第7-2节 埋弧焊焊接材料.ppt 2013.4.18

1.按焊丝结构不同可分为：
2.按焊接方法不同可分为:
气保焊焊丝 电渣焊焊丝 气焊焊丝 碳钢焊丝 低合金钢焊丝
3.按被焊材料不同可分为:
不锈钢焊丝
铸铁焊丝 有色金属焊丝
（三）焊丝的牌号 1.H08A 2.H08Mn2SiA 3.H0Cr19Ni9 4.H00Cr19Ni9
碳钢焊丝 复习的内容 合金钢焊丝
§7.2 埋弧焊的焊接材料
一. 焊 二. 焊
丝 剂
自动埋弧焊焊接材料
焊
丝
自动埋弧焊焊接材料
焊
剂
埋弧焊的焊接材料包括焊丝和焊剂， 它们相当于焊条的焊芯和药皮。
国产埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂已列入国家标准 GB/T5293—1999.
一、焊丝
（一）焊丝的作用
：
（二）、焊丝的分类
实芯焊丝
药芯焊丝 埋弧焊焊丝
-50
6
-60
常用焊丝与焊剂的选用
焊剂牌号 SJ101 焊剂类型 氟碱型，碱性 配用焊丝 H08MnA、H08MnMoA、 H10Mn2、H08Mn2MoA 焊剂用途
焊接低合金钢，锅炉、压 力容器及管道等重要结构， 可用于多丝埋弧焊，特别 适用于大直径容器的双面 单道焊 焊接普通结构钢、锅炉钢 及管线钢，可用于多丝快 速焊接，特别适用双面单 道焊。 焊接低碳钢及某些 低合金 钢，多应用于矿山机械及 机车车辆等金属结构焊接 焊接低碳钢及Q345、 Q390等低合金钢，多应用 于船舶、锅炉、压力容器 的焊接施工
不锈钢焊丝 对焊丝的要求 不锈钢焊丝
焊丝直径通常为1.6~6mm，焊丝表面应当干净光滑，合金含量作一定的限制。 应限制哪些合金的量呢？除不锈钢和有色金属外，各种低碳钢和低合金钢焊 丝的表面最好镀铜。镀铜层不但可以防锈而且还可改善导电性能。
二、焊剂
（一）.焊剂的作用及对其要求
保护电弧和熔池
1.焊剂的作用
（二）焊丝 对于碳钢和低合金钢 1.（
）保证力学性能 相符
2.（ 对于铬钼钢和不锈耐酸等合金钢钢 ）应尽可能保证化学成分相符 3.对于碳钢与低合金钢或不同强度级别的低合金钢之间的异种钢 焊接接头，一般可按强度较低的钢材选用抗裂性较好的焊接材
宜采用低锰或含锰焊丝，配合高锰高硅焊剂，如 HJ431、HJ430配H08A,焊接重要结构配 H08MnA焊丝； 或采用高锰焊丝配合无锰高硅或低锰高硅焊剂， 如HJ130、HJ230配H10Mn2焊丝。 焊接有特殊要求的合金钢如低温钢、耐热钢、耐 蚀钢等，通常是化学成分相符合。要选用相应的 合金钢焊丝，配合碱性较高的中硅、低硅型焊剂。
（1）焊剂的成分 焊剂中SiO2和MnO含量增大时，Si和Mn的过渡将增加。
当采用SiO2含量低于15～20%的焊丝和和不含Si 的焊丝进行焊接时，Si的过渡量△Si为零，当SiO2 含量增加到40%～50%时，Si的过渡量△Si可达 0.10～0.12%。
焊剂中含 MnO<10%(含 SiO2 为 42% ～ 46%)时， Mn 会烧损； MnO 增加到 25% ～ 30% 时， Mn 的过 渡量△Mn显著增大；但再增加MnO，Mn的过渡量 增加则趋于饱和。
三、焊剂的选择原则 1. 对于低碳钢焊接接头的力学性能，接头的抗拉强度必须等
于或大于母材标准规定的抗拉强度的下限值，韧性指标则取 决于焊接结构的最低工作温度及负载的性质。
2.在低合金钢结构埋弧焊时，为防止冷裂纹的产生， 首先应选择碱度较高的的低氢型焊剂。 其次，为保证接头的强度和韧性不低于母材的相应 指标，也应选用硅锰还原反应较弱的高碱度焊剂。 3.不锈钢埋弧焊时，主要考虑防止合金元素的过量烧 损，因此，首先应选用氧化性低的焊剂。
四、焊丝与焊剂的选配
（一）焊剂
教材153页
1.采用高锰高硅焊剂和低锰或含锰焊丝相配合，常用于低碳钢和低合金钢的焊 接。 2.采用低锰或无锰高硅焊剂或高锰焊丝相配合，也可用于低碳钢我低合金钢的 焊接。 3.强度级别较高的低合金钢要选用中锰中硅或低锰中硅型焊剂。 4.低温钢、耐热钢、耐蚀钢等要选用中硅型或低硅型焊剂。 5.铁素体、半铁素体、奥氏体等高合金钢，一般选用碱度较高的熔炼焊剂及烧 结、陶质型焊剂，以降低合金元素烧损及添加较多的合金元素。
