第三章_常用金属材料的焊接
第三章 连接成形
3．焊条的牌号与型号(P134附表3-5、6)
(三) 焊接成形工艺设计
1.焊缝空间位臵、接头和坡口型式
(1) 焊缝的空间位臵
平焊 横焊
焊缝空间位臵有:
• 平焊缝
• 横焊缝 • 立焊缝 • 仰焊缝
立焊
仰焊
垂直平面，水平 方向上的焊接
垂直平面，垂直 方向上的焊接
倒悬平面，水平 方向上的焊接
水平面的焊 接
粗大的过热组织。
过热区是热 影响区中性能 最差的部位。 • 塑性差
• 韧度低
• 正火区： 焊后空冷使该区内的金属相当于进行了正火
处理，获得均匀而细小的铁素体和珠光体组织。
正火区是 热影响区中力 学性能最好的 区域。
• 塑性较高 • 韧度较高
• 不完全重结晶区(部分正火区)： 部分组织转变为奥氏体，冷却后获得细小铁 素体和珠光体，部分铁素体未发生相变，固该 区域晶粒大小不均匀。
(一) 氩弧焊
氩弧焊：利用惰性气体(氩气Ar)作为保护气
体的电弧焊。高温下，氩气不与金属起化学
反应，也不溶入金属。
氩弧焊机械保护作用好，电弧稳定性好， 金属飞溅小，焊接质量高。
按所用电极的不同，氩弧焊钨极(非熔 化极)和熔化极氩弧焊两种。
(二) 焊条
1．焊条的组成与作用
• 金属焊芯：作为电极，
产生电弧，并传导焊接电 流，焊芯熔化后作为填充 金属成为焊缝的一部分。
• 药皮：压涂在焊芯表
面的涂料层，主要作用
是保证电弧稳定燃烧。
2．焊条的种类
焊条可分为酸性焊条和碱性焊条。
• 酸性焊条：熔渣中以酸性氧化物为主。焊 缝塑性和韧度不高，且焊缝中氢含量高，抗 裂性差，但酸性焊条具有良好的工艺性。 • 碱性焊条(又称低氢焊条)：药皮中以碱性氧 化物与莹石为主，并含较多铁合金，焊缝力学 性能与抗裂性好，但碱性焊条工艺性较差。
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。
常用金属材料的焊接工艺
常用金属材料的焊接工艺引言焊接是一种将金属材料连接在一起的常用方法。
在工程领域中，焊接广泛应用于建筑、制造、航空、汽车等行业。
对于不同的金属材料，焊接工艺也有所不同。
本文将介绍常用金属材料的焊接工艺，包括钢、铝和铜的焊接工艺。
一、钢的焊接工艺钢的焊接工艺主要包括电弧焊、气体保护焊和电阻焊。
1. 电弧焊电弧焊是一种常用的钢焊接工艺。
常见的电弧焊方法包括手工电弧焊和埋弧焊。
•手工电弧焊：手工电弧焊是最基本的焊接方法之一。
其原理是通过电流引起两个金属工件之间的弧光放电，产生高温从而使两个金属工件熔化并连接在一起。
手工电弧焊的优点是操作简单、易控制，适用于焊接各类钢材。
•埋弧焊：埋弧焊是一种自动化的焊接方法。
其原理是通过电极焊丝和工件之间自动产生和保持电弧，从而将焊丝熔化形成焊缝。
埋弧焊的优点是焊接速度快、焊缝质量好，适用于焊接大型结构。
2. 气体保护焊气体保护焊是一种在焊接过程中利用惰性气体保护焊接区域免受大气影响的焊接方法。
常见的气体保护焊方法包括氩弧焊和二氧化碳保护焊。
•氩弧焊：氩弧焊是一种使用纯氩气或氩气和氦气的混合气体作为保护气体的焊接方法。
氩弧焊的优点是焊缝干净、焊缝质量高，适用于焊接不锈钢等。
•二氧化碳保护焊：二氧化碳保护焊是一种使用二氧化碳作为保护气体的焊接方法。
二氧化碳保护焊的优点是焊接速度快、成本低，适用于焊接碳钢等。
3. 电阻焊电阻焊是一种利用电流通过电阻产生的热量进行焊接的方法。
电阻焊适用于焊接薄板、管道等金属材料。
常见的电阻焊方法包括点焊和缝焊。
•点焊：点焊是一种通过在工件接触区域施加高电流短时间加热的方法。
点焊的优点是焊接速度快、焊缝质量好，适用于焊接金属片。
•缝焊：缝焊是一种通过在工件接触区域施加高电流长时间加热的方法。
缝焊的优点是焊接强度高、耐腐蚀性好，适用于焊接管道等。
二、铝的焊接工艺铝的焊接工艺主要包括惰性气体焊和摩擦焊。
1. 惰性气体焊惰性气体焊是一种在焊接过程中利用惰性气体保护焊接区域免受氧化影响的焊接方法。
4-3常用金属材料的焊接
4-3 常用金属材料的焊接
热焊法和冷焊法
热焊法
用热焊法， 使焊件受热均匀， 冷却缓慢， 用热焊法 ， 使焊件受热均匀 ， 冷却缓慢 ， 有利 于防止白口组织和裂纹； 但热焊法成本高， 工艺复杂， 生产周期长， 但热焊法成本高 ， 工艺复杂 ， 生产周期长 ，劳 动条件差； 热焊法多采用铸铁芯铸铁焊条进行手工电弧焊。 热焊法多采用铸铁芯铸铁焊条进行手工电弧焊 。
强度级别高的低合金钢（同中、高碳钢相近） 强度级别高的低合金钢（同中、高碳钢相近）
这类钢含碳量和合金元素量较多， 这类钢含碳量和合金元素量较多，碳当量一般大于 0.4%，故其可焊性较差。如强度级别大于450Mpa的 故其可焊性较差。如强度级别大于450Mpa的 15MnVN。 15MnVN。
焊接中应采取的措施（同前） 焊接中应采取的措施（同前）
