常用金属材料焊接.ppt

1、常用金属材料焊接,2020/8/3,2,内 容,概述 低合金结构钢的焊接 不锈钢的焊接 铸铁的焊接 铝及铝合金的焊接 铜及铜合金的焊接,2020/8/3,3,焊接性的基本概念,焊接性 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， 一定的金属形成焊接缺陷的敏感性。 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。,2020/8/3,4,影响焊接性的因素,结构因素（接头、缺口、余高、 化交叉焊缝等） 材料因素（母材及焊接材料的成分） 工艺因素（工艺方法和措施） 使用条件（

2、环境温度、介质、载荷性质）,焊接性只是相对比较的概念,2020/8/3,5,碳当量及其应用,概念 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 为评定钢材焊接性的一种参考指标,2020/8/3,6,对于碳钢和低合金结构钢，碳当量的计 算公式： Ce=Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%),2020/8/3,7,经验判断,Ce= 0.4时，钢材的焊接性优良，淬硬倾向不明显，焊接时不必预热； Ce=0.40.6%时，钢材的淬硬倾向逐渐明显，需要采取适当预热，控制线能量等工艺措施； Ce0.6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

3、和严格的工艺措施。 碳当量来评定钢材的焊接性，只是一种近似的方法,2020/8/3,8,第二节 低合金结构钢的焊接,低合金结构钢分类 强度钢按钢材的屈服强度进行分类 （Q235 Q345等） 专业用钢按钢材的用途进行分类 （不锈、耐蚀、耐酸等）,2020/8/3,9,普低钢的焊接性,热影响区的淬硬倾向 1）材料和结构的影响 2）工艺因素的影响 焊接裂纹 热裂纹 冷裂纹 再热裂纹（含V、Cr、Mo钢）,2020/8/3,10,焊接工艺特点,焊接材料的选择 强度钢应按照等强原则选择焊条。 预热 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。 焊后热处理 多数情况下，普低钢焊后不需进行

4、热处理， 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。,2020/8/3,11,常用低合金结构钢焊接,16Mn钢的焊接 焊接性： （1）良好的的焊接性， （2）淬硬倾向比Q235钢稍大些。 （3）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， （4）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方法都可用于16Mn钢的焊接。,2020/8/3,12,15MnV和15MnTi钢的焊接 （Q390） 均属于400MPa级的普低钢。钒和钛 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。 焊接方法常用的焊接方法都可用于15MnV和

5、15Mr1Ti的焊接。 适用较小的焊接规范。,2020/8/3,13,18MnMoNb钢的焊接（ 500MPa级） 焊接性 碳当量为0.57，焊接时具有一定的淬硬倾向 焊前预热温度为200250 焊后应立即进行650的回火处理。 焊接方法 手弧焊时，可采用E6016一D1、E7015一D2等抗拉强度大于650MPa的焊条。,14,2020/8/3,珠光体耐热钢焊接,高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢叫作耐热钢。 钢中的铬、钼含量是决定钢的抗氧化能力和 热强性的主要因素。 珠光体耐热钢的焊接性 1）淬硬倾向较大，易产生冷裂纹。多出现在焊缝和热影响区中。 2）焊后热处理过程中易产生再热裂纹。,15

6、,2020/8/3,耐热钢的焊接工艺 需预热，定位焊也需预热， 焊后采取保温措施 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，再开始缓冷）。 焊后一般采用高温回火,16,2020/8/3,耐热钢的焊接方法 手工电弧焊和埋弧自动焊的应用较多 CO2气体保护焊也周益增多， 电渣焊在大断面焊接中得到应用。 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 或手弧焊盖面。 气焊使用中性焰或轻微碳化焰，决不能使用氧化焰,2020/8/3,17,第三节 不锈钢焊接,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,2020/8/3,18,焊

7、接接头的抗腐蚀性 （1）整体腐蚀 （2）晶间腐蚀 （3）应力腐蚀,2020/8/3,19,热裂纹 焊缝的纵向和横向裂纹 弧坑裂纹 打底焊的焊根裂纹 多层焊的层间裂纹等等,2020/8/3,20,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 生475脆化的焊缝，可经900淬火消除。 （2）相脆化 消除已经生成的相，可以把焊接接头加热到 10001050，然后快速冷却。 相在ICrl8N19Ti钢的焊缝中一般不产生。 （3）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,2020/8/3,21,奥氏体不锈

8、钢,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于12。 （2） 热裂纹 液相线和固相线距离大，且膨胀系数大,2020/8/3,22,减小和防止晶间腐蚀的 （1）选用超低碳（C003）或添加钛或锡等稳定元素的不锈钢焊条。 （2）采用小规范目的是减少危险温度停留时间 （3）接触介质的焊缝最后施焊。 （4）焊后固溶处理 将工件加热至1050 1100 （5）采用双相组织 使接头中形成奥氏体加铁素体的双相组织，减少和隔断奥氏体晶粒的连续晶界。,2020/8/3,23,热裂纹防止措施 （1）通过焊接材料向焊缝中加入形成铁素体的元素（V、Mo、

9、W、Cr等）形成双相组织 （2）采用碱性焊条 （3）小电流、快焊速、填满弧坑 （4）氩弧打底工艺,2020/8/3,24,铁素体不锈钢,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 不发生相变，不能通过热处理来细化。,2020/8/3,25,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，容易产生冷裂纹。 马氏体不锈钢有较大的过热倾向，过快或过慢的冷却都能引起接头脆化。另外，马氏体不锈钢也有475脆性 常用的焊接方法是手弧焊,26,2020/8/3,不锈复合钢板的焊接,不锈复合板是由不锈钢覆层和碳钢

10、（或普通 低合金钢）基层复合轧制而成的双金属板 对覆层和基层应分别进行焊接。 在基层和覆层的焊接之间必须采用过渡焊层的方法。 装配时，覆层对齐，基层定位 先焊基层，后焊过渡层，最后焊覆层,2020/8/3,27,第四节 铸铁的焊接,灰铸铁的焊接性 （1）白口 （2）裂纹 裂纹有两种：热应力裂纹、热裂纹， 热应力裂纹更为常见。,2020/8/3,28,灰铸铁的焊接方法,手弧焊：冷焊法 、热焊 冷焊时应注意以下几点： 焊前应去除油污，裂纹两端打止裂孔，坡口形状 要便于焊补及减少焊件的熔化量。 采用钢心或铸铁心以外的焊条时，小直径焊条应 尽量用小的焊接电流，以减少内应力和热影响区的宽度。 采用短段焊、断续焊、分散焊、分段倒退焊等。 并在每焊15mm左右后，立即用小锤锤击焊缝，待焊缝 冷却到大约60C时，再焊一道，以减小焊接应力。 纯镍焊条（EZNi-1）、镍铁铸铁焊条（EZNiFei）,2020/8/3,29,热焊法 焊前将焊件全部或局部加热至600 700，并在焊接过程中保持一定温度， 焊后保温缓冷。由于预热温度较高，所以 能有效地防止裂纹和白口。,2020/8/3,30,气焊铸铁