用字母表示试件热处理的状态
用一位数字表示熔敷金属抗拉强度的最低值 焊剂
X1
熔敷金属力学性能
бb/MPa б0.2/MPa
410-550 480-650 ≥ 330 ≥ 380
δ(%)
≥22.0 ≥22.0
X2
试件热处 理状态
A
焊态
P
焊后热处理 状态
4 5
X3
试验温度/℃
0
0
2
-20
3
-30
4
-40
5
焊剂牌号
成分类型
低锰高硅中氟 高锰高硅低氟
配用焊丝
不锈钢焊丝
电流种类
直流 交直流
用 途
不锈钢、轧辊堆 焊 优质碳素结构钢
HJ260 HJ430 HJ431 HJ432 HJ433 SJ401 SJ501 SJ502
H08A、 H08MnA H08A、 H08MnA H08A H08A H08A H08MnA H08A
（CaF2<10％） （CaF2=10～30％） （CaF2≥30％）
（三）、焊剂的牌号
• 我国熔炼焊剂则按MnO、SiO2、CaF2含量组合反映酸碱度。 • 我国熔炼焊剂的牌号及含义
HJ X1 X2 X3
不同牌号
例：HJ360 中锰高硅中氟 熔炼焊剂
X1 MnO含量等级
X2 SiO2含量等级 CaF2含量等级
3.按化学成分分
无锰焊剂
（MnO<2％） （MnO<10％） （MnO=10～30％） （MnO≥30％） （SiO2<10％） （SiO2=10～30％） （SiO2≥30％）
根据MnO的含量
低锰焊剂 中锰焊剂 高锰焊剂 低硅焊剂
根据SiO2的含量
中硅焊剂 高硅焊剂
低氟焊剂 根据CaF2的含量 中氟焊剂 高氟焊剂
0、1、2、3
SiO2、CaF2含量等级
1、2、3、4、5、6、7、8 MnO含量等级 1、2、3、4、 焊剂
1 无
1 低 低 2 中
2 低
3 高 4 低 中
3 中
5 中
4 高
6 高 7 低 高
8
中
烧结焊剂的牌号及含义
国际焊接学会推荐按表5-5分类方 法确定焊剂成分类型特征。我国烧 结焊剂牌号已参照此分类方法。
将按配比混合的原材料经火 焰或电弧加热熔炼后制成的
强度高、化学成分均匀、抗潮性好、成本低、
熔炼焊剂
缺 应 点 用
焊剂中加合金困难，脱氧不完全。
常用于焊接碳钢、低合金钢
混料、造粒、经 400～500℃ 低温或700～900度高温烧结
低温烧结焊剂 也叫粘结焊剂， 曾称为陶质焊剂
制造方法 优 点
焊剂中易加合金
强度低、化学成分不均匀、抗潮性差
烧结焊剂
缺
也称为非熔炼焊剂
点
用
应
常用于焊接高合金钢或堆焊
2.按熔渣碱度分
B<1.0
B≈1.0
B>1.0
酸性焊剂
中性焊剂
碱性焊剂
IIW推荐碱度公式
B CaO MgO BaO SrO Na2O K2O CaF2 0.5( MnO FeO) SiO2 0.5( Al2O3 TiO2 ZrO2 ) SiO2 0.5( Al2O3 TiO2 ZrO2 )
四、焊剂的保管和使用
• 1.保存时注意防止受潮，搬去焊剂时防止包装破损。 • 2.使用前，必须按规定温度烘干并保温 酸性焊剂在250-300℃烘干1-2h； 碱性焊剂在300-400℃烘干1-2h。 焊剂烘干后应立即使用。
• 3.使用回收的焊剂，应清除掉其中的渣壳，碎粉及其 他杂物，与新焊剂混合均匀并按规定烘干后使用。使 用直流电源时，均采用直流反接。
课堂小结
• 埋弧焊的焊丝： 种类和牌号 • 埋弧焊的焊剂： 分类、牌号、型号 • 埋弧焊的焊丝和焊剂的选配 合理选配 • 埋弧焊焊剂的保管和使用 烘干
布置作业
1.教材166页第9题. 解释HJ431、HJ360、HJ170 H08Mn2 H00Cr19Ni12Mo2 F55A4-H08MnMoA-H8 2.焊剂使用的注意事项有哪些？
例题： 1.HJ431
高锰高硅低氟焊剂 中锰高硅中氟焊剂 无锰低硅高氟焊剂
2.HJ360
3.HJ170
4.HJ250
5.SJ501 6.SJ301 7.F4A2-H08A 8.F5P6-H08MnA
低锰中硅中氟焊剂
铝钛型烧结焊剂 硅钙型烧结焊剂
扩散氢含量/(mL/100g) 16、8、4、2
9.F55A4-H08MnMoA-H16
