焊接接头的性能和影响因素
不同焊接工艺参数对Q235焊接接头组织及性能的影响
机电信息工程不同焊接工艺参数对Q235焊接接头组织及性能的影响陈辰（青海高等职业技术学院，青海 海东810700）摘要：Q235钢广泛应用于各种焊接结构生产中,也常用于学校焊接实训室。
用3. 2mm 的E4303焊条，选用焊接电流（I ）为 60A 、70A 、80A 、90A 、100A 、110A 、120A 、130A 时分别进行焊接试验，分析不同的焊接电流对焊接的工艺性、焊接接口显微组织、焊接 接口力学性能的影响，确定最优焊接参数。
结果表明，直径3. 2mm 的E4303焊条，其最佳焊接电流为 100〜110A,与经验公式I=10d 2相符合。
关键词：Q235；E4303；焊接工艺性能；显微组织；学能1 试验材料及过程1.1试验材料试验用焊接材料为Q235B 钢板,用剪板机下料, 下料尺寸为120mmX 30mmX 10mm,共8块；用直径3. 2mmE4303焊条表面堆焊，其Q235B 钢板化学成分及力学性能见表1及E4303焊条的主要成分见表1,E4303焊条熔敷金属化学成分见表2,熔敷金属拉伸试验力学性能见表3所示。
1.2试验过程焊接试验所用焊接电流为60A 、70A 、80A 、90A 、表1 Q235B 化学成分及力学性能牌号等级化学成分（质量分数）（％）力学性能C MnSi SP Rm /(MPa )Re /(MPa *A /(%*(Q235A 0. 14〜0. 220. 30〜0. 650300. 050004575〜50023526B0. 12〜0. 200. 30〜0. 700. 045C(0.18035〜0800. 0400. 040D(0.180.0350.035表2 E4303焊条熔敷金属化学成分焊条型号化学成分（质量分数）（％）CMn Si P S Ni Cr Mo V 其他E43030. 20 1. 20 1. 000. 0400.0350. 300. 200. 300.08—表3 E4303熔敷金属拉伸试验力学性能焊条型号抗拉强度Rm / MPa屈服强度ReL/MPa 断后伸长率A/%冲击试验温度/NE4303%430%330%20100A 、110A 、120A 、130A ， 共8 ， 据理，分别用不同的焊接电流在Q235试板上进行堆焊, 详细记录焊接过程中表现出的焊接工艺性能;焊接完 成之后，截取金相试样，观察不同焊接电流下焊接接口外观及焊缝区、熔合区、热影响区的显微组织，然后进行力学性能试验，综合比较,分析出最优焊接参数 和焊接电流。
焊接接头的组成
1、焊接接头的组成，影响焊接接头组织和性能的因素。
（1）接头组成：包括焊缝、熔合区和热影响区。
（2）组织1）焊缝区接头金属及填充金属熔化后，又以较快的速度冷却凝固后形成。
焊缝组织是从液体金属结晶的铸态组织，晶粒粗大，成分偏析，组织不致密。
但是，由于焊接熔池小，冷却快，化学成分控制严格，碳、硫、磷都较低，还通过渗合金调整焊缝化学成分，使其含有一定的合金元素，因此，焊缝金属的性能问题不大，可以满足性能要求，特别是强度容易达到。
2）熔合区熔化区和非熔化区之间的过渡部分。
熔合区化学成分不均匀，组织粗大，往往是粗大的过热组织或粗大的淬硬组织。
其性能常常是焊接接头中最差的。
熔合区和热影响区中的过热区(或淬火区)是焊接接头中机械性能最差的薄弱部位，会严重影响焊接接头的质量。
3）热影响区被焊缝区的高温加热造成组织和性能改变的区域。
低碳钢的热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区。
(1)过热区最高加热温度1100℃以上的区域，晶粒粗大，甚至产生过热组织，叫过热区。
过热区的塑性和韧性明显下降，是热影响区中机械性能最差的部位。
(2)正火区最高加热温度从Ac3至1100℃的区域，焊后空冷得到晶粒较细小的正火组织，叫正火区。
正火区的机械性能较好。
(3)部分相变区最高加热温度从Ac1至Ac3的区域，只有部分组织发生相变，叫部分相变区。
此区晶粒不均匀，性能也较差。
在安装焊接中，熔焊焊接方法应用较多。
焊接接头是高温热源对基体金属进行局部加热同时与熔融的填充金属熔化凝固而形成的不均匀体。
根据各部分的组织与性能的不同，焊接接头可分为三部分。
，在焊接发生熔化凝固的区域称为焊缝，它由熔化的母材和填充金属组成。
而焊接时基体金属受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域称为热影响区。
熔合区是焊接接头中焊缝金属与热影响区的交界处，熔合区一彀很窄，宽度为0．1～0．4mm。
（3）影响焊接接头性能的因素焊接材料焊接方法焊接工艺2、减少焊接应力常采用的措施有哪些？(1)选择合理的焊接顺序(2)焊前预热(3)加热“减应区”(4)焊后热处理3焊接变形的基本形式有哪些？消除焊接变形常用的措施有哪些？(1)焊接变形1)收缩变形2)角变形3)弯曲变形4)波浪形变形5)扭曲变形(2)措施1)合理设计焊接构件2)采取必要的技术措施①反变形法②加裕量法③刚性夹持法④选择合理的焊接顺序⑤采用合理的焊接方法4、为什么要对焊接冶金过程进行保护？采用的保护技术措施有哪些？焊接冶金过程特点：电弧焊时，被熔化的金属、熔渣、气体三者之间进行着一系列物理化学反应，如金属的氧化与还原，气体的溶解与析出，杂质的去除等。
焊接材料的性能及其影响因素分析
焊接材料的性能及其影响因素分析焊接是一种常见的金属连接方法，通过熔化金属材料并使其冷却后重新凝固，实现金属工件的连接。
而焊接材料的性能对焊接质量和连接强度有着重要的影响。
本文将对焊接材料的性能及其影响因素进行分析。