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。 焊接接头在使用中的可靠性。
20122012-2-17 4-3 常用金属材料的焊接
4-3-1-2 估算钢材可焊性的方法
材料中化学成分不同，对材料的淬硬程度和冷裂 倾向均有一定的影响； 在各种化学成分中，C 在各种化学成分中，C元素的影响最为显著； C当量法——把其他元素折算成C当量，这样我们 当量法——把其他元素折算成C 就可以用C 就可以用C当量来粗略的估计金属材料的可焊性。 C当量的计算公式： C当量＝[ C+Mn/6+(Cr+Mo+v)/5+(Ni+Cu)/15 ] （100％） 100％）
20
铸铁的焊接特点
焊接接头易产生白口组织； 易产生裂纹； 易产生气孔。 易产生气孔。
20122012-2-17
4-3 常用金属材料的焊接
常用金属材料焊接
常用金属材料焊接金属材料焊接是一种常见的金属连接技术，可以将不同金属材料通过焊接工艺连接在一起，形成牢固的连接。
常用金属材料焊接包括钢铁、铝、铜等材料。
本文将分别介绍这些常用金属材料的焊接方法和注意事项。
1.钢铁焊接钢铁是一种常见的金属材料，广泛应用于建筑、机械、汽车等行业。
钢铁的焊接方法包括电弧焊、气焊、埋弧焊等。
电弧焊是一种常用的钢铁焊接方法，通过电流引发的电弧将焊接材料熔化并连接在一起。
电弧焊有手工电弧焊和自动化电弧焊两种形式。
气焊是一种利用氧-乙炔火焰将焊接材料加热至熔化并连接在一起的焊接方法。
气焊适用于焊接较大的钢结构和管道。
埋弧焊是一种自动化焊接方法，通过将焊丝和电弧埋入焊缝内进行焊接。
埋弧焊适用于大规模的钢结构和管道焊接。
2.铝焊接铝是一种轻质金属，具有良好的导热性、导电性和耐腐蚀性。
铝焊接方法包括气焊、TIG焊和MIG焊等。
气焊是一种适用于铝的焊接方法，通过氧-乙炔火焰将焊接材料加热至熔化并连接在一起。
气焊适用于钢铝混合结构的焊接。
TIG焊（氩弧焊）是一种适用于铝的高质量焊接方法，通过在焊接区域产生一个惰性气体保护罩，利用电弧将焊接材料熔化并连接在一起。
MIG焊是一种适用于铝的快速焊接方法，通过在焊接区域提供连续的金属焊丝，并通过惰性气体保护罩保护焊接区域。
3.铜焊接铜是一种良好的导电材料，广泛用于电气设备、管道等领域。
铜焊接方法主要包括气焊、TIG焊和电弧焊。
气焊适用于铜的焊接，通过氧-乙炔火焰将焊接材料加热至熔化并连接在一起。
TIG焊适用于高质量的铜焊接，通过在焊接区域产生一个惰性气体保护罩，利用电弧将焊接材料熔化并连接在一起。
电弧焊是一种适用于铜的常用焊接方法，通过电弧将焊接材料熔化并连接在一起。
总结：常用金属材料焊接方法有很多种，需要根据具体的材料和应用场景选择合适的焊接方法。
在进行金属材料焊接时，需要注意的事项包括焊接工艺参数的选择、保护措施的采取、焊接接头的准备和后续处理等。
常用金属材料的焊接最新版本
常⽤⾦属材料的焊接最新版本焊接⼯艺问答之常⽤⾦属材料的焊接六、常⽤⾦属材料的焊接1 什么是焊接性？试述碳钢的焊接性。
焊接性是指材料在限定的施⼯条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满⾜预定服役要求的能⼒。
焊接性受材料、焊接⽅法、构件类型及使⽤要求四个因素的影响。
碳钢是以铁元素为基础的，铁碳合⾦，碳为合⾦元素，其碳的质量分数不超过1%，此外，锰的质量分数不超过1.2%，硅的质量分数不超过0.5%，后两者皆不作为合⾦元素。
其它元素如Ni、Cr、Cu等均控制在残余量的限度以内，更不作为合⾦元素。
杂质元素如S、P、O、N等，根据钢材品种和等级的不同，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。
2 什么是碳当量？碳钢的碳当量如何计算？把钢中合⾦元素（包括碳）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Mn Cu+Ni Cr+Mo+VCE（IIW）= C + ── + ────+ ──────（质量分数）（%）6 15 5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，焊接时需要采取预热、后热及⽤低氢型焊接材料施焊等⼀系列⼯艺措施。
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围内，对钢材概括地、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过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）碳当量计算值只表达了化学成分对焊接性的影响，没有考虑到冷却速度不同，可以得到不同的组织，冷却速度快时，容易产⽣淬硬组织，焊接性就会变差。