高锰高硅“HJ430、HJ431、与H08、H08A、或H08Mn、H08MnA焊丝配用焊接 低碳钢时，MnO-SiO2型渣系的熔渣与熔融液态金属将产生下列还原反应：
2[Fe]+（SiO2） [Fe]+（MnO） 2（FeO）+[Si] （FeO）+[Mn]
影响硅、锰过渡量大小主要取决于以下三个因素
焊剂的散布方法
焊剂散布方式有散布到电弧的前方和与焊丝同 轴散布两种，小电流焊接、熔池较小情况下， 两种散布方法都是可以的，焊接上不会产生问 题。但在厚板大电流焊接时，以把焊剂散布到 电弧的前方为好，如果采用与焊丝同轴散布方 式，落下来的焊剂直接压到熔池上面，所形成 的焊缝不均匀，不能得到良好的结果。 • 如果焊剂散布量过多，气体的放出是间断的， 也容易形成不均匀焊缝、气孔等。
促使良好焊缝成形 冶金作用 ：过渡有益的合金元素，改善化学成分；
提高焊缝金属 力学性能
保证电弧的稳定燃烧
硫、磷含量要低、析出的有害气体少
2.对焊剂的要求
பைடு நூலகம்
对锈、油及其它杂质的敏感性要小 合适的熔点 、适当的粘度、良好的脱渣性 足够的颗粒结合强度 、吸潮性小
（二）焊剂的分类
1.按制造方法分
制造方法 优 点
第七章
埋弧焊
学习目标
明确埋弧焊的特点及应用； 掌握焊丝和焊剂的选配；
熟悉埋弧焊机的典型结构和工作原理；
了解埋弧焊技术的发展。
第七章
埋弧焊
主要内容
• • • • • §7.1 §7.2 §7.3 §7.4 §7.5 埋弧焊原理、特点及应用 埋弧焊用焊接材料 埋弧焊设备 埋弧焊焊接工艺 埋弧焊的其它方法
MnO含量一定时，SiO2含量高的焊剂，Mn的过渡量减小. SiO2 含量一定时， MnO 含量高的焊剂，Si的过渡量减小.
（SiO2）+Mn
Si+2（MnO）
（2）焊丝和母材中硅、锰的原始浓度 熔池中Si和Mn的原始浓度越低，则△Si、△Mn就越 大；反之，则△Si、△Mn就减小，甚至会造成Si、Mn 的氧化烧损。 Mn的原始反应浓度高，会使△Si增加；Si的原始浓度 高，则△Mn增加。
SJ301
硅钙型，中性
H10MnA、H08MnMoA、 H10Mn2、 H08MnA、
SJ401
硅锰型，酸性
SJ501
铝钛型，酸性
H08MnA、H08A
SJ502
铝钛型，酸性
H08A
焊接重要的低碳钢及某些 低合金钢重要结构，如锅 炉、压力容器等
(a) 熔炼焊剂
(b) 烧结焊剂
• 焊剂的种类、焊剂的成分对焊缝形状有影响，最为明显的是熔 炼焊剂与烧结焊剂的差别，通常熔炼焊剂熔深更大。 • 熔炼焊剂有各种粒度，对粒度的选择应与焊接电流相适应。如 果大电流下使用粗粒度焊剂，后方的波纹会很粗，外观不好。 如果小电流下使用细粒度焊剂，气体的放出不顺利，焊缝尺寸 不均，容易产生气孔。通常使用粗粒度焊剂可以得到熔深大、 熔宽窄的焊缝；使用细粒度焊剂，可以得到熔深浅、熔宽大的 焊缝。
高锰高硅低氟
交直流
优质碳素结构钢
高锰高硅低氟 高锰高硅低氟 硅锰型 铝钛型 铝钛型
交直流 交直流 交直流 交直流 交直流
优质碳素结构钢 优质碳素结构钢 低碳钢、低合金 钢 低碳钢、低合金 钢 重要低碳钢和低 合金钢
2.影响焊缝化学成分的因素：
1）、焊丝成分 2）、母材成分 3）、冶金过程 4）、焊缝熔合比：焊接坡口及焊接规范参数
实际上常按主要成分特征来间 接反映焊剂的酸碱性
SJ401 SJ301
SJ501
SJ201 SJ101 SJ601
（四）、焊剂的型号
• 我国焊丝-焊剂组合的熔敷金属力学性能，热处理状态进行分类
F X1 X2
X3
-
H
X4 X5 X6
表示焊丝的牌号
用数字表示熔敷金属冲击吸收功 不小于27J时的最低试验温度
四、自动埋弧焊的冶金特点
（一）埋弧焊冶金过程的一般特点
1.空气不易侵入电弧区
2.冶金反应充分 3.焊缝金属化学成分稳定
（二）低碳钢埋弧焊的主要冶金反应
埋弧焊时所形成熔渣除了对电弧和熔池有机械隔离保 护作用外，还产生冶金反应。
1.锰、硅的还原反应及其影响因素
锰、硅是低碳钢埋弧焊时焊缝金属中最主要的合金成 分。提高锰含量有助于降低热裂倾向和改善焊缝金属的力 学性能；硅能镇静熔池，提高焊缝的致密度。