首先，焊接材料的性能包括力学性能、化学性能和物理性能等方面。
力学性能是指焊接材料在外力作用下的变形和破坏特性，如强度、韧性和硬度等。
焊接材料的强度是指其抵抗外力破坏的能力，而韧性则是指焊接材料在受力时的塑性变形能力。
硬度则是指焊接材料的抗压能力，通常用于评估焊接接头的耐磨性。
化学性能是指焊接材料在不同环境下的耐腐蚀性能，如抗氧化性、耐酸碱性等。
物理性能则包括焊接材料的导热性、导电性和热膨胀系数等。
其次，焊接材料的性能受多种因素影响。
首先是焊接材料的成分。
焊接材料通常由基体金属和填充金属组成，其成分对焊接接头的性能有着重要影响。
例如，填充金属的成分可以调整焊接接头的强度和韧性。
其次是焊接材料的热处理状态。
焊接材料经过热处理可以改变其晶体结构和性能，如提高强度和韧性。
此外，焊接过程中的热输入也会对焊接材料的性能产生影响。
过高的焊接温度可能导致焊接材料发生烧结、热裂纹等缺陷，从而影响焊接接头的质量。
再次，焊接材料的性能还受焊接工艺的影响。
焊接工艺包括焊接方法、焊接参数和焊接环境等。
不同的焊接方法对焊接材料的性能有着不同的要求。
例如，氩弧焊适用于焊接不锈钢等高合金材料，而电阻焊适用于焊接低碳钢等材料。
焊接参数，如焊接电流、焊接速度和焊接压力等，也会对焊接材料的性能产生影响。
过高或过低的焊接参数可能导致焊接接头的质量下降。
焊接环境的气氛对焊接材料的化学性能有着重要的影响。
例如，在氧气存在下进行焊接可能导致氧化反应，从而降低焊接接头的质量。
最后，焊接材料的性能评价方法多种多样。
常用的评价方法包括金相显微镜观察、拉伸试验、冲击试验和硬度测试等。
金相显微镜观察可以用于观察焊接接头的显微组织和缺陷情况。
钢结构焊接影响因素及焊接质量控制
钢结构焊接影响因素及焊接质量控制摘要：钢结构焊接是一种常见且重要的连接方法，在建筑、桥梁、船舶等领域中得到广泛应用。
它能够提供高强度和可靠的连接，确保结构的稳定性和安全性。
然而，钢结构焊接的质量和性能往往受到多种因素的影响。
了解这些影响因素并采取适当的控制措施，对于确保焊接质量至关重要。
本文主要探讨钢结构焊接的影响因素及质量控制方法，仅供相关人士参考。
关键词：钢结构；焊接；影响因素；焊接质量一、钢结构焊接影响因素（一）材料选择钢材质量和成分是影响焊接性能的重要因素之一。
首先，钢材质量的优劣直接影响焊接接头的强度和稳定性。
高质量的钢材具有更好的强度、韧性和耐腐蚀性能，可以确保焊接连接的牢固性和长久的使用寿命。
而低质量的钢材可能存在缺陷、杂质等问题，容易引发焊接缺陷和开裂现象，从而影响焊接质量。
其次，在焊接过程中，钢材成分的选择也起着重要作用。
不同成分的钢材会对焊接性能产生不同的影响。
例如，含碳量高的钢材在焊接过程中容易产生较多的热影响区，同时易于形成脆性组织，增加焊接接头的脆性。
因此，在进行钢结构焊接时，应根据具体需求选择合适的钢材质量和成分，以确保焊接接头的质量和性能。
（二）设计与几何参数在钢结构的焊接过程中，正确的组件设计和连接方式的选择对焊接质量至关重要。
合理的组件设计和连接方式可以保证焊接接头的强度和稳定性。
例如，对于梁-柱连接，可选择使用角焊缝、对接焊缝或T型焊缝，这些不同的连接方式会对焊接接头的强度和稳定性产生不同的影响。
因此，在设计和选择连接方式时，应综合考虑结构的应力分布、负载情况以及施工工艺等因素，确保焊接接头的质量。
焊缝形状和尺寸的设计也对焊接质量具有重要影响。
合理的焊缝形状和尺寸可以增加焊接接头的强度、韧性和稳定性。
例如，焊接接头的角焊缝宽度和高度的设计应符合规范的要求，确保焊接接头具有足够的强度和韧性。
此外，在进行焊缝设计时，还应注意控制焊缝的凹凸度和夹渣等缺陷，以提高焊接接头的质量。
5焊接热影响区的组织和性能
5焊接热影响区的组织和性能焊接热影响区（Heat Affected Zone, HAZ）是指在焊接过程中，未被完全熔化但受到高温加热的区域。
在焊接过程中，高温会引起HAZ的组织和性能发生变化，这可能会对焊接接头的性能和可靠性产生重要影响。
本文将讨论HAZ的组织和性能的变化，并重点介绍几个重要的影响因素。
首先，HAZ的组织变化是由高温引起的。
在焊接过程中，焊接电弧和熔化池的高温作用下，HAZ的温度会迅速升高，达到几百摄氏度甚至更高的温度。
高温会导致HAZ中的晶粒长大、晶格变形和相结构改变。
通常情况下，HAZ中的晶粒比母材中的晶粒要大，且晶格常常发生变形。
晶粒尺寸的增加和晶格变形会导致材料硬度的提高，并可能降低材料的韧性。
其次，HAZ的性能变化是由组织变化引起的。
HAZ中的晶粒长大和晶格变形会导致材料的硬度提高，但与此同时，硬度的增加也会导致韧性的降低。
在一些情况下，HAZ还可能出现脆性相的形成，这会极大地降低焊接接头的可靠性。
此外，HAZ还可能出现裂纹和变形等缺陷，这也会对焊接接头的性能产生严重影响。
因此，在焊接接头设计和制造过程中，必须对HAZ的组织和性能进行充分考虑，以确保焊接接头的质量和可靠性。
HAZ的组织和性能变化受多种因素影响，以下列举几个重要因素：1.焊接热输入：焊接热输入是指在单位长度或单位面积上输送到工件中的热量。
热输入的大小与焊接电压、电流和焊接速度等参数有关。
过高或过低的热输入都会导致HAZ中的晶粒长大和晶格变形，从而影响HAZ的性能。
2.材料的化学成分和微观结构：不同材料的化学成分和微观结构会对HAZ的组织和性能产生重要影响。
一些合金元素的存在可以改变晶粒的生长速率和晶格的变形行为。
此外，材料的粗晶相和弥散相等局部微观结构也会对HAZ的性能产生重要影响。
3.冷却速率：冷却速率是指焊接过程中HAZ冷却的速度。
冷却速率的快慢会影响晶粒生长和晶格变形行为。
通常情况下，快速冷却会导致HAZ 中的晶粒更细小，且硬度更高。
