金属焊接性基础金属焊接性基础
绪论
常用焊接方法的热效率
3）焊接技术的发展
焊接方法的发明年代及发明国家
早在一千多年前，我国劳动人民就已采用焊 接技术。古书上有这样的记载：“凡钎铁之 法……小钎用钢末，大钎则竭力挥锤而融 合”。这说明当时我国已掌握了用钢钎焊和 锻焊来连接铁类金属的技术。解放前，我国 焊接技术水平很低，只有少量的手弧焊和气 焊，用于修理工作，焊接材料和焊接设备全 部依靠国外进口。焊工人数不多，更没有培 养焊接技术人才的高等学校。
焊接
钎焊： 采用熔点比母材低的材料作钎料，将焊 件和钎料加热至高于钎料熔点、但低于 母材熔点的温度，利用毛细作用使液态 钎料充满接头间隙，熔化钎料润湿母材 表面，冷却后结晶形成冶金结合。
加热 钎 料
熔化焊
钎焊
加压
压力焊
根据焊接过程的特点-焊接方法的分类
图2.1 焊接方法的分类
熔化焊：
电弧焊
4）焊接技术的应用
焊接在机械制造中是一种十分重要的加工工艺。 据工业发达国家统计，每年用于制造焊接结构的钢 材占钢总产量的70％左右。 焊接不仅能解决各种钢材的连接，而且还能解决 有色金属和钛、锆等特种金属材料的连接。焊接既 能连接异种金属，又能连接厚薄相差悬殊的金属。 因而已广泛地应用于机械、汽车、船舶、石油化工、 电力、建筑、原子能、海洋工程、宇航工程、电子 技术等工业部门。 随着现代工业生产的需要和科学技术的蓬勃发展， 焊接技术进步很快，到现在焊接方法已发展到数十 种之多。
即118起是各种制造裂纹所引起。
压力容器的事故实例
1979年9月7日国内某电化厂415升液氯 钢瓶爆炸，击穿5个，爆炸5个，10200公斤液 氯外泄，波及7公里范围，59人死亡，779人 严重中毒。 1979年12月18日国内某液化气站400M3 储罐爆炸，引发3个球罐和一个卧罐爆炸， 5000只气瓶爆炸，600吨液化气燃烧，32人死 亡，54 人伤。
常用金属材料的焊接性
常用金属材料的焊接性焊接是指将两个或多个金属材料通过加热或施加压力等方式连接在一起的工艺。
常用的金属材料包括钢铁、铝、铜、镍、钛等。
这些金属材料在焊接时拥有不同的特性和焊接性能。
下面将针对常见金属材料的焊接性进行详细介绍。
1.钢铁焊接性钢铁是最常见的金属材料之一，其焊接性能较好。
在钢铁焊接中常用的方法包括电弧焊、气焊、激光焊等。
其中，电弧焊是最常见的焊接方法，在焊接钢铁时通常使用熔化电极和熔化极性相同的焊条。
钢铁的焊接性能取决于其成分、组织结构以及焊接方法等因素。
2.铝焊接性铝是一种常见的轻金属，其焊接性能较差。
由于铝的氧化膜容易形成，这会降低焊接接头的强度和质量。
为了提高铝的焊接性能，可以采用预处理、焊接保护气体等方法。
常见的铝焊接方法有气焊、TIG焊等。
在气焊中需要使用钡剂等预处理剂来清除氧化膜，而TIG焊则可以通过惰性气体的保护来减少氧化膜的生成。
3.铜焊接性铜是一种良好的导电材料，其焊接性能较好。
常见的铜焊接方法有气焊、TIG焊、电弧焊等。
在铜焊接中，氧化膜的清除很重要，可以使用钝化剂等预处理剂来清除氧化膜。
TIG焊和电弧焊是常用的铜焊接方法，可以通过选择合适的焊接材料和控制焊接参数来获得理想的焊接接头。
4.镍焊接性镍是一种耐腐蚀性较好的金属材料，其焊接性能较好。
常见的镍焊接方法有电弧焊、TIG焊等。
镍焊接时，需要注意选择合适的焊接材料和适当的焊接参数来获得理想的焊接接头。
在镍焊接中，尤其需要注意焊接电缆和接地端之间的电气连接，以避免电弧腐蚀。
5.钛焊接性钛是一种重要的结构材料，其焊接性能较好。
常用的钛焊接方法有电弧焊、激光焊等。
在钛焊接中，需要注意选择合适的焊接材料和适当的焊接参数，以避免产生气泡和裂纹等缺陷。
此外，钛焊接还需要进行保护气体的控制，以避免氧化等不良影响。
综上所述，常用金属材料的焊接性能因成分、组织结构以及焊接方法等因素的不同而有所差异。
了解和掌握这些材料的焊接性能对于实际应用和工程设计具有重要意义，能够确保焊接接头的质量和可靠性。
金属的焊接性
金属的焊接性一、金属焊接性1.概念：金属焊接性就是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。
含义：一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。
评价标准：如果某种金属采用简单的焊接工艺就可获得优质焊接接头并且具有良好的使用性能或满足技术条件的要求，就称其焊接性好；如果只有采用特殊的焊接工艺才能不出缺陷，或者焊接热过程会使接头热影响区性能显著变坏以至不能满足使用要求，则称其焊接性差。
