金属材料的焊接性
金属材料的焊接性
普通低合金结构钢：
σs<400MPa ω(C)<0.4% 低强度普通低合金结构钢： 16Mn、09Mn2Si 焊接性良好。 高强度普通低合金结构钢： σs>400MPa ω(C)<0.4%~0.5%
15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV 焊接性较差。
焊前预热（150~250 ℃ ），焊后缓冷；选用低氢型焊条； 焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。
3. 高碳钢的焊接
高碳钢：C>0.60% 问题
ω(C)>0.60%
焊接性差。
焊缝区易产生热裂纹 热影响区易产生冷裂纹
措施 与中碳钢类似，采用较高的温度的焊前预热 （250~350 ℃ ），焊后缓冷。
避免选用高碳钢作为焊接结构件。
焊补
合金结构钢的焊接
合金结构钢 机械制造用结构钢 （调质钢、渗碳钢） 普通低合金结构钢 （压力容器、锅炉、桥梁、
氩弧焊、气焊、钎焊、碳弧焊。
2. 冷焊法
焊前不预热或低温预热（400 ℃）的焊补方法。 ①钢芯铸铁焊条： 适用于非加工表面的焊补 ②石墨化铸铁焊条： 适用于较大灰口铸铁件的焊补 焊缝性能与母材基本相同，具有良好的加工性 焊条
③铜基铸铁焊条： 主要用于一般铸铁件的焊补
抗裂性好，可进行机械加工。 ④镍基铸铁焊条： 主要用于重要件加工表面的焊补 具有良好的抗裂性与加工性 ⑤高钒铸铁焊条： 主要用于一般铸铁件的焊补 可进行机械加工、塑性和抗裂较好。
焊接性
3）焊件化学成分
4）工艺参数
3. 焊接性的评定方法
1）实验法
2）碳当量估算法 C — 影响最显著 — 基本元素
其它元素 — 折合成碳的相当含量对焊接性的影响
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。
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
详解典型焊接材料的焊接性
详解典型焊接材料的焊接性典型焊接材料的焊接性是指在焊接过程中所表现出的特性和性能。
焊接性是影响焊接工艺和焊缝质量的重要因素之一、下面将详细介绍常见焊接材料（包括金属和非金属材料）的焊接性。
1.钢材焊接性：钢材是最常见的金属材料之一，具有广泛的应用领域。
钢材的焊接性取决于其成分、钢种和热处理状态。
一般来说，碳含量低的低碳钢和碳含量高的高碳钢都具有良好的焊接性。
焊接低碳钢时，焊接热影响区域（HAZ）容易发生退火，引起冷脆性的问题，需要采取适当的措施进行预热和后热处理。
高碳钢焊接时容易出现冷裂纹和热裂纹，需要选择适合的焊接材料和控制焊接参数。
2.铝合金焊接性：铝合金是一种轻质、高强度的金属材料，广泛用于航空、汽车和建筑等领域。
铝合金的焊接性取决于合金化元素、成分和热处理状态。
一般来说，一些铝合金易于焊接，如铝镁合金和铝锂合金，而一些铝合金焊接性较差，如硬化铝合金。
焊接铝合金时，容易发生氧化和热裂纹等问题，需要采取保护气体和合适的焊接工艺参数。
3.不锈钢焊接性：不锈钢是一种抗腐蚀性能良好的金属材料，被广泛用于食品加工、化工和医疗器械等领域。
不锈钢的焊接性受到合金元素、成分和热处理状态的影响。
普通奥氏体不锈钢（如304和316等）焊接性较好，而马氏体不锈钢焊接性较差。
焊接不锈钢时，易发生气孔和焊接晶间腐蚀等问题，需要控制焊接参数和采用适当的焊接试剂。
4.铜及铜合金焊接性：铜和铜合金是常见的导电材料，被广泛应用于电气、电子和管道等行业。
铜及铜合金的焊接性好，容易焊接。
焊接铜合金时，一般采用气焊、电弧焊或电阻焊等方法。
需要注意的是，铜及铜合金焊接时易发生氧化和高温脆性等问题，需要采取保护措施。