常用金属材料的焊接
常用金属材料的焊接焊接是将两个或多个金属材料通过加热或压力等方式连接在一起的工艺。
常用金属材料包括钢铁、铝、铜、镍、钛等。
本文将对这些常用金属材料的焊接进行介绍。
1.钢铁焊接钢铁是最常见的金属材料，广泛用于制造工业产品和建筑结构。
常见的钢铁焊接方法包括电弧焊、气体保护焊和电阻焊。
电弧焊是使用电弧将钢铁材料熔化，然后冷却形成焊接接头。
气体保护焊使用保护气体包围焊接区域，防止氧气与熔融金属发生反应，常用的保护气体有氩气和二氧化碳。
电阻焊是利用将钢铁材料加热至熔化点的电流通过两个金属接触点，使其熔化并形成焊接接头。
2.铝焊接铝是一种轻质金属，广泛用于汽车、航空航天和电子行业等领域。
铝的焊接方法有气体保护焊、电弧焊和激光焊。
气体保护焊是最常用的铝焊接方法，常用的保护气体包括纯氩气和氦气。
铝的熔点较低，热传导性好，容易氧化，需要采用专门的焊接方法和设备。
3.铜焊接铜是一种优良的导电和导热金属，广泛用于电气、电子和管道等领域。
铜的焊接方法包括气体保护焊、电弧焊和电阻焊。
气体保护焊是最常用的铜焊接方法，常用的保护气体包括氩气和氮气。
铜的导电性好，热传导性也好，焊接时需要注意控制热量和保护气氛。
4.镍焊接镍是一种高温合金材料，广泛用于化工、航空航天和核能等领域。
镍的焊接方法包括气体保护焊和电弧焊。
镍材料在高温下容易产生氧化，需要使用适当的保护气氛进行焊接。
5.钛焊接钛是一种轻质高强度金属，广泛用于航空航天和医疗器械等高端领域。
钛的焊接方法包括电弧焊、激光焊和电子束焊。
钛在高温下容易与氧气发生反应，产生氧化物，导致焊接接头质量下降，因此焊接时需要采用保护气氛或真空环境。
总结：常用金属材料的焊接方法各有特点，适用于不同的金属和应用领域。
在进行焊接时，需要根据金属材料的性质、应用要求和焊接设备的可用性选择合适的焊接方法，并严格控制焊接过程中的工艺参数，以确保焊接接头的质量和性能。
除了以上介绍的常用焊接方法，还有一些其他的特殊焊接方法和技术，如激光深层焊接、摩擦焊接等，可以在特定的应用领域中发挥重要作用。
常用金属材料的焊接参数及技术要求
常用金属材料的焊接参数及技术要求本技术要求中所述焊接工艺技术要求，仅限用于本技术要求中所涉及到的材料。
1、本技术要求所涉及材料：20#、45#、Q235、Q345、Q390、SUS304、SUS316L、12Cr1MoV。
2、焊接方法的选择应遵循如下原则：①、在位置不受限时，且便于操作时，应优先选用熔化极气体保护焊进行焊接。
②、在位置受限时，宜优先使用焊条电弧焊进行焊接。
3、焊接材料的选择本技术要求中所涉及焊接材料分别如下所述：①、焊条电弧焊焊材：J422、J502、J507 、A102、A022、R317。
②、熔化极气体保护焊焊材：YJ502Q、YJ507Q、E308、E316L、E317。
4、焊接过程工艺技术要求①、焊前清理在任何焊接件焊接前均需对焊接区域进行清理，清理工具可用钢丝刷、钢丝球、磨光片、抛光片、除锈剂、丙酮等进行清理，清理范围为坡口面及钝边、坡口面外侧边缘线20mm范围内母材区域。
清理程度以露出金属光泽，无可见杂质为准。
②、焊口要求坡口尺寸和对口间隙应保证焊口质量，便于焊接操作，在坡口允许角度范围内，应尽量减少坡口角度，促使填充金属量减少。
③、焊前预热所涉及材料预热温度详见表1。
④、焊接层间清理对于多层多道焊，每层每道焊后均需进行清理，清理工具可用砂轮机、风铲或手錾，清理程度以清除全部熔渣为准。
⑤、焊接层温及道温控制焊接过程中需对层/道温进行控制，层/道温度详见表1。
⑥、焊接顺序控制焊接时需对焊接顺序进行控制，优先采用交叉对称十字焊法，对环形焊缝以分段对称焊法为主，直长焊缝以分段退焊法为主。
⑦、焊接参数控制每种焊接方法所对应的焊接参数各不相同，参数选择同时还需根据坡口形式、焊接位置、是否熔透、焊材直径进行选择，具体参数见下表表2所示。
⑧、焊后后热及保温缓冷措施所涉及材料后热温度详见表1。
5、典型的焊接工艺参数可见下表表2所示（仅针对平焊位置），在选择焊接工艺规范时，并不局限于表2中所列数据。
常用金属材料的焊接特点
常用金属材料的焊接特点焊接是指利用加热或加压手段将两部分金属实行连接的一种方法，焊接的主要对象是金属。
焊接技术几乎涉及每个行业，在海、陆、空等运输工具的制造方面、在锅炉、管道、机械方面应用最广，对于推动我国社会生产力发挥着重要的作用。
每一种金属材料因其本身固有的特点，焊接时使用方法也不同，在焊接过程中也会表现不同特点。
1钛合金焊接特点1.1钛合金化学性质钛合金因具有极强的耐酸碱水平和良好的韧度，在航天航空、化工等行业应用广泛。
钛的化学性质很活泼，很容易与空气中的N、O2、H2发生化学反应，如，温度达到250℃时钛合金开始亲和H2，温度达到400℃时开始亲和O2，温度达到600℃时开始亲和N2。