2.影响焊接性的因素1）材料因素材料是指用于制造结构的金属材料及焊接所消耗的材料。
前者称为母材或基本金属，即被焊金属。
后者称为焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。
材料因素包括化学成分、冶炼轧制状态、热处理状态、组织状态和力学性能等。
其中化学成分(包括杂质的分布与含量)是主要的影响因素。
碳对钢的焊接性影响最大。
含碳量越高，焊接热影响区的淬硬倾向越大，焊接裂纹的敏感性越大。
也就是说，含碳量越高焊接性越差。
除碳外钢中的一些杂质如氧、硫、磷、氢、氮以及合金钢中常用的合金元素锰、铬、钴、铜、硅、钼、钛、铌、钒、硼等都不同程度地增加了钢的淬硬倾向使焊接性变差。
若焊接材料选择不当或成分不合格，焊接时也会出现裂纹、气孔等缺陷，甚至会使接头的强度、塑性、耐蚀性等使用性能变差。
2）设计因素设计因素是指焊接结构在使用中的安全性不但受到材料的影响而且在很大程度上还受到结构形式的影响。
例如结构刚度过大或过小，断面突然变化，焊接接头的缺口效应，过大的焊缝体积以及过于密集的焊缝数量，都会不同程度地引起应力集中，造成多向应力状态而使结构或焊接接头脆断敏感性增加。
3）工艺因素工艺因素包括施焊方法(如手工焊、埋弧焊、气体保护焊等)、焊接工艺(包括焊接规范参数、焊接材料、预热、后热、装配焊接顺序)和焊后热处理等。
在结构材料和焊接材料选择正确、结构设计合理的情况下工艺因素是对结构焊接质量起决定性作用的因素。
11-1金属的焊接性
工艺措施对防止焊接接头的缺陷也起到重要作用 焊前预热、焊后缓冷和消氢处理对防止热影响区的 淬硬变脆降低焊接应力防止裂纹是比较有效的措施。 构件类型方面： 焊接构件的结构设计会影响应力状态，从而影响焊接性。 接头处于刚度较小的状态，能自由收缩。可防止裂纹 注意避免缺口、截面突变、焊缝余高过大、交叉焊缝 不必增大焊件厚度和焊缝体积，否则产生多向应力。 使用条件方面： 高温工作时，易产生蠕变。 低温工作或冲击载荷时，容易发生脆性破坏。 在腐蚀介质下工作时，接头要求具有耐腐蚀性。
常用金属材料的焊接
目的与要求： ①掌握金属焊接性的含义、内容、影响因素。 ②掌握碳当量的含义、计算公式及评定方法。 重点： ①碳当量焊接性的含义、焊接性的评定方法及工艺的拟订。 ②掌握碳当量的含义、计算公式及评定方法。 难点： 焊接性能的影响因素及碳当量的计算公式和评定方法。
一、焊接性概念 金属的焊接性：指金属材料对焊接加工的适应性。也就是 说在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊 接接头的难易程度。 内容：包括接合性能和使用性能。 接合性能：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：在一定的焊接工艺条件下，一定的金属的焊 接接头对使用要求的适应性。
同时具有预期的使用性能。
焊接性细分 工艺焊接性——金属材料对各种焊接方法的适应能力。 金属材料本身、焊接热源、工艺措施。 使用焊接性——焊接接头满足技术条件中所规定的使用 性能的能力。
焊接性还可以分为：冶金焊接性和热焊接性。
二、焊接性影响因素 主要有四个方面：材料方面、焊接方法及工艺方面、 构件类型方面、使用条件方面。 材料方面： 母材和焊接材料（如：焊条、焊丝、焊剂、保护气体等）。 母材的性质起决定性影响 焊接材料起关键性作用 如母材与焊接材料匹配不当时，就会造成焊缝金属的化 学成分不合格，力学性能和其他使用性能降低。 焊接方法及工艺方面： 焊接方法对焊接性的影响主要在两个方面 焊接热源的特点 影响热循环 对熔池和接头的保护 影响焊接冶金过程
金属材料与焊接基础知识
金属材料与焊接基础知识1.金属材料的分类金属材料主要分为有色金属和非色金属两大类。
有色金属包括铜、铝、铅、锡等，非色金属包括铁、钢等。
根据金属的组织结构和外形特点，金属材料可以进一步分为结晶态金属、非晶态金属和准晶态金属。
2.金属材料的特点金属材料具有良好的导电、导热性能，以及较高的强度和塑性。
金属材料也具有较高的熔点和热膨胀系数。
此外，金属材料容易与氧气反应生成氧化物，容易发生腐蚀。
3.焊接的基本概念焊接是利用高温将金属材料熔接在一起的过程。
焊接可以达到使焊缝与母材具有相同或相似的物理和化学性能的目的。
焊接方法可以分为气焊、电弧焊、电阻焊和激光焊等几种。
4.焊接的分类焊接可以分为气焊、弧焊、电阻焊、激光焊和电子束焊等几种。