影响焊接接头性能的因素
4 影响焊接接头性能的因素
焊接材料：焊丝和药皮，影响焊缝的化学成份。
焊接方法：不同的焊接方法其热影响区的宽度不同。
焊接工艺：焊接速度快，电流小，则热影响区窄。
5 改善接头性能的方法：采用合适的焊接材料，以保证焊缝的化学成份；
焊接方法和工艺：采用热影响区小的焊接方法，工艺上可用细焊条，多层焊。
调整焊接规范；减小焊接电流，加快焊接速度
以减少热输入；
焊后热处理。
三焊接应力和变形
1 焊接应力和变形产生的原因：
2 焊接变形的基本形式：
3 减少和消除变形、应力的措施：a 合理设计焊接结构:
减少焊缝长度、数量和断面积；
焊缝对称布置；
避免交叉焊缝；
收缩变形角变形弯曲变形扭曲变形波浪变形
b 工艺措施：
反变形法；
加余量法；加0.1～0.2%的补缩量。
刚性固定；
合理的焊接顺序；先条后块原则。
焊接接头的组织和性能课件
搅拌摩擦焊是一种新型的固相焊接技术，具有低热输入、低变形、 无裂纹等优点，适用于铝合金、镁合金等轻质材料的焊接。
电子束焊接
电子束焊接具有高能量密度、深穿透、高精度等优点，适用于难熔金 属、复合材料等特殊材料的焊接。
高性能焊接接头的设计与制备
1 2
材料选择与匹配
根据材料的物理和化学性质，选择合适的母材和 填充材料，以提高焊接接头的性能。
实验研究
通过实验研究，测试焊接接头的 力学性能、耐腐蚀性能和疲劳性 能等，为实际应用提供依据。
THANKS。
04
环境因素对耐腐蚀性的 影响：如温度、湿度、 氧气浓度等。
04
焊接接头的影响因素
焊接工艺参数的影响
焊接电流
电流大小影响熔深和焊接速度。电流过大可能导致热影响 区扩大，焊接变形增大；电流过小则可能造成未熔合、未 焊透等缺陷。
电弧电压
电弧电压主要影响焊缝的宽度和余高。电压过高可能导致 焊缝宽而低，反之则窄而高。
焊接接头的无损检测技术
超声检测
利用超声波在材料中传播的特性，检测焊接接头 内部的缺陷和异常。
射线检测
通过X射线或γ射线的穿透和成像，检测焊接接头 内部的缺陷和异常。
磁粉检测
利用磁粉在磁场中的吸附特性，检测焊接接头表 面的裂纹和缺陷。
焊接接头的质量评估与改进
质量评估
根据无损检测和力学性能试验的结果，对焊接接头质量进行评估 ，确定是否满足设计要求和使用条件。
焊接工艺优化
通过调整焊接参数，如电流、电压、焊接速度等 ，优化焊接工艺，提高焊接接头的质量。
3
热处理与后处理
适当的热处理和后处理可以改善焊接接头的组织 和性能，进一步提高其力学性能和耐腐蚀性。
焊接接头的组织和性能
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以上就是低合金高强钢焊缝金属可能存在 的几种组织。概括而言，我们希望得到较 多的针状细晶铁素体，不希望得到侧板条 铁素体，先共析铁素体，如果合金成分能 显著增加奥氏体稳定性，降低其分解温度， 这一愿望即可实现。试验表明Mn含量0.8～ 1.0%、Si0.1～0.25%，而Mn/ Si=3～6时，即 可得到细晶铁素体和针状铁素体。我们还 希望得到的贝氏体为下贝氏体，而不希望 产生上贝氏体或粒状贝氏体，以及孪晶高 碳马氏体，其办法是控制
.
25
冷却速度；使在600～450℃区间(贝氏体转变的 高温段)停留时间尽量短，以尽量减少形成粒 状贝氏体和上贝氏体的机会(可控制t8-5来实 现)、降低含C量，使一且发生马氏体转变时
能形成板条状位错型马氏体，它的存在有利 而无害。有资料表明，焊缝含有微量Ti、B有
利形成针状铁素体，而抑制先共析铁素体的 形成，Ti与B同时加入最佳，因为Ti优先和氧 反应对B不被氧化起到保护作用。B凝聚在A
学性能。
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9
2、焊缝金属的显微组织与性能
低碳钢是亚共析钢，在焊接熔池冷却凝固 的一次结晶完成后，在一定温度下将发生 二次结晶即固态相变，这时的组织应该是 铁素体加少量珠光体。其组织质量分数的 不同和性能的不同取决于冷却速度，即冷 却速度越大，铁素体含量越少，
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珠光体越高，硬度强度也随之增高，且组织 细小。反之则组织变粗，铁素体越多珠光体 越少、硬度强度降低。需要注意的是铁素体 的形态，在不同冷却速度下也是不同的。且 对性能有影响。
低温压力容器、锅炉专业用低合金高强度钢 标准。
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18
1、低合金高强度钢的焊缝合金化
我们以焊条电弧焊为例来讨论。其实从焊条标
焊接电流对异种钢焊接接头组织和力学性能的影响
焊接电流对异种钢焊接接头组织和力学性能的影响焊接是现代制造业中最常用的加工工艺之一，钢的焊接也是很常见的一种焊接方式。
钢与钢之间的焊接相对来说比较简单，而钢与其他材料间（例如不锈钢、铜、铝等）的焊接要求更高。
钢与其他材料的焊接称为异种钢的焊接，异种钢的焊接接头组织和力学性能受到焊接电流的影响比较大，因此在焊接时应注意电流的合适选择和控制。
异种钢的焊接接头组织和力学性能的影响因素较多，包括焊接电流、焊接速度、焊接温度、焊接时间等，其中焊接电流是影响焊接接头质量的一个非常重要的因素。
在异种钢的焊接中，焊接电流对接头的组织和力学性能影响是双重的。
一方面，焊接电流过大，会导致焊接热区过热，从而使焊接接头的金属组织发生明显的变形，产生大量的热裂纹，并出现气孔、裂纹、缩孔等缺陷，使焊接接头的强度和韧性大幅度降低。
另一方面，如果焊接电流过小，焊接接头的熔池无法形成充分，焊接接头的强度和韧性也会受到影响。