在焊接过程中，要注意对钛金属实行保护。
此外，钛合金电阻大，焊接费时费力，散发的热量多，为了防止温度达到250℃甚至更高，焊接时要用惰性气体或利用真空来隔离钛合金。
1.2惰性气体焊接特点氩气化学性质非常稳定，不能与金属发生化学反应，也不溶于金属，所以能够很好地把周围的空气隔绝。
在实行氩弧焊时，产生的电弧能够很好的清理金属表面的氧化物。
产生的电弧比较稳定，尤其适合焊接较薄的金属材料。
热输入比较好调节，能够对材料的各个位置实行焊接。
氩弧焊时热源比较集中，热影响区域小，大大提升了焊缝的质量。
1.3真空惰性气体焊接的特点氩气保护焊时并没有安全隔绝空气中的氧气、氮气等其他气体的污染，这会对降低焊缝的质量。
为消除氧气、氮气、氢气等有害气体的侵入而对焊接带来的不良影响，能够在真空状态下对钛合金材料实行氩气保护焊接，可提升焊接中氩气的纯度。
并且真空状态下能够使焊缝的冷却时间延长，提升焊缝内部焊接质量。
真空环境还能够净化环境，降低焊接时光辐射、放射性及有害气体等对操作人员的危害。
2铝合金焊接特点铝合金的化学性质比较活泼，金属表面容易发生氧化反应，形成一层氧化膜，形成的氧化膜严峻影响了铝合金的焊接操作，增大了铝合金焊接的难度。
其中，焊接时表面飞溅和烧毁电极就是最常见到的两个问题。
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。
常用金属材料的焊接
常用金属材料有碳钢、低合金结构钢、耐热钢、不锈钢和非铁金属等等。
1.碳钢的焊接碳钢按含碳量分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
（1）低碳钢的焊接低碳钢的含碳量小于等于0.25%，碳当量低于0.4%，焊接性能良好。
低碳钢的焊接工艺有哪些特点呢？1）低碳钢可采用各种焊接方法进行焊接，不易产生淬硬或冷裂缺陷，不需要采用特殊的焊接工艺措施，焊后也不需要进行热处理。
2）低碳钢母材的碳含量偏高或在低温下焊接刚性较大的结构时，才需要采用低氢型焊条或高碱度焊剂，才需要进行预热和后热。
请大家注意：后热是为了防止急冷进行的焊后加热，并不是焊后热处理。
低碳钢焊件的应用范围？低碳钢焊件广泛用于一般工程结构和强度要求不高的机器零件。
（2）中碳钢的焊接中碳钢的含碳量大于0.25%小于等于0.60%。
用于焊接的中碳钢的碳当量一般大于等于0.4%小于等于0.6%。
中碳钢的焊接接头易产生淬硬组织、裂纹等缺陷，焊接性较差。
需要采取哪些工艺措施保证中碳钢的焊接质量？1)预热中碳钢焊接时预热温度一般为100～200℃，不能预热的焊件应采用奥氏体不锈钢焊条进行焊接，以使焊缝获得奥氏体组织而避免淬硬，但其强度低于母材，焊后需要进行后热；2)需要采用低氢型焊条或碱度较高的焊剂；3)采用小电流、低焊速和多层焊，防止母材过多的熔化；4）焊后应立即进行热处理，以消除应力。
中碳钢焊件的应用范围？中碳钢焊件常用于综合力学性能要求较高的构件。
（3）高碳钢的焊接高碳钢的含碳量高于0.60%。
碳当量也大于0.6%，高碳钢的焊接性更差，焊接接头更易产生淬硬组织和裂纹。
需要采取哪些工艺措施保证高碳钢的焊接质量？1）高温预热，一般要预热到250~350℃；2）还要采取更严格的工艺措施。
实际生产中，高碳钢的焊接主要用于哪里？高碳钢焊接主要用于工具、模具的修补以及钢轨的对接。
2．低合金结构钢的焊接 (1) 强度级别低的低合金结构钢强度级别低的低合金结构钢的合金总量低于5%，屈服强度在295~390MPa 之间。
常用金属材料的点焊
不锈钢焊接技术要点
为保证耐晶间腐蚀的性能，应尽量减少在敏化 温度区停留，宜选用硬的焊接参数，焊接时间 一般比相同厚度低碳钢短40%-50%。 因电阻率大、热导率小，焊接电流可比相同厚 度低碳钢小些。 电极压力应提高40%-80%，为此需采用软化温 度高、硬度高的材料作电极。一般推荐Be-CoCu合金电极，尤其当点焊较厚板时，电极的冷 却极为重要，可采用外水冷却。
铝及铝合金的点焊
铝及铝合金的电阻率低(低碳钢的1／4-1／2)．热 导率高(低碳钢的2.4倍)，虽其熔点较低仍带采用 极大电流焊接，通电时间要短，以免散热过多。 一般需要焊接等厚低碳钢时的3倍电流，通电时 间则约为焊接等厚低碳钢的1／10。 铝及铝合金在空气中很快生成致密的氧化膜，必 须在焊前很好清理，清理以化学法为佳．清理后 应在短期内完成焊接以免再次氧化。 与纯铝相比，铝合金的塑性变形温度区窄，线膨 胀率大，伸长率小，因此须精确控制焊接参数才 能避免裂纹和缩孔。此种缺陷在厚板点焊时尤为 严重，推荐采用低频半波电源。
胡须对接头性能的影响
至于胡须对接头强度的影响，因填满铸 态组织的胡须并未破坏金属的连续性， 经试验证实它对接头强度无影响，所以 生产中允许胡须存在，而不作为焊接缺 陷处理。但是，对未填满的胡须尽管很 少发现，当承受载荷时，特别在动载荷 作用下，仍如同裂纹一样有危险性，所 以应作为裂纹处理。