气焊主要是通过燃烧混合气体来提供热源进行焊接；弧焊主要是使用电弧作为热源进行焊接；电阻焊主要是利用电流通过基材和焊件之间产生的电阻热进行焊接；激光焊则是利用激光束进行焊接；电子束焊则是利用电子束的能量进行焊接。
5.焊接缺陷与检测焊接中常见的缺陷主要有焊缝夹杂物、焊缝裂纹、焊接变形等。
为了保证焊接质量，需要进行焊缺陷的检测。
常见的焊缺陷检测方法有目视检测、超声波检测、射线检测等。
6.焊接安全注意事项在进行焊接操作时应注意个人安全。
首先，应佩戴焊接面罩和防护手套，以保护眼睛和皮肤免受强光和热溅的伤害。
其次，操作时应注意周围环境的通风和防护，避免中毒和火灾等危险。
最后，需要注意焊接设备和材料的正确使用和保养，以确保操作安全。
7.焊接中常用的金属材料焊接中常用的金属材料主要包括钢、铝、铜等。
钢是最常用的金属材料之一，具有较高的强度和耐用性。
铝和铜具有良好的导电和导热性能，适用于一些特殊焊接需求。
8.焊接材料与焊接参数在进行焊接操作时，需要选择合适的焊接材料和调整相应的焊接参数。
焊接材料包括焊芯和焊条。
焊接参数主要包括焊接电流、焊接电压、焊接速度等。
选择合适的焊接材料和调整适当的焊接参数对焊接质量至关重要。
金属材料的焊接性
金属材料的焊接性一、焊接性的概念焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性。
主要指在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。
它包括两个方面的内容，其一是接合性能：即在一定焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性；其二是指使用性能：即在一定焊接工艺条件下，一定金属的焊接接头对使用要求的适应性。
金属的焊接是一个复杂的物理和化学变化、反应的过程。
在焊接过程中焊接接头几乎出现所有的冶金现象，如熔化、结晶、蒸发、金属反应、熔渣与金属的反应、固态相变等；此外焊缝和热影响区各不同位置，由于加热、冷却、相变都是不均匀的。
这样就会造成很大的内应力和集中应力，甚至可以导致各种类型的裂纹或形成焊接接头的其它缺陷。
一般低碳钢焊接，不需要复杂的工艺措施就能获得良好的焊接质量，因而说低碳钢的焊接性良好。
但如果用同样的工艺焊接铸铁，则会出现裂纹、断裂等严重缺陷，得不到完好的焊接接头。
从这个意义上讲，铸铁的焊接性能差。
但是，在焊接铸铁时，如果使用适当的气焊丝和气焊熔剂(焊接材料)并采取相适应的焊接工艺，如高温预热、缓冷、锤击等工艺措施，就能获得满意的焊接接头。
由此可见，金属材料的焊接性不仅与母材本身的化学成分及性能有关，而且还与焊接材料、焊接工艺措施有关。
金属材料的焊接性包括接合、使用两方面的性能。
有时，完整的无缺陷的焊接接头并不一定具备满足要求的使用性能。
例如，镍钼不锈钢的焊接，比较容易获得接合性能良好的焊接接头，但如果焊接方法和工艺措旋不合适，则焊缝金属和焊接热影响区的抗腐蚀性就有可能达不到使用性能的要求，造成使用上的不合格。
总之，影响焊接性的因素包括：(一)母材、焊接材料母材和焊接材料(如气焊丝、气焊熔剂等)，它们直接影响焊接性，所以正确选用母材是保证焊接性良好的重要基础。
(二)焊接工艺对同一母材采用不同的工艺方法和措施，所表现的焊接性就不同。
例如，钛合金对氧、氮、氢极为敏感，用气焊和手工电弧焊很难实现焊接，而用氩弧焊或等离子孤焊则可以取得满意的效果。
金属焊接性
试验焊缝在各种温度下施焊，焊后静置24小时再检测 和解剖，计算表面裂纹率，根部裂纹率和断面裂纹率。
表面裂纹率
C f
l f 100 % L
根部裂纹率
Cr
lr 100 % L
断面裂纹率（在试样焊缝上切下4-6试片，检查5个断面上裂纹
横向拘束主要用于测试焊缝中央结晶裂纹和高温失塑裂 纹；纵向拘束主要用于测试结晶裂纹和液化裂纹。
Cr 5
Mo 4
V 14
(%)
适用于低合金调质钢，其成分范围：
C≤0.20 Si≤0.55 Mn≤1.50 Cu≤0.50
Cr≤1.25 Mo≤0.70 V≤0.10 B≤0.006
Ni≤2.50
δ<25mm，手弧焊E=17kJ/cm，预热范围
σb=500MPa σb=600MPa σb=700MPa σb=800MPa
当于若干碳量折合并叠加起来评估其综合影响的方法。
CE( W )
C
Mn 6
Cu Ni 15
Cr
MoV 5
(%)
适用于非调质低合金高强钢，CE 0.45% 25mm
可不预热；CE 0.41% C 0207 % 37mm 可
不预热。
日本JIS和WES采用
Ceq
C
Mn 6