因此，合适的焊接电流应该是能够充分熔化焊接材料而不使焊接热区过热的一个平衡点。
对于不同种类的异种钢，合适的焊接电流也不同。
通常需要根据焊接材料的性质、厚度、角度、细节等因素来调整焊接电流。
一般来说，焊接电流的选择应该符合以下几个原则：1.考虑焊接热输入：焊接热输入是焊接过程中施加在焊接接头的热能总量，它决定了焊接接头热变形的程度。
合适的焊接电流应该能够控制焊接热输入和热透过量，避免焊接接头因过热而发生沉降、歪曲等现象，从而影响焊接接头的质量。
2.考虑焊接接头的几何形状：异种钢的焊接接头具有不同的几何形状，例如角接头、T型接头、对接接头等。
焊接电流需要根据不同的几何形状进行适当调整。
在对接接头的焊接中，与对接面垂直的焊接电流会更有效的将能量转移到接头中，并且能提供更稳定的热量，从而减少焊接过程中的焊接缺陷。
3.考虑焊接材料的化学成分：焊接材料的化学成分与电性质紧密相关，这些化学成分会影响焊接过程和焊接接头的质量。
焊接性
材料焊接性1、焊接性是指材料能否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它包括：工艺焊接性和使用焊接性2、影响焊接性的因素材料因素、设计因素、工艺因素、服役环境3、碳当量可以间接地评估钢材冷裂纹的第三性。
但碳当量只考虑了化学成分对冷裂纹的影响，而没有考虑板厚和焊接条件的影响。
当采用IIW的碳当量公式时，对于板厚不大的钢材，碳当量小于0.40%时，焊接性良好，可不进行预热。
4、斜Y坡口试验又称为“小铁研”抗裂性试验5、热轧钢的过热区脆化的原因是粗晶脆化出现魏氏体组织或马氏体比例增大降低韧性。
正火钢过热区脆化的原因是粗大晶粒及上贝氏体M-A组元导致韧性降低。
它们线能量选择的原则不同是因为合金化方式不同。
6、低碳调质钢焊接接着冷却速度的选择要兼顾冷裂纹和过热区的脆化。
7、调质钢焊接时，HAZ峰值温度介于母材回火温度和AC1之间的区域会产生HAZ软化。
8、产生晶间腐蚀的主要原因是晶界"贫铬理论"。
焊接热影响区可能产生晶间腐蚀有敏化腐蚀和刀口腐蚀两种，它们分别位于HAZ的敏化加热区间和熔合区。
9、为提高奥氏体不锈钢的抗裂纹和抗晶间腐蚀能力，焊缝组织最好是γ+δ双相组织。
10、18—8Ti的HAZ发生的晶间腐蚀是刀口腐蚀，18—8钢的HAZ发生的晶间腐蚀是敏化腐蚀。
11、焊后消除敏化的热处理的工艺是工件加热到1000～1100℃，使焊接时生成的铬的碳化物溶解，然后淬火，避免碳化物再次析出。
12、四种凝固模式是A模式，F模式，FA模式，AF模式，其中以FA模式最好13、铬当量是指把每一铁素体化元素，按其铁素化的强烈程度折合成相当若干铬元素后的总和。
镍当量是指把每一奥氏体化的元素按其奥氏体化的强烈程度折合成相当若干镍元素后的总和。
14、为了保证双相钢焊缝的相比例与母材匹配，双相钢焊接应采用超合金化焊材。
15、奥氏体钢的敏化温度范围是600~850℃，铁素体钢的敏化温度范围是900℃以上；16、铁素体不锈钢焊接接头脆化的类型有高温脆化、σ相脆化、475℃脆化。
焊接接头的微观结构与性能关系
焊接接头的微观结构与性能关系焊接是一种常见的金属连接方法，通过加热和冷却使金属材料相互结合。
焊接接头的质量直接影响着焊接件的性能和使用寿命。
而焊接接头的微观结构则是决定其性能的重要因素之一。
本文将探讨焊接接头的微观结构与性能关系的几个方面。
首先，焊接接头的晶粒结构对其性能有着重要影响。
焊接过程中，金属材料会经历加热、熔化和冷却的过程，从而形成焊缝。
在冷却过程中，焊缝中的金属会重新结晶，形成新的晶粒。
晶粒的尺寸和形状会影响焊接接头的硬度、强度和韧性等性能。
通常情况下，细小的晶粒有助于提高焊接接头的强度和韧性，而大的晶粒则可能导致脆性断裂。
其次，焊接接头的晶界对其性能也有重要影响。
晶界是相邻晶粒之间的界面，其性质与晶粒内部的晶格结构有所不同。
晶界的类型和分布会影响焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能。
例如，晶界的弯曲、扭曲或断裂可能导致焊接接头的脆性断裂。
此外，晶界也是焊接接头中可能存在的缺陷和裂纹的起始点。
此外，焊接接头的组织相对于性能也有着重要的影响。
焊接过程中，金属材料会发生相变，形成不同的组织结构。
不同的组织结构具有不同的力学性能和耐腐蚀性能。
例如，奥氏体组织通常具有较高的强度和硬度，而铁素体组织则具有较好的韧性。
通过合理控制焊接过程和热处理工艺，可以获得适合特定应用的组织结构，从而提高焊接接头的性能。
最后，焊接接头的缺陷和裂纹对其性能也有着重要的影响。
焊接过程中，由于热应力和冷却速度的影响，焊接接头中可能会出现各种缺陷和裂纹，如气孔、夹杂物、焊缝偏离等。
这些缺陷和裂纹会降低焊接接头的强度和韧性，甚至导致焊接接头的失效。
因此，在焊接过程中，应注意控制焊接参数和采取适当的预处理措施，以减少缺陷和裂纹的发生。
综上所述，焊接接头的微观结构对其性能有着重要影响。
晶粒结构、晶界特征、组织结构以及缺陷和裂纹等因素都会对焊接接头的力学性能、耐腐蚀性能和耐热性能等产生影响。
因此，在焊接过程中，需要合理选择焊接材料、控制焊接参数和采取适当的热处理工艺，以获得理想的微观结构，从而提高焊接接头的性能和可靠性。
焊接接头的性能及其影响因素课件
无损检测
采用射线、超声、磁粉等无损 检测方法，检测焊缝内部质量
。
力学性能检测
对焊接接头进行拉伸、弯曲、 冲击等试验，检测其力学性能
。
耐腐蚀性检测
对焊接接头进行腐蚀试验，评 估其耐腐蚀性能。
06
焊接接头的未来发展趋势
发展新型焊接技术和设备
01 02
பைடு நூலகம்
激光焊接技术