铜及铜合金的点焊
高温合金的点焊
高温合金具有很好的高温强度与热稳定 性，广泛应用于航天、航空工业。 高温合金具有比奥氏体不锈钢更大的电 阻率、更小的热导率和更高的高温强度， 故可用较小的焊接电流，但需更大的电 极压力。
高温合金焊接技术要点
高温合金表面氧化膜致密性好，为防止形成结 合线伸入等缺陷，必须加强表面清理工作。 采用软的焊接参数、大的电极压力，以提高电 极压力的压实效果。在有条件时应采用加大顶 锻力的焊接参数，以减少飞溅、防止产生裂纹、 疏松和缩孔等缺陷。 加强冷却，尽量避免反复加热，以减少近缝区 出现“胡须”状缺陷的机会。 用高温硬度好的Be-Co-Cu合金电极。
常用金属材料的焊接及工艺
常用金属材料的焊接及工艺焊接是将两块金属材料通过熔化或压合的方式连接在一起的工艺。
在工业生产和日常生活中，常见的金属材料有钢、铝、铜和不锈钢等。
这些金属材料有各自的特点和要求，因此焊接的工艺也有所不同。
1.钢的焊接及工艺：钢是一种常见的金属材料，广泛应用于各个工业领域。
钢的焊接可以采用以下几种常见的工艺：-电弧焊：电弧焊是一种常见的钢材焊接方法。
它通过电弧的热能来熔化金属材料，并使用焊条或电极将材料连接在一起。
-气体保护焊：气体保护焊可以使用氩气、二氧化碳等气体来保护焊接区域，以防止氧气的影响。
这种焊接方法适用于高质量的焊接，如航空航天领域。
-点焊：点焊是一种快速连接薄钢板的焊接方法。
它通过不断的电流瞬间加热来熔化和连接钢板。
2.铝的焊接及工艺：铝是一种轻质金属材料，常用于航空和汽车工业。
由于铝的导热性较好，焊接时需要特殊的工艺：-氩弧焊：氩弧焊是铝材料常用的焊接方法。
在焊接过程中，需要使用高纯度的氩气来保护焊接区域，以防止氧气和水分的影响。
-熔化焊接：熔化焊接是将铝材料加热到熔点，并添加熔化焊丝进行连接的方法。
这种焊接方法适用于厚度较大的铝材料。
3.铜的焊接及工艺：铜是一种导电性和导热性较好的金属材料，在电子和电力行业应用广泛。
铜的焊接可以采用以下几种工艺：-焊锡焊接：焊锡焊接是一种常见的铜材料焊接方法。
它使用焊锡将铜材料连接在一起，通过焊锡的熔化点来实现焊接。
-气焊：气焊是一种高温焊接方法，适用于厚度较大的铜材料。
在焊接过程中，使用氧气和乙炔的混合气体来产生高温火焰，将铜材料加热到熔点并连接在一起。
4.不锈钢的焊接及工艺：不锈钢是一种耐腐蚀性较好的金属材料，常用于食品加工和化工行业。
不锈钢的焊接可以采用以下几种工艺：-TIG焊接：TIG焊接是一种高质量的焊接方法，适用于不锈钢的连接。
在焊接过程中，需要使用惰性气体（如氩气）进行保护，以防止氧气的影响。
-焊锡焊接：焊锡焊接也可以用于不锈钢材料。
常用金属的焊接技术
常用金属的焊接技术
1. 简介
焊接是将金属材料加热至熔点并通过施加压力或填充材料，将它们永久性连接在一起的过程。
下面是几种常用的金属焊接技术。
2. 弧焊
弧焊是最常见且经济高效的焊接技术之一。
它通过电弧放电产生高温来熔化金属，然后使用填充材料将金属连接起来。
弧焊可分为手工弧焊、自动弧焊和半自动弧焊。
3. 气焊
气焊是一种以燃气燃烧产生的高温来熔化金属的焊接方法。
它通常使用氧炔火焰来加热并连接金属。
气焊适用于焊接低熔点金属，如铜、铝等。
4. 电阻焊
电阻焊通过电阻加热将金属加热至熔点，使其熔化并连接在一起。
这种焊接技术常用于焊接小件，如线圈、接线头等。
5. 点焊
6. 洛氏焊
洛氏焊是一种将金属连接在一起的形式，它利用高频电磁场加热金属，使其局部熔化并连接。
这种技术常用于焊接非常薄的金属板。
7. 摩擦焊
摩擦焊是一种将金属通过摩擦产生的热量加热并连接在一起的过程。
这种焊接技术适用于焊接相似或不同的金属。
8. 激光焊
激光焊是一种通过高能激光束来瞬间加热并融化金属，将其连接起来的焊接技术。
激光焊适用于焊接高反射率和导热性金属，如铝合金。
10. 感应焊
感应焊是一种利用感应加热原理来加热并连接金属的焊接技术。
这种技术适用于焊接具有良好导电性的金属。
以上是常见的金属焊接技术的简介，根据实际需要和金属材料的特点，可以选择适合的焊接方法来完成连接。
重要的是遵循安全焊接规范，妥善操作焊接设备，确保焊接质量和安全性。
金属工艺学_课后习题参考答案
第一章（p11）1.什么是应力？什么是应变？答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量2．缩颈现象在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。
缩颈发生在拉伸曲线上bk段。
不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。