5.非金属材料的焊接性：非金属材料如塑料、陶瓷和橡胶等也可以进行焊接。
其中，塑料焊接性好，常用的焊接方法有热板焊接、高频焊接和超声波焊接等。
陶瓷和橡胶等材料的焊接性较差，难以进行常规焊接，常采用粘接、烧结和激光焊接等特殊方法。
金属材料的焊接性
第三节 金属材料的焊接性1. 焊接性的概念—定焊接技术条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性称为金属材料的焊接性。
2．焊接性的评价1) 碳当量法碳当量是把钢中的合金元素(包括碳)的含量，按其作用换算成碳的相对含量。
国际焊接学会推荐的碳当量(CE)公式为：％）＋＋＋＋＋＋＝10015)Cu ()Ni (5)V ()Mo ()Cr (6)Mn ()C ([CE ⨯ωωωωωωω 式中，ω(C)、ω(Mn)等－碳、锰等相应成分的质量分数(%)。
当CE<0.4％时，钢材的塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。
在一般的焊接技术条件下，焊接接头不会产生裂纹，但对厚大件或在低温下焊接，应考虑预热；当CE 在0.4～0.6％时，钢材的塑性下降，淬硬倾向逐渐增加，焊接性较差。
焊前工件需适当预热，焊后注意缓冷，才能防止裂纹；当CE>0.6％时，钢材的塑性变差。
淬硬倾向和冷裂倾向大，焊接性更差。
工件必须预热到较高的温度，要采取减少焊接应力和防止开裂的技术措施，焊后还要进行适当的热处理。
2)冷裂纹敏感系数法 冷裂纹敏感系数的其计算式为：％＋＋＋＋＋＋＝100]60060]H [)B (510)V (15)Mo (60)Ni (20)Cu ()Mn ()Cr (30)Si ()C ([⨯++++h P W ωωωωωωωωω式中P W －冷裂纹敏感系数；h －板厚；[H]－100g 焊缝金属扩散氢的含量(mL)。
冷裂纹敏感系数越大，则产生冷裂纹的可能性越大，焊接性越差。
3．低碳钢的焊接低碳钢的CE 小于0.4％，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，焊接性良好。
4．中、高碳钢的焊接中碳钢的CE 一般为0.4％～0.6％，随着CE 的增加，焊接性能逐渐变差。
高碳钢的CE 一般大于0.6％，焊接性能更差，这类钢的焊接—般只用于修补工作。
为了保证中、高碳钢焊件焊后不产生裂纹，并具有良好的力学性能，通常采取以下技术措施：1)焊前预热、焊后缓冷 焊前预热和焊后缓冷的主要目的是减小焊接前后的温差，降低冷却速度，减少焊接应力，从而防止焊接裂纹的产生。
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。
金属的焊接性
第一章金属的焊接性一、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。
各种金属材料的焊接特点及其热处理工艺
各种金属材料的焊接特点及其热处理工艺焊接是一种将两个或多个金属材料通过熔化或变形并在熔融金属之间形成接头的加工方式。
在焊接过程中，金属材料经历了高温和冷却的过程，从而影响了焊接接头的性能和组织结构。
不同金属材料具有不同的焊接特点和热处理工艺。
下面将分别介绍常见金属材料的焊接特点及其热处理工艺。
1.钢材焊接特点及热处理工艺：钢材是最常见的金属材料之一，具有良好的可焊性。
其焊接特点如下：(1)钢材容易氧化，焊接时需要保护气体或保护剂以防止氧化。
(2)焊接速度快，热影响区较小，易形变。
(3)钢材焊接后易产生残余应力和变形。
钢材的热处理工艺包括退火、正火和淬火等。
退火可以减轻焊接残余应力，正火可提高焊接接头的硬度和强度，淬火可增加焊接接头的硬度。
2.铝材焊接特点及热处理工艺：铝材具有良好的导热性和导电性，但其可焊性较差。