Si 24
Ni 40
H
Pc C 30
20
5B %
60 15 10
600 60
适用条件
C=0.07～0.22 Si≤0.60 Mn=0.4～1.40 Mo≤0.70
Cu≤0.50 V≤0.12
Ni≤1.20 Cr≤1.20 Nb≤0.04 Ti≤0.05
金属焊接性及其试验方法
• (3)合理安排焊接顺序 大件或复杂形状的工件焊接时，为减少应力及变 形，必须安排好各条焊缝的焊接次序。焊接次序安排不当，会影响接头 性能，甚至引起焊接缺陷，从而使焊接性变差。
• (4)正确制定焊接规范 只有焊接规范适当时，才能保证良好的熔合比 和焊缝形状系数。这不仅对防止产生裂纹等缺陷是必要的，而且对保证 接头性能也是十分重要的。除了控制线能量外，还要控制焊接电流、电 弧电压及焊接速度，使之保持在一定的范围内。此外，预热温度和层间 温度的控制也是不可忽视的。
• 二、烽接性试验方法分类
• 评定焊接性的方法有许多种，按照其特点可以归纳为以下 几种类别：
• (一)直接模拟试验类
• 这类焊接性评定方法一般是仿照实际焊接的条件，通过焊 接过程观察是否发生某种焊接缺陷或发生缺陷的程度，直 观地评价焊接性的优劣，有时还可以从中确定必要的焊接 条件。
• (1)焊接冷裂纹试验 常用的有插销试验、斜Y坡口对接裂 纹试验、拉伸拘束裂纹试验(TRC)、刚性拘束裂纹试验 (RRC)等。
• (2)焊接热裂纹试验 常用的有可调拘束裂纹试险、压板对 接（FISCO）焊接裂纹试验、窗形拘束对接裂纹试验、刚 性固定对接裂纹试验等
• (3)再热裂纹试验 有H型拘束试验、缺口试棒应力松弛试 验、U形弯曲试验等。还可以利用插销试验进行再热裂纹 试验。
• (4) 层状撕裂试验 常用的有Z向拉伸试验、Z向窗口试验、 Cranfield试验等。
通常是通过热裂纹试验来进行的。
(二)焊缝及热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力
•
焊缝及热影响区金属在焊接热循环作用下，由于组织
焊接工程学(第三章)
图3 试件形状 试件尺寸
试件名称 长L/mm 宽B/mm 焊缝长l/mm 1号试件 2号试件 200 200 75 150 125±10 125±10
焊接前先去除试件表面上的水分、铁 锈、油污及氧化皮等杂质。所用焊条 原则上应适合于所焊的试件，直径为4 mm。1号试件在室温下、2号试件在预 热温度下进行焊接。焊接参数为：焊 接电流：170±10A，焊接速度为150± 10mm/min。试件焊后在静止的空气中 自然冷却，不进行任何热处理。 不同强度等级和不同含碳量的钢种， 有不同的最高硬度值。
高碳钢
≥0.60
40HRC
弹簧、模具、钢轨
二、低碳钢的焊接
1、低碳钢的焊接特点： a、可装配成各种不同的接头，适合各种不 同位臵的施焊，且焊接工艺和技术简单，容 易掌握； b、焊前一般不需预热； c、塑性好，焊接接头产生裂纹的倾向小， 适合制造各类大型结构件和受压容器； d、不需使用特殊和复杂设备，对焊接电源 （交流直流）和焊接材料（酸性碱性）无特 殊要求。
三、金属焊接性的评定方法
1、工艺焊接性评定：主要评定对焊接缺陷的 敏感性，尤其是裂纹形成倾向。 A、直接模拟实验：按照实际焊接条件，通过 焊接过程观察焊接缺陷及其程度。主要有：冷 裂纹实验、热裂纹实验、应力腐蚀实验、脆性 断裂实验等。 B、间接推算法：根据材料的化学成分、金相 组织、力学性能的关系，并联系焊接热循环过 程对焊接进行评定。主要有：抗裂纹判据、焊 接应力模拟等。
4、未熔合和未焊透：在焊缝金属和 母材之间或焊道金属与焊道之间未完 全熔化的部分称为未熔合。未熔合常 出现在坡口的侧壁、多层焊的层间及 焊缝的根部。 未焊透是指母材金属之间应该熔合而 未焊上的部分。该缺陷一般出现在单 面焊的坡口根部及双面焊的坡口钝边。 未焊透易造成较大的应力集中，往往 从其末端产生裂纹。
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第一章：金属焊接性：金属能否适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。
它的内涵：1、是否适合焊接加工？－－金属在焊接加工中是否容易形成缺陷2、焊后使用可靠性？－－性能焊成的接头在一定的使用条件下可靠使用的能力。
影响金属焊接性的因素：1、材料本身因素—母材和焊接材料的成分及性能2、工艺条件—焊接方法、工艺措施；3、结构因素—刚度、应力集中、多轴应力；4、使用条件—工作温度、负荷条件、工作环境。