激光焊接具有高能量密度、低热输入等优点，可有效提高焊接质量和接 头性能。未来，激光焊接技术将在汽车、机械、航空等领域得到更广泛 的应用。
数。
疲劳曲线
焊接接头的疲劳曲线是描述焊接 接头疲劳性能的曲线，显示出焊 接接头的疲劳极限和疲劳寿命之
间的关系。
03
焊接接头的影响因素
焊接材料的影响
焊接材料的化学成分和杂质含量会影响接头的性能。例如， 碳钢中的碳含量过高会导致焊接过程中产生裂纹，而合金元 素的添加可以改善接头的强度和韧性。
不同种类的焊接材料具有不同的力学性能和耐腐蚀性，因此 需要根据被连接材料的性质和焊接工艺要求选择合适的焊接 材料。
02
焊接接头是一种广泛应用于各种 工程领域的连接方式，如建筑、 机械、电子、航空航天等。
焊接接头的分类
根据焊接工艺的不同，焊接接头可分 为熔焊、压焊、钎焊等几类。
压焊是指通过施加压力将两个金属或 非金属材料连接在一起的工艺，如电 阻焊、超声波焊等。
熔焊是指将两个金属或非金属材料加 热至熔化状态，然后进行焊接的工艺 ，如电弧焊、气体保护焊等。
在机械领域中，焊接接头可用于 各种机器设备的制造和维修。
在航空航天领域中，焊接接头可 用于飞机、火箭等高精度设备的 制造和维修。
02
焊接接头的力学性能
教材N5-焊接接头的性能及影响因素
第五章焊接接头的性能及影响因素第一节焊接接头焊接接头是由两个或两个以上零件要用焊接组合或已经焊合的接点。
焊接接头的质量和性能直接关系到核安全设备的质量和安全。
焊接接头应是在充分考虑核安全设备工况条件、结构特点、材料特性、生产效率的前提下，由焊接工艺人员选定合适的焊接方法、匹配的焊接材料和合理的规范参数，并经过焊接工艺评定合格之后，制定出产品焊接工艺，再由有合格资质的焊工或焊接操作工正确施焊而成的。
焊接接头通常是由焊缝、熔合区、热影响区三部分组成，如图5-1所示。
焊缝是由焊接填充材料及部分母材熔化凝固形成的冶金组织，见图5-2（a），其化学成分和组织都不同于母材。
熔合区又称半熔化区，是热影响区向焊缝过渡的区域，是焊缝边界上固液两相交错共存而又凝固的部分，因此其化学成分和物理性能极不均匀。
热影响区是母材受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。
综上所述，焊接接头是一个几何不连续、力学性能不均匀、具有较大焊接残余应力和变形的不均匀体。
图5-1 熔化焊焊接接头的组成（a）对接接头；（b）搭接接头1-焊缝；2-熔合区；3-热影响区图5-2 多层焊与单层焊的接头组织（a）单层焊；（b）多层焊第二节焊接接头的分类原则一般讲焊接接头的分类有两种：一种是按焊接接头形式分类；一种是按焊接接头在核安全设备上的位置分类。
一、焊接接头形式分类根据GB/T3375-94《焊接术语》规定，主要分为对接接头、角接接头、T形接头和搭接接头四种形式。
1.对接接头两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，见图5-3。
图5-3 对接接头2.角接接头两件端部构成大于30°，小于135°夹角的接头，见图5-4。
图5-4 角接接头3.T形接头（端接接头）一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头，见图5-5。
图5-5 T形接头4.搭接接头两件部分重叠放置或两焊件表面之间的夹角不大于30°构成的端部接头，见图5-6。
铝合金焊接接头评价和性能分析
铝合金焊接接头评价及性能分析一、引言随着焊接技术的进步，近年来高效率和高性能的焊接方法得到了推广，铝合金在车辆、船舶等各方面的应用不断扩大，但国产化的铝合金和铝合金焊接材料与国际上还存在着一定差距。
而气孔和裂纹的存在对于铝合金焊接而言影响是非常大的，可以说气孔和裂纹存在的多少是决定铝合金焊接成功与否的决定性因素。
虽然铝合金通过焊接制成许多重要产品，但实际的铝合金焊接生产中还是有很多困难，主要的问题如焊缝中的气孔、热裂纹等。
由于铝及其合金的化学活泼性很强，表面极易形成氧化膜，且多具有难熔性质，加之铝及其合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象。
而且氧化膜密度同铝的密度极其接近，所以也容易成为焊缝金属中夹杂物。
同时，氧化膜可以吸收较多水分而常常成为焊缝气孔的重要原因之一。
此外，铝及其合金的线胀系数大，导热性又强，焊接时容易产生翘曲变形。
这些也都是焊接生产中较为困难的问题。
下面对铝合金焊接接头裂纹和气孔进行分析。
二、研究内容1.铝合金焊接接头中的裂纹及其特征在铝合金焊接过程中，由于材料的种类、性质和焊接结构的不同，焊接接头中可以出现各种裂纹，裂纹的形态和分布特征都很复杂，根据其产生的部位可分为以下两种裂纹形式：（1）焊缝金属中的裂纹：纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、发状或弧状裂纹、焊根裂纹和显微裂纹（尤其在多层焊时）。
（2）热影响区的裂纹：焊趾裂纹、层状裂纹和熔合线附近的显微热裂纹。
按裂纹产生的温度区间分为热裂纹和冷裂纹，热裂纹是在焊接时高温下产生的，它主要是由晶界上的合金元素偏析或低熔点物质的存在所引起的。
根据所焊金属的材料不同，产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同，热裂纹又可分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹3类。