其焊接特点如下：(1)容易产生氧化膜，焊接前需要对焊缝进行预处理。
(2)焊接速度快，热影响区较小。
(3)铝材焊接后容易产生变形。
铝材的热处理工艺主要包括固溶处理和时效处理。
固溶处理可使铝材中的合金元素均匀溶解，时效处理可提高焊接接头的硬度和强度。
3.铜材焊接特点及热处理工艺：铜材具有良好的导热性和导电性，但其可焊性较差。
其焊接特点如下：(1)容易产生氧化膜，焊接前需要对焊缝进行预处理。
(2)焊接速度较慢，热影响区较大。
(3)铜材焊接后容易产生变形和裂纹。
铜材的热处理工艺主要包括退火和时效处理。
退火可减轻焊接接头的残余应力，时效处理可提高焊接接头的硬度和强度。
4.镁合金焊接特点及热处理工艺：镁合金具有轻质高强度的特点，但其可焊性较差。
其焊接特点如下：(1)容易产生氧化膜，焊接前需要对焊缝进行预处理。
(2)焊接速度快，热影响区较小。
(3)焊接时易燃，需要采取安全措施。
镁合金的热处理工艺主要包括固溶处理和时效处理。
固溶处理可提高镁合金的强度和耐腐蚀性，时效处理可进一步提高焊接接头的硬度和强度。
金属材料的焊接性
金属材料的焊接性金属材料的焊接性是指金属在焊接过程中的可焊性和焊接后的性能表现。
金属材料的焊接性直接影响着焊接工艺的选择和焊接接头的质量。
在工程实践中，对金属材料的焊接性有着深入的研究和探讨，以期能够实现高效、高质量的焊接工艺。
首先，金属材料的焊接性与金属的化学成分密切相关。
金属材料的化学成分对焊接性能有着直接的影响。
例如，铝合金的焊接性受到铝合金成分中镁含量的影响，镁含量较高的铝合金焊接性较好。
另外，焊接时还需考虑金属材料中的杂质元素对焊接性能的影响，一些杂质元素可能会导致焊接接头的裂纹和变形，因此在焊接过程中需要对金属材料的化学成分进行充分的了解和控制。
其次，金属材料的晶粒结构对焊接性能也有着重要的影响。
金属材料的晶粒结构决定了金属的塑性和韧性，从而影响了焊接接头的强度和韧性。
在焊接过程中，晶粒的再结晶和长大会改变金属材料的晶粒结构，从而影响焊接接头的性能。
因此，在焊接工艺中需要考虑金属材料的晶粒结构对焊接性能的影响，采取合适的焊接工艺控制晶粒的再结晶和长大，以提高焊接接头的性能。
此外，金属材料的热物理性能也是影响焊接性能的重要因素。
金属材料的热导率、线膨胀系数等热物理性能对焊接过程中的热变形和应力分布有着重要的影响。
在焊接过程中，需要考虑金属材料的热物理性能，选择合适的焊接工艺和焊接参数，以控制焊接过程中的热变形和应力，从而保证焊接接头的质量。
最后，金属材料的表面状态对焊接性能也有着重要的影响。
金属材料的表面状态包括氧化膜、油污等，这些表面污染物会影响焊接接头的质量。
在焊接前需要对金属材料的表面进行清洁和处理，以保证焊接接头的质量。
综上所述，金属材料的焊接性是一个综合性的问题，受到金属材料的化学成分、晶粒结构、热物理性能和表面状态等多方面因素的影响。
在实际的焊接工程中，需要充分考虑这些因素，选择合适的焊接工艺和焊接参数，以保证焊接接头的质量和性能。
只有深入研究金属材料的焊接性，才能实现高效、高质量的焊接工艺，满足工程实践的需求。
第一章 金属焊接性及其试验方法
第一节 金属的焊接性
纳为标准。我国已制定了GB/T4675．5—1984，适用于焊条电弧
第三节 常用的焊接性试验方法
表1-3 HAZ最高硬度试件尺寸(单位：mm)
第三节 常用的焊接性试验方法
图1-8
第三节
四、其他焊接性试验方法简介 (一)压板对接(FISCO)焊接裂纹试验法 (二)刚性固定对接裂纹试验
第三节 常用的焊接性试验方法
一、斜Y形坡口焊接裂纹试验方法 这是一种在工程上广泛应用的试验方法。该试验主要用于评价碳 钢和低合金高强度钢焊接热影响区的冷裂纹敏感性。其试验规范