选择或制定焊接性试验方法的原则:1、焊接性试验的条件尽量与实际焊接时的条件相一致。
2、焊接性试验的结果要稳定可靠，具有较好的再现性。
3、注意试验方法的经济性。
（老师的笔记：1根据使用条件选择。
2根据可能出现的焊接缺陷选择。
3焊接的的再现性，一个参量变化，其他参量基本不变。
4材料消耗尽可能少5尽可能选择周围内外常用的标准。
6对实验困难的，可做模拟实验。
）焊接性试验的内容:（一）焊缝金属抗热裂的能力（二）焊缝及热影响区金属抗冷裂纹的能力（三）焊接接头抗脆性转变的能力（四）焊接接头的使用性能常用焊接性试验方法:（一）斜Y坡口焊接裂纹试验法: 此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。
(二) 插销试验: 此法是测定钢材焊接热影响区冷裂纹敏感性的一种定量试验方法。
测定加载16~24 h而不断裂的最大应力σcr（三）压板对接焊接裂纹试验法（四）可调拘束裂纹试验法第二章合金结构钢：在碳素结构钢的基础上添加一定数量的合金元素来达到所需要求的钢材。
包括：结构钢、碳素结构钢、合金结构钢。
高强钢：可分为三种类型：热轧及正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢。
※热轧及正火钢1、热轧钢供货状态：热轧态性能特点：强度最低σs294～392MPa，具有满意的综合力学性能和加工工艺性能，价格便宜成分特点：热轧钢属于C- Mn 或Mn-Si系的钢种，有时用一些V、Nb等代替部分Mn。
基本成分：C≤0.2%,Si≤0.55,Mn≤1.5% 强化机制：主要以固溶强化为主典型钢种：Q345(16Mn)、14MnNb、Q294(09MnV)2、正火钢（1 )正火态供货的钢性能特点：最低强度σs343～450MPa，具有比热轧钢更高的强度和塑韧性成分特点：0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基础上加入一些碳化物和氮化物生成元素V、N b、Ti等强化机制：在固溶强化的基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来进一步提高强度和保证韧性典型钢种：Q390(15MnTi、15MnVN)等。
金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性
低合金钢的焊接性
低合金钢通过添加少量合金元素来 提高钢材的强度和韧性。这类钢材 的焊接性较好，但需注意热影响区 的脆化和裂纹问题。
高合金钢的焊接性
高合金钢含有大量合金元素，如不 锈钢和耐热钢等。这些钢材的焊接 性较差，易出现热裂纹和冷裂纹。
不锈钢的焊接性
奥氏体不锈钢的焊接性
奥氏体不锈钢具有良好的焊接性，但需注意焊接过程中的晶间腐 蚀和热裂纹问题。
铁素体不锈钢的焊接性
铁素体不锈钢的焊接性较差，易出现焊接热裂纹和脆化现象。
双相不锈钢的焊接性
双相不锈钢具有良好的焊接性，但需注意控制热输入和冷却速度， 以避免出现裂纹和降低力学性能。
有色金属的焊接性
熔化焊分类
熔化焊分类：根据热源和焊接方式的不同，熔化焊可以分为电弧焊、气体保护焊 、激光焊等多种类型。
电弧焊是最常见的熔化焊方法，利用电弧产生的热量来熔化金属。气体保护焊则 是利用气体保护熔池不受空气影响，激光焊则是利用高能激光束进行精确焊接。
02 常用金属材料焊接性
钢铁材料的焊接性
碳钢的焊接性
晶粒大小、形态和分布，评估焊接接头的质量。
02
电子显微镜分析
电子显微镜具有高分辨率和高放大倍数，可以对焊接接头进行更深入的
金相组织分析，观察微观组织和析出相的形貌和结构。
03
X射线衍射分析
X射线衍射分析可以测定焊接接头中各相的晶体结构和相组成，分析焊
缝金属的合金元素分布和固溶情况，为评估焊接接头的力学性能提供依
弯曲试验
弯曲试验可以检测焊接接头的塑 性和韧性，通过弯曲角度和弯心 直径等参数评估焊接接头的质量。
常用金属材料焊接的基础知识培训
防止夹渣的产生，需要在焊接 前清理母材表面，并在焊接过 程中保持合适的电流和电压。
未熔合
未熔合可能是由于电流过小或 焊接速度过快造成的，需要调 整工艺参数。
裂纹
裂纹的产生可能是由于热处理不 当或材料质量问题，需要加强材
料检验和控制热处理工艺。
焊接安全与防护
04
焊接作业安全要求
焊接操作人员需经过专业培训，熟悉焊接设备、工具和工艺流程，掌握安全操作规 程。