4.布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度？库存钢材硬质合金刀头锻件台虎钳钳口洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。
布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。
；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。
其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。
硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。
库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。
5.下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么?σb抗拉强度它是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力.σs屈服点它是指拉伸试样产生屈服时的应力。
σ2.0规定残余拉伸强度σ1-疲劳强度它是指金属材料在应力可经受无数次应力循环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。
σ应力它指试样单位横截面的拉力。
a K冲击韧度它是指金属材料断裂前吸收的变形能量的能力韧性。
HRC 洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。
以残余压痕深度计算其硬度值。
HBS 布氏硬度它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。
HBW 布氏硬度它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。
第二章（p23）(1)什么是“过冷现象”?过冷度指什么？答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”。
理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。
（2）金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？答：金属的晶粒粗细对其力学性能有很大影响。
常用金属材料的焊接性
当 CE=0.4~0.6%时， 塑性下降，淬硬及冷裂倾向明显， 焊接性较差。
焊前适当预热，焊后缓慢冷却。
当 CE＞0.6%时， 塑性较差。 淬硬和冷裂倾向严重， 焊接性很差，
焊前需要高温预热， 焊接时要采取减少焊接应力和防止裂纹的工艺措施， 焊后需要进行适当热处理等。
3、碳钢的焊接性 （1）低碳钢的焊接：C＜0.25%， 塑性好，无淬硬倾向，焊接性好，
无需任何工艺措施，适于各种方法。 （2）中碳钢的焊接： C=0.25-0.6%， 淬火钢，焊接性由良好→差。
焊缝及热影响区易产生气孔、裂纹。 工艺措施： ①焊前预热（150~250 ℃ ）， 焊后缓冷并去应力回火。 ②焊件开坡口， 且采用细焊条、小电流、多层焊。 ③选用塑、韧性好的低氢型焊条， 提高焊缝塑性，防止裂纹。
（3）高碳钢的焊接： 含碳量高，导热性差，淬硬倾向大， 一般不用于制造焊接结构， 仅对损坏的机件进行焊补。 焊补时也要采取与中碳钢类似的工艺措施，以避免产生裂纹。
4、低合金结构钢的焊接性 普低钢的焊接性与低碳钢类似， 但σb↑→焊接性↓
低强度普低钢：σs＜400MPa， CE ＜0.4%， 焊接性良好， 无需工艺措施。 如：16Mn、9Mn2。
（2）铸铁焊补方法 ①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。
5、铸铁的焊补 ②冷焊法：焊前不预热或低温预热（400 ℃）的焊补方法。用于易变形件焊补。 冷焊法主要依靠焊条来调整焊缝的化学成分，增强焊缝的石墨化能力， 以防止或减少白口和裂纹的产生：
常用金属材料的焊接性
1、焊接性概念
焊接方法、材料、焊接规范、结 构型式、预热及热处理等。
金属工艺学知识点总结
第一篇金属材料的基本知识第一章金属材料的主要性能金属材料的力学性能又称机械性能，是金属材料在力的作用所表现出来的性能.零件的受力情况有静载荷，动载荷和交变载荷之分。
用于衡量在静载荷作用下的力学性能指标有强度,塑性和硬度等;在动载荷和作用下的力学性能指标有冲击韧度等；在交变载荷作用下的力学性能指标有疲劳强度等。
金属材料的强度和塑性是通过拉伸试验测定的。
P6低碳钢的拉伸曲线图1，强度强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力.强度有多种指标,工程上以屈服点和强度最为常用。
