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。气焊时，采取不同的焊接方法，控制火焰性质、火焰能率等，有利于改善金属的接合性能。合理的工艺措施对于防止焊接接头缺陷和提高使用性能，有着重要的作用。焊接工艺措施包括焊前预热和焊后缓冷等，它可以防止焊接热影响区淬硬变脆，降低焊接应力，避免冷裂纹的产生。合理地安排焊接顺序，也能够减小焊接应力和焊接变形。

二、碳当量

一般碳素钢和低合金结构钢的焊接性常用碳当量来估算。所谓碳当量就是把钢中的合金元素(包括碳)的含量按其作用折算成碳的相当含量(以碳的作用系数为1)，作为评定钢材焊接性的一种参考指标。

)的计算公式如国际焊接学会推荐的碳素钢和低碳合金结构钢的碳当量(C

E

下：

式中右边各项中的元素符号表示钢材中化学成分元素含量的百分比。

钢材的化学成分对焊接热影响区淬硬和冷裂倾向有着直接密切的关系，可以

作为评价其焊接性的主要依据之一。而碳是钢中各种元素中对钢材淬硬和冷裂影响最明显的元素，所以把各种其它元素对淬硬、冷裂的影响折算成是碳的影响。碳当量法就是把各元素都按相当于若干碳当量的方法总和起来，来评价包括碳在内的其它元素对钢的焊接性的影响。

<0.4％时，钢材的淬硬倾向不大，焊接性优良，

经大量的实验研究表明：当C

E

=0.4％～0.6％时，钢材淬硬倾向增大，焊接时需要采取焊接时可不预热；当C

E

预热，应严格控制焊接工艺参数和其它工艺措施；当C

>0.6％时，钢材淬硬倾向

E

强，属于较难焊的钢材，需要采取较高的预热温度和严格的工艺措施。

碳当量法只考虑了化学成分对焊接性的影响，没有考虑结构的刚性、板厚、扩散氢含量等因素，所以这种方法只能初步估计钢材的可焊性。若要比较精确地了解材料的焊接性，还应通过焊接性试验来确定。