热裂纹中主要产生结晶裂纹，它是在焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足不能及时填充，在凝固收缩应力或外力的作用下发生沿晶开裂，这种裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝和某些铝合金中；液化裂纹是在热影响区中被加热到高温的晶界凝固时的收缩应力作用下产生的。
焊接接头的性能及其影响因素
3．氢的影响
氢侵入焊缝的主要原因各种形态的水分： 焊接材料潮湿、坡口表面附近有油锈水 分，或焊接环境介质的湿度太大，氢在 高温条件下是以原子状态溶解到熔化的 金属中。
氢的存在危害极大，它使焊缝金属变脆， 塑性和韧性显著降低，导致氢致裂纹、 氢白点和氢气孔缺陷。
控制氢的措施：烘干焊条、焊剂，清除 锈、水、油污。选用低氢型焊条，采用 后热、消氢处理等。
4．不锈钢焊缝组织
奥氏体不锈钢一般为奥氏体加少量 （2%~6%）铁素体
铁素体不锈钢组织与采用的焊接材料有 关，焊接材料与母材金属化学成分相近 时，其焊缝组织为铁素体，焊接材料为 铬镍奥氏体时其焊缝组织为奥氏体。
马氏体不锈钢焊缝组织与焊接材料和热 处理状态有关，焊接材料与母材金属化 学成分相近时，焊态组织为马氏体，回 火后为回火马氏体，焊接材料为铬镍奥 氏体时，焊缝组织为奥氏体。
2．热影响区
受焊接热循环作用，组织和性能 发生变化的基本金属部分。 热影响区的宽度主要取决于焊接 线能量的大小。
3．熔合区
熔合区是焊缝区和热影响区的交 界处，在焊接过程中，处于固、 液状态的半熔化区。
熔合区一般很窄，约有 0.1~0.4mm宽，常称熔合线，在 合金钢焊接接头中很难区分出熔 合区。
第八章
焊接接头的性能及其影响因素
主要内容
第一节
焊 接 接头
第二节
焊 接 热循环
第三节 焊缝的金属组织和性能
第四节 熔合区和热影响区的组织和性
能
第 五节 影响焊接接头性能的因素及其
处理方法
第一节 焊 接 接 头
焊接接头是基本金属或基本金属和填充 金属在高温热源的作用下，经过加热和冷 却过程而形成不同组织和性能的不均匀体。
谈影响焊接质量的主要因素及存在问题的解决方法
谈影响焊接质量的主要因素及存在问题的解决方法摘要：焊接作为钢结构的一种主要连接方法，在我国建筑钢结构建设中发挥更加重要的作用。
在各种钢结构的建设中，必不可少的自然是钢的焊接技术。
因此焊接水平的提高是实现钢结构技术快速发展和确保建筑钢结构施工质量的关键。
关键词：焊接质量；影响因素；焊接工艺一、影响焊接质量的主要因素1、操作人员因素。
焊接工作的操作人员主要就是焊工及焊接设备的操作人员。
各种不同的焊接方法对焊工的依赖程度不同，手工操作占支配地位的手弧焊接，焊工操作技能的水平和谨慎认真的态度是焊接质量至关重要的因素。
即使埋弧自动焊，焊接规范的调整和施焊也离不开人的操作。
由于焊工质量意识差、操作粗心大意、不遵守焊接工艺规程、操作技能差等都可能影响焊接质量。
2、材料因素。
焊接使用的材料包括各种被焊材料，也包括各种焊接材料，还有与产品配合使用的各种外购或外协加工的零部件。
焊接生产中使用这些材料的质量是保证焊接产品质量的基础和前提。
从全面质量管理的观点出发，为了保证焊接质量，从生产过程的起始阶段，即投料之前就要把好材料关。
3、机器设备因素。
机器设备这一因素对焊接来说就是各种焊接设备。
焊接设备的性能，它的稳定性与可靠性对焊接质量会产生一定影响，特别是结构复杂、机械化、自动化高的设备，由于对它的依赖性更高，因此要求它有更好、更稳定的性能。
在压力容器质量体系中，要求建立包括焊接设备在内的各种在用设备的定期检查制度。
4、工艺方法因素。
焊接质量对工艺方法的依赖性较强，其影响主要来自两个方面：一方面是工艺制定的合理性；另一方面是执行工艺的严肃性。
某一产品或某种材料的焊接工艺的制定，首先要进行焊接工艺评定，然后根据评定合格的工艺评定报告和图样技术要求制订焊接工艺规程、编制焊接工艺说明书或焊接工艺卡。
这些以书面形式表达的各种工艺参数是指导施焊时的依据，它是模拟生产条件所作的试验和长期积累的经验以及产品的具体技术要求而编制出来的，是保证焊接质量的基础。
熔焊原理第三单元 焊接接头的组织与性能
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碳当量：将钢中各种元素对硬度的影响折合成碳 的影响，计算而得到碳当量。
碳当量的计算公式很多，早期应用最广是国际焊接学 会推荐的CE（IIW）和日本焊接协会的Ceq（WES）。
CE=(IIW)= C+Mn/6+(Cu+Ni)/15 +(Cr+Mo+V)/5
适用于中等强度的非调质低合金钢（σb=400～700MPa)
第三单元 焊接接头的组织与性能
模块一 熔池的凝固与焊缝金属的固态相变 模块二 焊接熔合区的特征 模块三 焊接热影响区
模块一 熔池的凝固与焊缝金属的固态相变 一、熔池凝固的特点 二、熔池金属的凝固过程 三、焊缝金属的化学不均匀性 四、焊缝金属的固态相变 五、焊缝组织与性能的改善
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一、熔池凝固的特点
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四、焊接热影响区性能
1.焊接热影响区的硬度分布 2.热影响区的常温力学性能 3.热影响区的脆化 4.热影响区的软化
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1 .焊接热影响区的硬度分布
钢的性能之间的关系： 强度高，硬度大，则塑性、 韧性差。
最高硬度值大都出 现在熔合线附近的热影 响区处，随着硬度上升， 钢的塑性，韧性下降， 抗裂能力减弱。
晶粒的结晶方向:垂直 于熔合线向焊缝中心生长.