屈服点:δs是拉伸产生屈服时的应力。
产生屈服时的应力=屈服时所承受的最大载荷/原始截面积对于没有明显屈服现象的金属材料，工程上规定以席位产生0.2％变形时的应力，作为该材料的屈服点。
抗拉强度：δb是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。
拉断前所能承受的最大应力=拉断前所承受的最大载荷/原始截面积2，塑性塑性是金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。
常用的塑性指标是伸长率和断面收缩率。
伸长率:δ试样拉断后,其标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。
伸长率=(原始标距长度－拉断后的标距长度）÷拉断后的标距长度×100%伸长率的数值与试样尺寸有关，因而试验时应对所选定的试样尺寸作出规定,以便进行比较。
同一种材料的δ5 比δ10要大一些.断面收缩率:试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率,以ψ表示。
收缩率=（原始横截面积－断口处横截面积)÷原始横截面积×100％伸长率和断面收缩率的数值愈大,表示材料的塑性愈好.3，硬度金属材料表面抵抗局部变形（特别是塑性变形、压痕、划痕)的能力称为硬度.金属材料的硬度是在硬度计上测出的。
常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。
1，布氏硬度（HB)是以直径为D的淬火钢球HBS或硬质合金球HBW为压头,在载荷的静压力下,将压头压入被测材料的表面，停留若干秒后卸去载荷，然后采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径d，并依据d的数值从专门的表格中查出相应的HB值.布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。
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C e q 0 . 1 2 % 1 . 5 % 0 . 5 % 0 . 1 5 % 0 . 5 % （ 较 差 ）
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第二节 碳钢的焊接
低碳钢的焊接
1）焊接性：焊接性良好——Wc<0.25%， CE<0.4%，一般不会产生淬硬、冷裂倾向。 2）焊接工艺：一般不需要预热，不需要特殊的焊接 工艺措施，焊后也不需要进行热处理；对于在低温焊 接时或厚大件（>50mm）需预热或焊后热处理。
手工电弧焊时，根据母材强度等级一般选用J422、J424 等；承受动载荷、结构复杂的厚大焊件，选用抗裂性好的 J422、 J426等。 埋弧焊时，一般选用焊丝H08A或H08MnA配合焊剂
HJ431。
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第二节 碳钢的焊接
中、高碳钢的焊接：焊接性较差
1）焊接性 ：C当量≥0.4～0.6% 随C↑，由中变差。
裂缝。特点是：生产率高，成本低，劳动条件好，
但质量不易保证。
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第五节 有色金属及其合金的焊接
一、 铜及铜合金的焊接 1）铜及铜合金的焊接特点： ➢ 铜的导热性高，焊接时热量极易散失。焊不透 ➢ 铜在液态时易氧化，生成的CU2O与铜组成低熔点共
焊接性通常通过抗裂性试验、力学性能试验等确定。
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第一节 金属材料的焊接性 二、钢材焊接性的评定方法
➢钢材焊接性的影响因素：
（1）材料的化学成分：Wc↑→焊接性↓ 接头淬硬程度是引起焊接裂纹的原因。
（2）焊接方法，焊接材料，焊件结构
➢间接判断法：用碳当量评价钢的焊接性
碳当量的定义：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。即把影响焊接性 能的元素对可焊性的影响折算为碳的影响。
第三章 常用金属材料的焊接
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第一节 金属材料的焊接性
一、 焊接性的概念 是指被焊金属在一定的焊接工艺条件下，获得优质 焊接接头的难易程度。 ➢焊接性是一个相对的概念。如：Al、Ti
