二、焊接材料(2012)概要

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焊接成形（1）
成形不好的焊缝不仅影响外观质量，而 且会造成应力集中，造成焊缝破坏。 影响焊缝成形因素除操作者的水平外， 还有熔渣的凝固温度、粘度等。
焊接成形（2）
凝固温度过高，容易造成渣压铁水，气孔不易逸 出；凝固温度过低，熔渣不能均匀覆盖在焊缝表面。 熔渣粘度过大，使焊接冶金反应缓慢，易产 生气孔、夹杂等缺陷；粘度过小造成熔渣不能均 匀复盖在焊缝表面，保护不好。 研究熔渣的物化状态可以用渣的相图（图2－1）。
1 电弧的稳定性 焊条药皮中加入电离电位低的物质，如Na、K、Ca等，在焊接过程中 可以保持电弧稳定燃烧。 若焊条中有氟化物（CaF2），由于电负性强的F的消电离作用，在交 流焊中电弧就不稳定，只能用直流电源焊接。若在这类焊条中加入稳定 剂（碳酸钾等）时，也可以用交流焊接（J506）。
电弧稳定性不仅取决于焊条，还和焊接设备、焊工水平等因素有关。
2 焊条药皮（1）
（1）药皮作用 1） 保护作用：采用气－渣联合保护焊缝金属，以隔离空气。
2） 冶金作用：去除焊缝金属中有害杂质（O、H、S、P等），补充焊缝烧损 的合金元素，改善焊缝力学性能。
3） 保证焊接工艺性能：容易引弧，电弧稳定燃烧，飞溅少，焊缝成形美观， 易于脱渣，适合各种位置焊接。
焊条药皮（2）
焊条分类（3）
2 按熔渣的碱度 （1）酸性焊条（J422）：药皮中含有较多SiO2、FeO等。这类焊条工艺性能 好，焊缝成形美观，但焊缝的性能不高（尤其是塑性和韧性）。焊接可用交 直流电源。 （2）碱性焊条（J507）：药皮中含有CaCO3、CaF2等。焊缝的含氢量低， 所以又称低氢焊条，碱性焊条的焊缝有较高的塑性和韧性，可用于焊接较重 的焊接结构。 3 按焊条药皮类型分(见附录A表2)： 钛型（TiO2金红石）、钛-钙型（TiO2-CaO）、钛铁矿型（TiO2-FeO）、氧 化铁型（Fe2O3）、纤维素型、低氢型（CaCO3-CaF2）。
二、 焊条的型号和牌号
1 焊条型号 国际ISO标准：E×××× （字母E：Electrode）
第一、二位数字：抗拉强度（kgf/mm2） 第三位数字：表示适合焊接位置（0、1表示全位置，2表示为平焊，4为向 下焊）。
第三、四位数字：表示焊接电源极性及药皮类型（见表2－1）
例如： E4303 43 kg 级钛钙型，交直流两用，全位置焊。
第二章
焊接材料
指焊条、焊丝、焊剂、气体等焊接用料。
第一节
一、焊条分类
焊条
1 按用途分：分10大类(见附录A表1)
（1）结构钢焊条(J)：主要用于焊接碳钢和低合金高强钢。
（2）耐热钢焊条(R)：用于焊接珠光体和马氏体耐热钢。 （3）不锈钢焊条(A)(G)：用于焊接奥氏体和马氏体不锈钢。 （4）堆焊焊条(D)：用于获得耐磨、耐蚀性能的堆焊层。
E5015 50kg 级 低氢型，直流反接，全位置焊。
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焊条牌号（见P.305附录A）
我国常用的牌号：字母（汉字）×××
字母含义：结构钢J（结）、奥氏体不锈钢A（奥）、堆焊D（堆）等。 第一、二位数字：抗拉强度（kg/mm2）（见P. 305附表1） 第三位数字（见P. 307附表2）：药皮类型，如1－氧化钛型、2－钛钙型、7－ 低氢钠型（直流反接）
（1）碳：提高钢的硬度、强度，但会产生气孔、飞溅、裂纹等问题。一般焊 芯的含碳量小于0.1%。
（2）锰：有益元素，起脱氧、脱硫和强化焊缝金属的作用。焊芯一般含锰 0.3~0.55%。
（3）硅：起脱氧和强化焊缝金属作用，但会增加焊缝中的SiO2夹杂物，所以 焊芯中的含硅量比较低（<0.03％）。
（4）硫、磷：有害元素，容易引起焊缝裂纹和冷脆性。焊芯中的S、P<0.03。 设计结构钢焊条时，要保证焊缝金属与母材等强度，不必强调与母材 等成分。
4）脱氧：用一些对氧亲和力比铁大的金属或合金元素脱除焊缝中的氧。
5）合金化：补偿焊缝金属中烧损的合金元素，使焊缝达到所需的物化性能 和机械性能。
6）粘结：将药皮牢固粘结在焊芯上，如水玻璃（Na2O· SiO2、K2O· SiO2）。
7）成形：便于焊条的压制，如云母、钛白粉、滑石粉。
四、 焊条的工艺性能（1）
焊条分类（2）
（5）低温钢焊条(W)：用于焊接在低温下工作的焊缝。 （6）铸铁焊条(Z)：用于焊补铸铁构件。
（7）镍及其合金焊条(Ni)：用于焊接镍及其合金。
（8）铜及其合金焊条(T)：用于焊接铜及其合金。 （9）铝及其合金焊条(L)：用于焊接铝及其合金。 （10）特殊用焊条(TS)：如水下焊接、切割用焊条。
（2）焊条药皮类型（见P.307附录A表2） 分为八大类，常用的有：
1）钛型：（>35% TiO2（金红石）+ SiO2）；
2）钛钙型：（30% TiO2+ (Ca , Mg)CO3）； 3）低氢型：（CaCO3 + CaF2）; 4）石墨型： 主要用于铸铁焊条，以保证焊缝金属石墨化。
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（3） 药皮的原材料
（4）药皮原材料的作用（见表2－4）
1）稳弧：如大理石、水玻璃、长石（K2O + Na2O + SiO2 + Al2O3）中的低电 离位元素。
2）造渣：保护熔滴和熔池金属，改善焊缝成形，如CaO、SiO2、MgO等。
3）造气：焊接时，有机物和碳酸盐分解产生气体，用于隔离空气，保护焊 接区域。如CaCO3→CaO + CO2。
例如： J（结）422 42 kg 级，钛－钙焊条；
J（结）507 50 kg 级，低氢焊条，直流反接。
三、 焊条的组成
焊条是由焊芯和药皮组成，药皮占整个焊条重量的30~50%。 药皮重量系数Kb
Wb WS WM
式中：WS－药皮重量；WM－焊芯重量。
1 焊芯（1）
焊条用钢：牌号前加H，如H08A。最后字母A表示优质钢，E表示特级钢， 其含硫、磷量比较低。 焊芯中的元素：
1）矿物类（ 见P. 307附录B表1）： 如 大 理 石 、 白 云 石 （ CaCO3+MgCO3 ） 、 金 红 石 （ TiO2 ） 、 锰 矿 （MnO2）、钛铁矿等。
2）铁合金类（ 见P. 309附录B表2）：
如Mn-Fe、Si-Fe 、Ti- Fe 、纯铬、镍等。 3）化工产品类： 如钛白粉（TiO2）碳酸钡（BaCO3）、水玻璃（Na2O· SiO2、K2O· SiO2） 等。