二、熔池金属凝固的过程
依附于母材半熔化晶粒开始长大的结晶方式 叫做联生结晶或交互结晶。
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三、焊缝金属的化学不均匀性
1 显微偏析 2 区域偏析 3 层状偏析
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在焊接条件下，由于冷速 很高而成分来不及扩散，这种 成分的差异将在很大程度上保 留在焊缝金属中。这就形成了 显微偏析。
Ceq=(wes)= C+Mn/6+Si/24+Ni/40 +Cr/5+Mo/4+V/14
关于焊接质量要求的标准
关于焊接质量要求的标准焊接质量是衡量焊接工艺和焊接接头的质量好坏的一个重要指标。
焊接质量要求的标准是为了保证焊接接头的安全性、可靠性和良好的工作性能，提高焊接产品的使用寿命和质量稳定性。
以下是关于焊接质量要求的标准的详细介绍。
一、焊接质量要求的概述焊接质量要求的标准主要包括三方面的要求：外观质量要求、尺寸几何要求和力学性能要求。
外观质量要求主要是指焊缝的形状、表面状态、缺陷等方面的评估；尺寸几何要求主要是指焊缝的尺寸、几何形状、偏差等方面的要求；力学性能要求主要是指焊接接头的承载能力、抗拉强度、冲击韧性等方面的要求。
下面分别详细介绍这三个方面的要求。
二、焊接质量要求的标准1.外观质量要求外观质量要求主要涉及焊缝的形状、表面状态、缺陷等方面。
焊缝形状应符合设计要求，表面应平整光滑，无裂纹、裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
焊缝的边缘应清晰、连续，不得有割裂、脱焊等现象。
若焊缝有侧面和背面，则其形状和表面质量也应符合设计要求。
2.尺寸几何要求尺寸几何要求主要涉及焊缝的尺寸、几何形状和偏差。
焊缝的尺寸应符合设计要求，包括焊缝的宽度、高度、深度等。
焊缝的几何形状应符合设计要求，如直线焊缝应平直、曲线焊缝应平滑。
焊缝的偏差应控制在允许范围内，如焊缝的偏斜度、扭曲度等。
3.力学性能要求力学性能要求主要涉及焊接接头的承载能力、抗拉强度、冲击韧性等方面。
焊接接头应具有足够的承载能力，能够满足设计要求下的静载荷、动载荷等工况下的要求。
焊接接头的抗拉强度应符合设计要求，一般要求焊缝的强度等于或高于母材。
焊接接头的冲击韧性应符合设计要求，以保证焊接接头在受到冲击时不易断裂。
三、焊接质量要求的测试和评估为了验证焊接接头的质量和性能是否满足要求，需要进行一系列的测试和评估。
常用的焊接质量测试方法包括：目视检查、X射线检查、超声波检测、放射性同位素检测等。
这些方法可以对焊接接头的外观质量、内部缺陷、材料成分以及机械性能等进行全面的评估。
焊接性能
标准中的焊接性能
标准中将焊接性能分为：工艺焊接性能和使用焊接性能。
焊接性能：金属材料对焊接加工的适应性。
主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度；或材料在限定施工条件下焊接成按设计要求的构件，并满足预先服役要求的能力。
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。
工艺焊接性能：在某一焊接工艺条件下，得到优质焊接接头的能力。
它不是金属本身固有的性能，而是根据采用的焊接方法和具体工艺措施进行的评定。
它取决于：1）热源对被焊金属的热作用（与焊接方法和焊接参数有关）；2）熔池金属的治金作用（与焊材有关）；3）预热和后热等工艺措施
也就是说标准中所指的母材或填充金属的工艺焊接性能是指在所限定的母材或填充金属条件下，所采用焊接工艺（焊接方法、焊接参数、焊接材料和工艺措施等）是否能
得到优质焊接接头。
如果按照所拟定的焊接工艺施焊，能得到优质焊接接头，则该母材或填充金属的工艺焊接性能良好。
使用焊接性能：整个焊接接头或整体结构满足技术条件规定使用性能要求。
其中包括力学性能、缺口敏感性和耐蚀性能等。
也就是说标准中所指的母材或填充金属的使用焊接性能是指在所限定的母材或填充金属条件下，焊接接头的使用性能（力学性能、缺口敏感性和耐蚀性能等）是否满足设计要求。
如果按照所拟定的焊接工艺施焊，能得到优质焊接接头，则该母材或填充金属的使用焊接性能良好。
以上的母材和填充金属的焊接性都可通过制作焊接试件和检验来证实。
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2．低合金高强度钢的焊缝组织
低合金钢合金元素含量较小时，其焊缝 组织与低碳钢相似，在一般冷速条件下 为铁素体加少量珠光体，冷速过大时， 也会产生粒状贝氏体。
第八章
焊接接头的性能及其影响因素
主要内容
第一节
焊 接 接头
第二节
焊 接 热循环
第三节 焊缝的金属组织和性能
第四节 熔合区和热影响区的组织和性
能
第 五节 影响焊接接头性能的因素及其
处理方法
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第一节 焊 接 接 头
焊接接头是基本金属或基本金属和填充 金属在高温热源的作用下，经过加热和冷 却过程而形成不同组织和性能的不均匀体。
2．热影响区
受焊接热循环作用，组织和性能 发生变化的基本金属部分。 热影响区的宽度主要取决于焊接 线能量的大小。
3．熔合区