铝及铝合金是一种轻质、高强度的金属材料，具有良好的塑 性和导电性。其焊接时需要采用特殊的工艺措施，如采用高 纯度的氩气保护、选择合适的焊接电流和速度等，以避免氧 化和气孔的产生。
铜及铜合金的焊接特性
铜及铜合金是一种导热性好、耐腐蚀性强的金属材料。其焊 接时需要采用特殊的工艺措施，如采用高纯度的氩气保护、 选择合适的焊接电流和速度等，以避免氧化和气孔的产生。
不锈钢材料的焊接特性
不锈钢的分类
不锈钢主要分为奥氏体不锈钢、铁素 体不锈钢和双相不锈钢等。不同类型 的不锈钢具有不同的焊接特性和应用 场景。
不锈钢的焊接工艺
不锈钢的焊接需要采用特殊的工艺措 施，如控制焊接参数、选择合适的焊 接材料等，以避免热影响区的脆化和 裂纹的产生。
有色金属材料的焊接特性
铝及铝合金的焊接特性
焊接质量评估标准
AWS D1.1标准
ASME规范
美国焊接协会制定的钢结构焊接质量评估 标准，适用于钢结构制造和安装过程中的 焊接质量评估。
美国机械工程师协会制定的压力容器和锅 炉建造规范，对焊接质量提出了相应的要 求和评估标准。
GB50205-2001标准
DIN EN 10204标准
中国国家标准《钢结构工程施工质量验收 规范》，规定了钢结构焊接质量的验收标 准和评估方法。
焊接第七章 金属材料焊接性分析方法
第二节 金属焊接性评定与试验
图7-2 试件的形状和尺寸
第二节 金属焊接性评定与试验
试验时按图7-2组装试件，先将两端的拘束焊缝焊好，再焊试验焊 缝。当采用焊条电弧焊时，试验焊缝按图7-3所示方法焊接。当采用焊 条自动送进装置焊接时，按图7-4所示进行。焊完的试件经在室温放置 24h后才能进行裂纹的检测和解剖。
第二节 金属焊接性评定与试验
2.直接试验法 在设定的焊接参数下按规定要求焊接工艺试板，然后通过试验
来检测焊接接头对裂纹、气孔、夹渣等缺陷的敏感性，以此来评定 焊接性，这种方法称为直接试验法。常用试验方法有斜Y形坡口焊 接裂纹试验方法、焊接热影响区最高硬度试验方法、插销试验等。
(1)斜Y形坡口焊接裂纹试验方法 这一方法广泛应用于评定碳 钢和低合金高强度钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。
(4)使用条件 焊接结构的使用条件是多种多样的，有的在高温 或低温下工作，有的在静载或动载条件下工作，有的则在腐蚀介质 中工作等。
第一节 金属的焊接性
综上所述，金属的焊接性与材料、工艺、结构、使用条件等密 切相关，所以不能脱离这些因素而单纯从材料本身的性能来评价焊 接性。此外，从上述分析也可以看出，很难用某一项技术指标概括 材料的焊接性，只有通过综合多方面的因素，才能分析焊接性问题。
第一节 金属的焊接性
(3)结构因素 焊接接头和结构设计会影响应力状态，从而对焊 接性也发生影响。
这里主要从结构的刚度、应力集中和多向应力等方面来考虑。 使焊接接头处于刚度较小的状态，能够自由收缩，有利于防止焊接 裂纹。缺口、截面突变、焊缝余高过大、交叉焊缝等容易引起应力 集中，要尽量避免。不必要地增大母材厚度或焊缝体积，会产生多 向应力，也应注意防止。
金属焊接技术基础
金属焊接技术基础金属焊接是一种常见的加工方法，用于将金属材料连接在一起。
它在制造业中有着广泛的应用，能够满足各种结构和构件的需要。
了解金属焊接技术的基础知识对于想要从事相关工作或是对该领域感兴趣的人来说是非常重要的。
一、焊接原理金属焊接的基本原理是通过加热和熔化金属材料，使其相互结合形成一个整体。
焊接过程中需要借助热源，热源可以是火焰、弧光、激光等。
在金属熔融的状态下，通过施加力量或者添加填充材料，将两个或多个金属结合在一起。
二、常见的焊接方法1. 电弧焊电弧焊是最常见和广泛使用的焊接方法之一。
它通过电弧的高温来熔化金属材料，形成焊缝。
电弧焊又可分为手工电弧焊和自动化电弧焊。
手工电弧焊是操作简便，适用于一般焊接任务，而自动化电弧焊适用于批量焊接。
2. 气焊气焊是使用氧气和燃气（例如乙炔）混合后点燃，形成火焰来熔化金属材料的焊接方法。
气焊在某些情况下比电弧焊更具优势，例如对金属溶解温度较低的情况。
3. TIG焊TIG焊（氩弧焊）是使用非消耗性钨电极，在保护性气氛中熔化金属材料形成焊缝的一种焊接方法。
TIG焊广泛用于高质量焊接领域，特别是对焊接温度和热变形要求较高的情况。
4. MIG/MAG焊MIG（金属惰性气体保护焊）和MAG（金属活性气体保护焊）是利用惰性气体或活性气体保护电弧稳定进行的焊接方法，常用于大规模和高效率的焊接任务。
它们适用于多种金属材料的焊接，包括钢、铝等。
三、焊接缺陷在金属焊接过程中，可能会产生一些焊接缺陷，这些缺陷会对焊接接头的质量和性能产生负面影响。