应遵循GB/T4675．1—1984《焊接性试验—斜Y形坡口焊接裂纹试 验方法》。
图1-1
第三节 常用的焊接性试验方法
图1-2
图1-5 插销试棒缺口处于 a)环形缺口试棒 b)螺形缺口试棒
第三节 常用的焊接性试验方法
图1-6 a)环形缺口插销 b)螺形缺口插销
第三节 常用的焊接性试验方法
图1-7
第三节 常用的焊接性试验方法
表1-1 插销试棒的尺寸
表1-2
缺口位置a与热输入E的关系
第三节 常用的焊接性试验方法
1)因为试件尺寸小，底板材料与插销材料又不必完全相同，并且底
焊接性是金属材料的一种工艺性能。除了受材料本身性质影响外， 还受到工艺条件、结构条件和使用条件的影响。 (一)材料因素
金属材料的焊接性能
属材料的焊接性是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的能力。
一种金属，如果能用较多普通又简便的焊接工艺获得优良的焊接接头，则认为这种金属具有良好的焊接性能金属材料焊接性一般分为工艺焊接性和使用焊接性两个方面。
工艺焊接性：是指在一定焊接工艺条件下，获得优良，无缺陷焊接接头的能力。
它不是金属固有的性质，而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行的评定。
所以金属材料的工艺焊接性与焊接过程密切相关。
使用焊接性：是指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。
使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计上提出的技术要求。
通常包括力学性能、抗低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。
例如常用的S30403，S31603不锈钢就具有优良的耐蚀性能，16MnDR，09MnNiDR低温钢也有具备良好的抗低温韧性性能。
金属材料焊接性能的影响因素材料因素材料包括母材和焊接材料。
在相同的焊接条件下，决定母材焊接性的主要因素是它本身的物理性能和化学组成。
物理性能方面：如金属的熔点、热导率、线膨胀系数、密度、热容量等因素，都对热循环、熔化、结晶、相变等过程产生影响，从而影响焊接性。
不锈钢等热导率低的材料，焊接时温度梯度大，残余应力高，变形大，。
而且由于高温停留时间长，热影响区晶粒长大，对接头性能不利。
奥氏体不锈钢线膨胀系数大、接头的变形和应力较为严重。
化学组成方面，其中影响最大的是碳元素，也就是说金属含碳量的多少决定了它的可焊性。
钢中的其他合金元素大部分也不利于焊接，但其影响程度一般都比碳小得多。
钢中含碳量增加，淬硬倾向就增大，塑性则下降，容易产生焊接裂纹。
通常，把金属材料在焊接时产生裂纹的敏感性及焊接接头区力学性能的变化作为评价材料可焊性的主要指标。
所以含碳量越高，可焊性越差。
含碳量小于0.25%的低碳钢和低合金钢，塑性和冲击韧性优良，焊后的焊接接头塑性和冲击韧性也很好。
金属材料焊接性
金属材料焊接性金属材料的焊接性是指金属在焊接过程中的熔化和凝固特性，以及焊接接头的性能表现。
金属材料的焊接性对于焊接工艺和焊接质量有着重要的影响，因此深入了解金属材料的焊接性是非常必要的。
首先，金属材料的焊接性受到金属成分的影响。
不同种类的金属材料，其成分差异很大，这就导致了它们在焊接过程中的熔化温度、熔化范围、凝固行为等方面存在着差异。
例如，碳素钢、不锈钢、铝合金等金属材料的焊接性能都有所不同，需要根据其成分特点选择合适的焊接方法和工艺参数。
其次，金属材料的焊接性还受到晶粒结构和组织性能的影响。
晶粒的大小和形状、晶界的特性、金属的晶格缺陷等因素都会对金属材料的焊接性产生影响。
通常情况下，晶粒细小、均匀分布的金属材料具有较好的焊接性能，而晶粒粗大、不均匀分布的金属材料则会导致焊接接头的强度和韧性下降。