熔合区是焊缝区和热影响区的交 界处，在焊接过程中，处于固、 液状态的半熔化区。
熔合区一般很窄，约有 0.1~0.4mm宽，常称熔合线，在 合金钢焊接接头中很难区分出熔 合区。
焊接线能量是单位长度焊缝内输入的焊接能量，对电弧焊常用 下式表示：
Q= IU/υ Q-----线能量，J/cm I----焊接电流，A U-焊接电压，V υ—焊速， cm/s
焊接线能量越大，热影响区越宽，加热到1100℃以上高温区域也 就越宽，而且t过和t8/5越大，焊接线能量偏小时，不利于焊缝的熔透 和成形，因此焊接线能量必须在一个合理的范围才能保证焊接接头 具有良好的性能。
在熔化焊的条件下，焊缝及其邻近的 母材组织及性能发生变化的区域共同组成 焊接接头。
一．焊接接头的组成
焊接接头一般由三个区域组成： （1）焊缝 （2）熔合区 （3）热影响区
1．焊缝
焊缝是焊接接头的主体，
焊缝金属是焊接时由填充金属（焊 条、焊丝）和部分基本金属经过熔 化、结晶凝固而形成的。
焊缝区的宽度取决于坡口型式和焊 接线能量。
金属材料预热温度一般不超过350℃，在低 温（600℃）时对冷却速度能起到显著的降低作 用，对t过值影响不大，所以预热对焊接线能量 不起增强作用，对焊接热循环是有利的。
在多层多道焊接中，层间温度一般等于或略 高于预热温度，控制层间温度的目的在于降低 焊接接头在低温时的冷却速度，有利于焊接热 循环的作用。
一、焊接熔池的一次结晶
1．结晶过程的特点
（1）熔池的体积小、冷却速度快； （2）液态金属温度高； （3）运动状态下结晶； （4）以散热方向向焊缝中呈柱状生长。
2．组织特征与组织偏析
柱状晶是一次结晶的组织特征。
由于冷却速度极快，相内的成分来不及趋于 一致，所以保持着结晶先后而产生成分不均 匀性，这种不均匀性就是晶内偏析，
一般通过焊接规范来调整焊接线能量，不同的焊接方法，在常规规 范条件下，焊接线能量的差别较大，埋弧焊时焊接线能量较大，手 工电弧焊次之、钨极氩弧焊最小。
3．预热与层间温度的影响
焊接性差的钢材，一般要采取预热和保持层 间温度的技术措施，以降低焊接接头的冷却速 度，降低焊接过程的淬硬倾向，防止裂纹的产 生。
4．连接结构和钢材性能的影响
焊缝处的连接结构是由焊件厚度和接头型式 决定的，焊件厚度越大，焊接接头的相对冷却 速度越大，t8/5越小；当焊缝为角接接头时，其 冷却速度比对接接头速度要大，t8/5比对接接头 焊缝要小
钢材的导热性能对焊接热循环具有直接的影 响，导热性不同的钢材在相同的线能量条件下， 焊接接头的t过和t8/5是不同的，导热性好的钢材 t过和t8/5都小于导热性差的钢材。
2．基本要素
（1） 加热速度 （2）最高加热温度 （3）高温停留时间 （4）冷却速度
3．焊接热循环特性指标
反映焊接热循环特性的指标主要有2个：t 过和t8/5。
t间过，：其焊值接越接大头，在焊110接0℃接头以的上高组温织与的停性留能越时 差。
的t 8时/5间：，焊这接个接温头度由区80域0℃是冷焊却缝到金5属00固℃态所相需 变过程，其值大小，对焊缝金属的充分转 变、过热过程或淬硬倾向均有一定影响。
二．焊接接头的特点：
（1）具有组织和性能的不均匀性， （2）易产生各种焊接缺陷， （3）存在着应力集中、焊接残余应力、 焊接变形等。
第二节 焊接热循环
一、焊接热循环的特点
1．概念 焊接热循环是指在焊接热源的作用下，
焊件上某点的温度随着时间由低而高、又 由高而低的变化过程。
在加热和冷却过程中，焊件上不同位置 所经受的热循环状态是不同的，靠焊缝越 近的位置，被加热的最高温度越高，反之， 越远的位置被加热的最高温度越低。
二、焊缝金属的二次结晶
焊缝熔池金属一次结晶后的组织基本是 柱状奥氏体，在冷却至室温的过程中， 焊缝金属还会发生组织转变，这就是焊 缝金属的二次结晶。。
1．低碳钢的焊缝组织
低碳钢的焊缝组织含碳量低，组织一般 为粗大的柱状铁素体和少量珠光体，如 果高温停留时间过长（如气焊、电渣焊） 焊缝还会出现魏氏组织。多层多道焊时， 后一层焊道对前一层焊道有热处理作用， 部分柱状晶可转化为细小的等轴晶，其 金属组织为细小的铁素体和少量的珠光 体。
4．焊接热循环的主要特点
1）急剧加热且温度高，熔池（焊缝）附近 最高加热温度比一般热处理加热温度都高， 故发生过热，致使该区晶粒长大粗化严重。
2）急速冷却且速度快，从而致使焊接接头 容易发生淬硬，形成淬硬组织，加剧了焊 接冷裂纹的产生。
二、影响焊接热循环的因素
影响焊接热循环的因素主要有焊接方法、 焊接规范、焊接线能量、预热和层间温度、焊 件厚度和接头型式及材料本身的导热性等。
第三节 焊缝的金属组织和性能
熔池中的金属从液态变为固态的这种过 程称为熔池的一次结晶。
熔池凝固后的焊缝金属从高温冷却到室 温时，还会发生固态的相变，产生不同 的组织。焊缝的这种固态相变过程称为 焊缝金属的二次结晶。
焊缝金属组织除与化学成分有关外，在 很大程度上取决于这两次结晶的特征， 而焊缝金属的性能与其组织有密切关系。
1．焊接方法 焊接方法不同，加热速度、高温停留时间和焊 后冷却速度都会有所不同。气焊加热速度慢， 冷却速度也慢，高温停留时间长；而钨极氩弧 焊，则加热速度快，冷却速度也快，高温停留 时间较短。
2。焊接规范及线能量的影响
焊接规范指焊接时的主要工艺参数，也就是保证焊接质量而选 定的各物理量，如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等。