常见的焊接缺陷包括气孔、夹渣、未熔透、焊缝闭合不良等。
为了确保焊接接头的质量，需要在焊接前进行充分的准备工作，以及在焊接过程中采取正确的操作和控制措施。
四、焊接材料和设备焊接材料是实现金属焊接的重要组成部分。
填充材料、焊剂、焊接盖板等都会对焊接接头的质量和性能产生重要影响。
此外，选择适合的焊接设备和工具也非常关键，不同的焊接方法和工作需要不同的设备和工具。
金属焊接性与焊接方法
金属焊接性与焊接方法
1.熔点合适：熔点较低的金属焊接性能更好，因为熔点过高会导致焊
接过程中易出现脆性断裂。
2.密度合适：焊接性能也与金属的密度有关，密度过大或过小的金属
在焊接过程中容易出现裂纹和气孔。
3.化学稳定性好：金属焊接过程中容易受到外界氧气、水分等环境的
影响，化学稳定性好的金属焊接性能更好。
4.冶金性能好：金属的冶金性能直接影响焊接性能，冶金性能好的金
属焊接性能也较好。
根据金属焊接性能的不同，可以采用不同的焊接方法。
下面介绍几种
常见的焊接方法：
1.电弧焊：电弧焊是利用电弧热的高温作用将金属熔化并连接在一起
的方法。
常见的电弧焊有手工电弧焊、气体保护电弧焊、埋弧焊等。
2.气体焊接：气体焊接是利用气体燃料产生的火焰对金属进行加热并
熔化的方法。
常见的气体焊接有氧吹焊、乙炔焊接等。
3.点焊：点焊是利用电阻加热原理将两个金属件按一定顺序压在一起，通过电流通过的方式加热并连接在一起的方法。
4.TIG焊：TIG焊是利用非消耗性钨极和保护气体进行的电弧焊接方法。
常用于焊接高质量的非铁金属，如钛、铬、镍等材料。
5.MIG/MAG焊：MIG焊和MAG焊是利用金属惰性气体或活性气体的保
护下，通过连续给丝焊条提供电弧热源的焊接方法。
此外，还有激光焊接、电阻焊接、摩擦焊接等多种焊接方法可供选择，根据具体需求选择合适的焊接方法。
总之，金属焊接性与焊接方法是金属加工领域中至关重要的一部分。
了解金属焊接性的特点，并选择合适的焊接方法，能够提高焊接效率和质量，为金属加工提供更多可能性。
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＜25mm的板可以不预热；CE≤0.41%且含C＜0.207%时，焊接厚度＜
37mm的板可以不预热。
Chapter1 金属焊接性基础
《金属焊接性基础》-孟庆森主编-北京化学工业出版社
日本的JIS（Japan Industry Standards ）和WES（Welding Engineering Standard）推 荐：
C eq C M 62 S n 4 i4 N 0 C i5 r M 4 1 V o(4%)
此式适用于低合金调质钢，其化学成分范围：C≤0.2%或0.18%；Si≤0.55%；
Mn≤1.5%；Cu≤0.5%；Ni≤2.5%；Cr≤1.25%；Mo≤0.7%；V≤0.1%；B≤0.006%。当
板厚＜25mm，手弧焊线能量17kJ/cm时，预热范围大致如下：
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目录
❖ 第一章 金属焊接性基础 ❖ 第二章 碳钢及低合金钢的焊接 ❖ 第三章 耐热钢及不锈钢的焊接 ❖ 第四章 铜、镍及其合金的焊接
❖ 第五章 钛及其合金的焊接 ❖ 第六章 铝、镁及其合金的焊接 ❖ 第七章 铸铁的焊接 ❖ 第八章 堆焊及金属表面改性
Chapter1 金属焊接性基础
《金属焊接性基础》-孟庆森主编-北京化学工业出版社
1.1.1.3 金属焊接性分析 1.1.1.3.1 从金属的特性分析焊接性 ➢（1）利用金属的化学成分分析
碳当量法(Carbon Equivalent) 所有元素中，碳对淬硬和冷裂纹的影响 最为显著。因而，人们就将各种元素的作用按照相当于若干含碳量折合并
金属焊接性基础
《金属焊接性基础》-孟庆森主编-北京化学工业出版社
绪言
《金属焊接性基础是》 是《焊接冶金（基本 原理）》课程的后续课程 ，重点介绍基础知识和 基本概念，并 注重引入了有关新金属材料的焊接 性及其连接新技术、新标准的相关内容，其中部 分内容是作者在近年的科学研究工作中所取得的 研究成果。
叠加起来求得所谓的碳当量(CE或Ceq)，并以此来评估冷裂倾向的大小。低 合金钢的淬硬及冷裂纹敏感性常用碳当量法来估计。
➢国际焊接学会(IIW)推荐：
C E C M C n M r V o N C i (u %)
6
5
15
此式适用于中、高强度的非调质低合金高强钢。CE≤0.45%时，焊接厚度
钢材