另外，金属材料的焊接性还受到热影响区的形成和性能变化的影响。
在焊接过程中，热输入会导致焊接接头周围的金属发生显著的组织和性能变化，形成热影响区。
热影响区的形成会导致金属材料的硬化、脆化、晶粒长大等现象，从而影响焊接接头的性能。
此外，金属材料的焊接性还受到应力和变形的影响。
在焊接过程中，由于热应力和冷却收缩引起的残余应力会导致焊接接头产生变形和裂纹，从而影响焊接接头的性能。
因此，在焊接过程中需要采取相应的措施，如预热、焊接顺序、后热处理等，以减小应力和变形对焊接接头性能的影响。
综上所述，金属材料的焊接性受到多种因素的影响，包括金属成分、晶粒结构、热影响区、应力和变形等。
了解金属材料的焊接性对于选择合适的焊接方法和工艺参数，保证焊接接头的质量具有重要意义。
因此，在实际的焊接生产中，需要根据金属材料的特性和焊接要求，合理选择焊接材料、焊接工艺和焊接控制措施，以确保焊接接头具有良好的性能表现。
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。
金属材料焊接性及试验方法
1.2 金属材料的焊接性试验方法
• 1.2.2金属材料焊接性的试验方法与选择原则 • 1.焊接性试验方法分类 • 金属材料焊接性试验的方法很多，根据试验内容和特点可以分为工艺
焊接性和使用焊接性两大方面的试验，每一方面又可分为直接法和间 接法两种类型。 • 直接法有两种情况:一种是模拟实际焊接条件，通过实际焊接过程考 查是否发生某种焊接缺陷或发生缺陷的严重程度，根据结果直接评价 材料焊接性;也可以通过试验确定出获得符合要求的焊接接头所需的 焊接条件，这种情况一般用于工艺焊接性试验。另一种情况是直接在 实际产品上进行焊接性试验。例如，压力容器的焊接试板主要用于使 用焊接性试验。
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1.1 金属材料的焊接性
• 不同板厚、不同接头形式或坡口形状其传热方向和传递速度不一样， 从而对熔池结晶方向和晶粒长大产生影响。结构的形状、板厚和焊缝 的布置等决定接头的刚度和拘束度，对接头的应力状态产生影响。不 良的结晶形态、严重的应力集中和过大的焊接应力是形成焊接裂纹的 基本条件。
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1.2 金属材料的焊接性试验方法
• 间接法一般不需要焊接，只需对产品使用的材料做化学成分、金相组 织、力学性能的试验，并进行分析与测定，根据结果和经验推测材料 的焊接性。
• 金属材料焊接性试验方法分类见表1-1。 • 2.焊接性试验方法的选择原则 • 选择焊接性试验方法时一般应遵循下列原则。 • (1)针对性所选择的试验方法，其试验条件要尽量与实际焊接时的条
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1.2 金属材料的焊接性试验方法
• 1.2.4金属材料工艺焊接性试验方法
• 一、斜Y形坡口焊接裂纹试验法 • 这是一种在工程上广泛应用的试验方法。该试验广泛应用于评定碳钢
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。
金属材料的焊接性
第二节 碳钢的焊接
一、低碳钢的焊接 含碳量不大于0.25%，塑性好，一般没有淬硬倾向，
对焊接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢时，不 需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后也不需要进行 热处理（电渣焊除外）。 低碳钢工件用手工电弧焊时一般采用J422或J427焊条， 埋弧自动焊时一般用H08A或H08MnA+焊剂431。 二、中、高碳钢的焊接： 中碳钢：C：0.25~0.6。 （1）热影响区易产生淬硬组织和冷裂缝：
