讨论经历了热处置惩罚历程。因此，焊接历程中

焊件内将产生热应力、形变应力和组织应力，它们的矢量和就是焊策应力。焊策应力将导致焊接

讨论产生裂纹的倾向和焊件的变形。如果被焊质料具有良好的塑性，将可能通过塑性变形减缓应

力，从而淘汰热裂纹、冷裂纹产生的倾向性。因此，质料的塑性也是影响其焊接性的一个重要因

素。

一、金属质料的焊接性

钢材焊接性评定的最轻便要领就是碳当量法。在钢材的身分中，影响最大的是碳。其次是隹、

铭、锐等，通常把钢中合金元素（包罗碳）的含量按其作月换算成碳的相当含量，称为碳当量,

用标记CE来体现。碳当量可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。国际焊接学会推荐碳素结构

钢、低合金高强度结构钢按下面公式盘算其碳当量。

式中化学元素标记体现该元素在钢中质量分数的上限。实践证明，碳当量越大，钢材的焊接

性就越差。

凭据经验，当：

CEV0.4%时，钢材的淬硬倾向小，焊接性良好，焊接这类材料时一般不需预热。只有

在工件厚大或低温下焊接时才考虑焊前预热。

CE=0.4%-0.6%时，钢材的淬硬倾向较大，焊接性较差，需要接纳适当的预热、缓冷等

工艺步伐。

CE>0.6%时，钢材的淬硬倾向严重，焊接性差，需要进行较高温度的预热和接纳严格的

工艺步伐。

利用碳当量法只能轻便大略地评定钢材的焊接性，因为钢材的焊接性还要受许多因素的影

响。钢材的实际焊接性，还应凭据焊件的具体情况通过试验确定。

二、常用金属质料的焊接

（一）非合金钢及合金钢的焊接性

1、低碳钢的焊接由于低碳钢中碳的质量分数不大于

0.25%,有良好的塑性，也没有淬硬倾向，所以，焊接性良好。

险些所有的焊接要领都可适用于焊接低碳钢，并能包管焊接讨论质量。应用最多的要领是焊

条电弧焊、埋弧、自动焊、电渣焊、气体掩护焊和电阻焊。

2、中高碳钢的焊接由于中碳钢中碳的质量分数在0.25%・

0.6%之间，含碳量比力高，淬硬性比力严重，焊接讨论易形成淬硬组织、气孔和裂纹，因

此，焊接性比力差。

对付碳的质量分数大于66%的高碳钢，其焊接性更差，有着与中碳钢相似的焊接特点，这

类钢一般不消于制造焊接结构件，有时只用来修补工件。

3、低合金高强度结构钢的焊接在焊接生产中，由于低合金高强度结构钢的含碳量属于低碳钢

范畴，因此，应用较广。但由于合金元素的种类和含量差异，其焊接性也有所差异，当碳当量越

高，焊接性就越差。

4、奥氏体不锈钢的焊接性在不锈钢焊接质料中，应用最遍及的是奥氏体不锈钢，其焊接时,

一般不需接纳特殊的工艺步伐，焊接性能良好。

奥氏体不锈钢常用焊条电强焊和铝极氤弧焊或埋弧自动焊进行焊接，焊条电弧焊时，焊条的化学

身分必须与母材相同：氮弧焊和埋弧自动焊时，应选用能包管焊缝化学身分与母材相同的焊丝。

第三节

低碳调质钢的焊接

一、低碳调质钢典范钢种身分及性能

热扎和正火条件下，钢中通过增加合金元素的含量来提高强度，其结果是塑性和韧性低落，并且

随着强度提高越多，塑性和韧性低落越多。当钢中合金元素含量凌驾一定范畴后会出现韧性的大

幅度下降。因此，抗拉强度大于600MPa的高强钢一般都需要调质处置惩罚。

因此低碳调质钢提高强度不但纯通过合金强化，还要通过热处置惩罚一一调质强化处置惩罚。钢

中一般参加Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、T