=500MPa，
b
Ceq
=0.46%时，可不预热；
钢材
=600MPa，
b
Ceq
=0.52%时，预热75℃；
钢材
=700MPa， Ceq =0.52%时，预热100℃；bBiblioteka 钢材=800MPa，
b
Ceq
=0.62%时，预热100℃。
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蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。它与塑性 变形不同，蠕变性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用 时间相当长，它在应力小于弹性极限时也能出现
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《金属焊接性基础》-孟庆森主编-北京化学工业出版社
1.1.1.2 影响焊接性的因素
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第1章 金属焊接性基础
Chapter1 金属焊接性基础
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§1.1 金属焊接性及其测试方法
§ 1.1.1金属焊接性
➢1.1.1.1金属焊接性概念
金属焊接性就是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具 备一定使用性能的焊接接头的特性。金属焊接性的概念有两 方面内容：一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是 焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。简而言之， 焊接性就是指金属材料“好焊不好焊”以及焊成的接头“好 用不好用”。
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◆结构因素 结构因素主要是指焊接结构形状、尺寸、厚度以及接头坡口 形式和焊缝布置等。焊接结构的形状、板厚和焊缝的布置决定接头的刚 度和拘束度，对接头的应力状态产生影响。在设计焊接结构过程中，尽 量避免接头缺口、截面突变、堆高过大、交叉焊缝等。 ◆服役条件 服役条件指工件的工作温度、负载条件和工作介质等。一定 的工作环境和运行条件要求焊接结构具有相应的使用性能。例如，在低 温工作的焊接结构必须具备抗脆性断裂性能，在高温工作的焊接结构要 具备抗蠕变性能，在交变载荷下工作的焊接结构具有良好的抗疲劳性能， 在一定腐蚀介质中工作的焊接容器应具备抗腐蚀性能等
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焊接性又可分成工艺焊接性和使用焊接性。 ➢工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质、无缺陷 的焊接接头的能力。如果一种金属材料可以在很简单的工艺条 件下焊接而获得完好的接头且能够满足使用要求，就可以说其 焊接性良好；反之，则焊接性较差。 ➢使用焊接性是指焊接接头满足某种使用性能的能力，通常包 括常规的力学性能、低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳 性能、持久强度以及抗腐蚀性和耐磨性等指标。
美国焊接学会(AWS)推荐：
C eq C M 6 2 S n 4 i1 N 5 C i5 M r4 (C o 1 3 u P 2 )(%)
此式适用化学成分范围为：C≤0.6%；Mn≤1.6%；Ni≤3.3%；Cr≤1.0%； Mo≤0.6%；Cu0.5%～1.0%；P0.05%～0.15%。当Cu＜0.5%或P＜ 0.05%时，不可计入。
◆ 材料因素 材料因素不仅包括被焊母材本身而且包括所使用的焊接材 料，如焊条电弧焊时的焊条、埋弧焊时的焊丝和焊剂、气体保护焊时的 保护气体等。他们在焊接过程中直接参与熔池或熔合区的冶金反应，对 焊接性和焊接质量有重要影响。 ◆ 工艺因素 ①焊接热源：能量密度、温度以及热量输入等，它们可以 直接改变焊接热循环的各项参数。②对熔池和接头附近区域的保护：如 熔渣保护、气体保护、渣-气联合保护或真空保护等，这些都将影响焊接 冶金过程。③可通过焊前预热、缓冷、焊后热处理等防止热影响区淬硬 变脆、减小焊接应力、避免裂纹以提高接头使用性能。