（2）板厚在3-10mm，焊缝短应用CO2焊，焊缝长应 用埋弧焊。
（3）板厚大于35mm，应用电渣焊。
3、焊接铝和铜合金时，应用氩弧焊。
4、焊接超薄材料、难熔金属或活泼金属时，应用 等离子弧焊、电子束焊或激光焊，也可采用超声波 焊。
5、焊接多层复合板时，应采用扩散焊或爆炸焊。
三、焊接接头工艺设计
1、焊缝的布置 （1）焊缝应尽可能分散。
（2）焊缝的位置应尽可能对称分布。
（3）焊缝应尽可能避开最大应力和应力集 中的位置。
（4）焊缝应尽量避开 （5）应便于焊接操作。
机械加工表面。
2、接头形式的选择与设计 （1）焊接碳钢和低合金钢的接头形式
2、接头形式的选择与设计 （1）焊接碳钢和低合金钢的接头形 式
铜及铜合金可用氩弧焊、气焊、氩弧焊、钎焊 等方法进行焊接。
采用氩弧焊是保证紫铜和青铜焊接质量的有效 方法。
气焊紫铜及青铜时应采用严格的中性焰。 黄铜的焊接，目前最常用的焊接方法仍是气焊， 一般用轻微的氧化焰，采用含硅的焊丝。
二、铝及铝合金的焊接 铝及铝合金的焊接也比较困难，其焊接特点是：
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铁碳合金 二.碳素钢的焊接性
合金钢分类 用途：合金结构钢；合金工具钢；特殊性能钢 合金元素总含量：低合金钢 ＜ 5％ 中合金钢 5％～10％ 高合金钢 ＞ 10％
铁碳合金 二.碳素钢的焊接性
1、 低碳钢的焊接性分析 碳钢的焊接性随含碳量增加而恶化 ，选择焊接材料方
面，除了在成分和性能上须与母材匹配外，也应避免硫、
31
0.5a
a
Q235
B C D A
235
370~500
26
20 0 -20 — — 27
Q275
B C D
275
410~540
22
20 0 -20 27
1.5a
2a
Q245R (20g,20R)
—
245
400~520
25
0
31
1.5a
铁碳合金 一.概述
2. 碳钢的性能 用途： Q195、 Q215、 Q235 塑性好，可轧制成钢板、钢筋、 钢管等 Q255、 Q275 可轧制成型钢、钢板等。 加工成形后一般不进行热处理，大都在热轧状态下直接使用。
的裂纹外，还要特别注意防止因淬硬而引起的裂纹。
1. 低碳钢的焊接性分析 碳钢的焊接性优良与否，主要取决于冷裂纹敏感性、热裂
纹敏感性和接头塑韧性等。
冷裂纹 对碳钢冷裂影响最大的是钢材和熔敷金属的碳含量。 碳当量
CE C Mn Si 6 24
对于碳钢来说，Si含量较少，最高不超过0.5%。有时可以忽
碳量低(≤0.25%)，Mn和Si含量也较少，因此淬硬倾向不
大，是焊接性最好的钢种。除C、Mn、Si外，碳钢中的S、 P、O、N等杂质元素对其力学性能、焊接接头的冷裂纹、 热裂纹和时效脆化敏感性有一定影响，通用低碳钢的力 学性能如表2-2。
表2-2 低碳钢的力学性能
拉伸试验（不小于）
牌号 等级
冲击试验
铁碳合金 一.概述
牌号表示方法Biblioteka Q235-AF F、b、Z、TZ
A、B、C、D
Q235-AF，表示碳素结构钢中屈服点≥235MPa，质量等级 为A级的沸腾钢。 质量等级有： A表示Ws≤0.050%、Wp≤0.045%； B表示Ws≤0.045%、Wp≤0.045%； C表示Ws≤0.040%、Wp≤0.040%； D表示Ws≤0.035%、Wp≤0.035%
铁碳合金 二.碳素钢的焊接性
碳钢及低合金钢按化学成分分类为：碳素钢、低合金钢和 合金钢三类，应用最广泛应用的是碳素钢(简称碳钢)。碳钢