焊接性的评定指标： 材料经焊接后焊接接头产生缺陷的倾向性大小，如 裂纹，（工艺焊接性）； 焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的力学 性能和其它特殊性能， （使用焊接性）。
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第四节 铸铁件的补焊
➢铸铁的焊补一般采用气焊和手工电弧焊
1） 热焊法
焊前将工件局部
或整体预热到600～700℃，焊后缓慢冷却。特点
是：焊补质量好，但生产率低，成本高，劳动条件
差，一般用于重要铸件。
2） 冷焊法
焊前工件不预热
或只进行400℃以下的低温预热的焊补方法。冷焊
法主要依靠焊条的化学成分来防止产生白口组织和
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根据经验分析： 1）C当量＜0.4%时，焊接性好。一般的焊接工艺条件 下，不会产生裂纹;厚大件或在低温焊接时需预热；
2） C当量=0.4～0.6%时，塑性降低，淬硬倾向逐渐 明显，焊接性较差。需焊前预热，采取工艺措施；
3） C当量＞0.6%时，塑性差，淬硬倾向大，焊接性 差。焊接前、中、后需都需采取措施。
影响冷裂纹的因素三方面：
焊缝及“HAZ”的含H量； （重要因素）
“HAZ” 的淬硬程度；
接头处残余应力大小。
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（又称延迟裂纹）
第三节 合金结构钢的焊接 (2)低合金结构钢焊接生产中采取的措施： ➢1.强度级别低，一般和低碳钢一样；
➢2.对锅炉、压力容器等重要构件，当厚度大于 20mm时，焊后必须进行退火处理，以消除应力。
2、450、500、550高等级（强度）焊接特点： C当量 = 0.40～0.50% 焊接性稍差。淬硬倾向增加， 热影响区容易产生马氏体组织，硬度明显增高，塑 性和韧度则下降。
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第三节 合金结构钢ห้องสมุดไป่ตู้焊接 (1) 焊接主要问题如下:
① 热影响区有淬硬倾向:
② 焊接接头的裂纹倾向：
强度级别高，易出现冷裂纹；级别↑，裂纹加剧。
第三节 合金结构钢的焊接
★焊接结构中，用得最多的是低合金结构钢。主要用 于建筑结构和工程结构，如压力容器、锅炉、桥梁、 船舶、车辆和起重机械等。 (1) 焊接主要问题如下:
① 热影响区有淬硬倾向: 淬硬程度与钢材的化学成分和强度级别有关。
普低钢 以热轧或正火状态供应，按σs分六级：
300、350、400低等级（强度）普低钢或低合金 钢 450、500、550高等级（强度）普低钢或低合金
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练习：试比较下列钢材的焊接性
❖Ceq值越大，焊接性差；且工件板厚越厚，焊接性差。
09Mn2Cu的碳当量为C ：e q 0 . 1 % 1 . 4 % 0 . 3 % 0 . 3 5 % （ 最 好 ）
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09MnV的碳当量为：
C e q 0 . 1 2 % 1 . 2 % 0 . 1 % 0 . 3 4 % （ 较 好 ）
➢3.强度级别高，焊前一般均需预热；焊接时，应 调整焊接参数，以控制热影响区的冷却速度。焊后 还应进行热处理以消除内应力。
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第四节 铸铁件的补焊 为修补铸件的缺陷而进行的焊接称为补焊。 1、铸铁的焊接特点 1）接头易产生白口组织及淬硬组织：局部加热， 冷速快 2）易产生裂缝：铸铁强度低，塑性差；杂质含量高 3）铸铁含碳量高，焊接时易生成CO2和CO气体， 产生气孔。 4）流动性好，液体易流失，只适用平焊。
2）中碳钢焊接的主要特点（存在问题）： 1）“HAZ”区产生淬硬组织M及冷裂纹； 2）焊缝金属易产生热裂纹。
防止裂纹（冷裂、热裂）工艺措施：
1）选用抗裂性能好的低H型焊条 J506、J507 等 2）焊前预热；↓应力、↓冷速
Wc<0.45%预热150～250℃； 2020/10/8C、件厚↑,预热250～350℃。
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第三节 合金结构钢的焊接
1、300、350、400低等级（强度）焊接特点：
C当量< 0.4% 焊接性良好。300级与Q235A(A3)几 乎无差别。16Mn（Q345为350级）可与低碳钢同 等对待。等级↑， “HAZ”区淬硬倾向↑，但只要规 范得当（低H型焊条、预热150～250℃、板厚>20 mm焊后热处理）仍可得良好的质量。