金属材料的焊接性

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、
铁碳合金 一.概述
牌号表示方法
Q235-AF F、b、Z、TZ
Fra Baidu bibliotek
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%
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
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%
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。
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
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 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
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
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、
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
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
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
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。