中除以碳作为主要合金元素外，还有硅(ωSi<0.5%)、锰
(ωMn<0.8%) 及不可避免的硫、磷等杂质。 低合金钢是在碳钢的基础上，为了获得一定的性能，有目 的地加入一种或多种合金元素的钢。如：16mn钢
图2-2为Q235(A3)钢的SHCCT图。
控制焊接区的冷却速度是改变焊接区的组织类型和
高级优质钢（标A） ws ≤ 0.025%、 wP ≤ 0.025%
特级优质钢（标E） ws ≤ 0.015%、wp ≤ 0.025%
铁碳合金 一.概述
1. 碳钢的分类 碳素结构钢 （工程结构和机械零件用钢） （3）按钢的用途分 碳素工具钢 （刃具、量具和模具用钢）
铸钢
（4）按钢脱氧程度分：沸腾钢（F）、镇静钢（Z，可省略） 半镇静钢（b）特殊镇静钢（TZ可省略）
铁碳合金 一.概述
2. 碳钢的性能 碳钢的性能主要取决于碳含量，碳含量与焊接性及组织
和性能的关系见图2-1和表2-1。
Hardnessmax HRC
ω (C)/%
图2-1 碳钢碳含量与马氏体量和最大硬度的关系
铁碳合金 一.概述
表2-1 各类碳钢的焊接性
名称 碳含量 ≤0.15% 低碳钢 0.15%~0.25% 30-35HRB 结构用型材、板材和棒 材 良 中(通常需要预 热，推荐使用低 氢焊接方法) 劣(须低氢焊接 方法、预热和后 热) 典型硬度 典型用途 特殊板和型材薄板、带 材和焊丝 焊接性
HRB
优
中碳钢
0.25%~0.60%
42-46HRC
机械部件和工具
高碳钢
≥0.60%~1.00
55HRC
弹簧、模具
铁碳合金 一.概述
2. 碳钢的性能 强度较低，但冶炼容易，工艺性好，价廉，具有优良的 锻造性、焊接性和切削加工性能 。通常以各种规格型材 (圆钢、方钢、工字钢、钢筋等)供应市场。低碳钢的含
冷弯试验180° ,B=2a 夏比V形缺口 冲击吸收功 (纵向)/J≥ — — 27 — a 1.5a
屈服点 σs/MPa 195
抗拉强度 σb/MPa 315~430
延伸率 δ5/% 33
温度/℃
弯心直径d 纵向试样 0 横向试样 0.5a
Q195
— A B A
— — 20 —
Q215
215
335~410
磷等有害元素从焊接材料中带入焊缝金属中来。焊接碳 含量高于0.25%的碳素钢时，须注意减少氢的来源。
铁碳合金 二.碳素钢的焊接性
1、 低碳钢的焊接性分析 焊接碳钢时产生裂纹的力学原因是结构的拘束应力和 不均衡的热应力，应针对含碳量不同而采取相应的工艺 措施。低碳钢应着重注意防止结构拘束应力和不均衡的 热应力所引起的裂纹；高碳钢除了防止因这些应力引起
略其影响。CE值增加，产生冷裂纹的倾向增大，焊接性变
差。通常，当CE值大于0.40%，冷裂纹敏感性增加。
铁碳合金 二.碳素钢的焊接性
1.低碳钢的焊接性分析 淬硬倾向 焊缝和热影响区的冷裂倾向，除了和成分
有关外，组织对性能影响更为明显。在成分一定的前提 下，组织决定于冷却速度，可以用其SHCCT组织获得。
氧等一些杂质，这些杂质对钢铁性能会产生影响。
铁碳合金 一.概述
1. 碳钢的分类
（1）按钢的含碳量分 低碳钢wC≤ 0.25% 中碳钢0.25< wC <0.6% 高碳钢wC >0.6%
普通碳素钢 ws ≤0.05% 、 wP ≤ 0.045%
（2）按钢的质量分 优质碳素钢 ws ≤ 0.03%、 wP ≤0.035%
金属材料的焊接性
焊接培训教材
张明录
目录
铁碳合金
一 二 三 四 五
碳素钢
低合金钢 不锈钢 耐热钢
铁碳合金 一.概述
铁碳合金，是以铁和碳为组元的二元合金。 铁基材料中应用最多的一类。
碳钢和铸铁，就是铁碳合金材料。
含碳少于0.0218%的合金称为工业纯铁。
含碳低于2．11%的铁碳合金称为钢。
含碳高于2．11%的合金称为铸铁。 在碳钢和铸铁中除碳之外，还含有硅、锰、硫、磷、氮、氢、