金属材料的焊接
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2.常用金属材料的焊接
(1)低碳钢的焊接
低碳钢塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感， 具有良好的焊接性。焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施 即可获得优质接头。但对于厚度大于50mm的构件，需用多层 焊，焊后应进行消除应力退火；在低温条件下焊接刚度大的 构件时，由于温差大而变形又受到限制，会导致较大的焊接 应力，应进行焊前预热，重要构件常进行焊后去应力退火或 正火。
6
第三节 各种材料的焊接
•当 w>CE0.6%时，钢材塑性较低，淬硬倾向和冷裂倾向较强， 焊接性更差，焊前焊件必须预热到较高温度,焊接时要采取 减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热 处理，才能保证焊接质量。
7
第三节 各种材料的焊接
2）冷裂纹敏感系数法
碳当量法仅考虑了钢材的化学成分，忽略了焊件板厚、焊缝含氢量 等其他影响焊接性的因素，因此无法直接判断冷裂纹产生的可能性大小。 由此提出了冷裂纹敏感系数法。 计算式为：
10
第三节 各种材料的焊接 (2)中、高碳钢的焊接 ➢随着碳的质量分数的增加，其淬硬倾向渐趋严重， 焊接性明显变差。 ➢高碳钢工件则只用于修补工作（补焊），而很少 用于构件的焊接，常用焊条电弧焊或气焊进行修补。
11
第三节 各种材料的焊接
焊接中碳钢的铸件或锻件，通常采取以下措施：
选用适当的焊条，如抗裂性好的低氢型焊条或奥氏体不 锈钢焊条等；
9
第三节 各种材料的焊接
低碳钢可以用各种方法进行焊接，常用的是焊条电 弧焊、埋弧焊、电阻焊、电渣焊和气体保护焊。一般 结构常使用酸性焊条，如E4303，E4320，E4301， E4310等；对于承受重载或低温下工作的重要构件， 以及厚度大、刚度大的构件可采用低氢型焊条，如 E5015，E5016、E4316等。埋弧焊一般采用H08A或 H08MnA焊丝，配以HJ431焊剂进行焊接。
第三节 各种材料的焊接
主要内容： 一、金属材料的焊接性 二、常用金属材料的焊接
1
第三节 各种材料的焊接
一、金属材料的焊接
1.金属材料的焊接性（可焊性）
（1）焊接性的概念 一定焊接技术条件下，获得优质焊接接头的
难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性称为 金属材料的焊接性(Weldability)。
2
14
第三节 各种材料的焊接
表 6-3 焊接16Mn钢的预热条件
工件厚度/mm
不同气温的预热温度
<16
不低于-10℃不预热 -10℃以下预热100~150℃
16~24
不低于-5℃不预热 -5℃以下预热100~150℃
25~40
不低于0℃不预热 0℃以下预热100~150℃
>40
预热100~150℃
15
第三节 各种材料的焊接
晶界腐蚀 晶界在450～850℃范围内析出碳化铬(Cr23C6)，铬含量 下降而使焊接接头失去耐蚀性能。 1)选择超低碳焊条，减少焊缝金属的含碳量，减少和避免 形成铬的碳化物，从而降低晶界腐蚀倾向； 2）采用小电流、快速焊、强制冷却等工艺措施（减小焊 接区在450～850℃范围内的时间）。 3)两种方式的焊后热处理：固溶化处理、稳定化处理。
13
第三节 各种材料的焊接
屈服强度较低的普通低合金钢（294～392MPa) 其 wCE 大多小于0.4%，焊接性能接近低碳钢。焊缝及热影 响区的淬硬倾向比低碳钢稍大。常温下焊接，不用复杂的 技术措施，便可获得优质的焊接接头。当施焊环境温度较 低或焊件厚度、刚度较大时，则应采取预热措施，预热温 度应根据工件厚度和环境温度进行考虑。
PW
wC
w Si 30
wCr
wMn 20
wCu
w Ni 60
w Mo 15
wV 10
5wB
H
60
h 600
100%
式中： P—W —冷裂纹敏感系数； ——h板厚，mm；
——H 100g焊缝金属扩散氢的含量，mL。
冷裂纹敏感系数越大，则产生冷裂纹的可能性越大，焊接性越差。
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第三节 各种材料的焊接
第三节 各种材料的焊接
强度等级较高的低合金钢
其 wCE=0.4～0.6%，有一定的淬硬倾向，焊接性较差。应 采取的措施是： ➢应尽可能选用低氢型焊条或使用碱度高的焊剂配合适 当的焊丝； ➢按规范对焊条进行烘干，仔细清理焊件附近的油、锈、 污物，防止氢进入焊接区； ➢焊前预热，一般预热温度超过150℃；焊后应及时进行 热处理以消除内应力。
采用一定的焊接工艺措施，如焊前预热工件，采用细焊 条、小电流、开坡口、多层焊，防止母材金属过多地深 入焊缝，以防止产生热裂纹，并采用焊后缓冷以防止产 生冷裂纹等。
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第三节 各种材料的焊接 （3）普通低合金钢的焊接 低合金钢焊接主要根据不同钢号的屈服点等级 选择焊接材料，应遵守等强度原则（某些钢号 应考虑成分相同或相近）。常用焊条电弧焊和 埋弧自动焊。
‹#›
第三节 各种材料的焊接
➢ 焊接性的影响因素： 金属材料的焊接性与母材的化学成分、厚度、焊接
方法及其他技术条件密切相关。 同一种金属材料采用不同的焊接方法、焊接材料、
技术参数及焊接结构形式，其焊接性都有较大差别。
4
第三节 各种材料的焊接
（2）焊接性的评定
1）碳当量法
概念：碳当量是把钢中的合金元素（包括碳）的含量，按 其作用换算成碳的相对含量。
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第三节 各种材料的焊接 （4）奥氏体不锈钢的焊接
➢ 奥氏体不锈钢是实际应用最广泛的不锈钢，其焊接性能良 好，几乎所有的熔焊方法都可以采用。
➢ 常用焊条电弧焊、TIG焊、MAG焊、等离子弧焊、电子束焊 和电阻焊，也可用埋弧自动焊。
➢ 焊接时一般不用采取特殊措施，主要应防止晶界腐蚀和热 裂纹。
17
计算公式：
wCE
wC
w Mn 6
wCr
wMo 5
wV
w Ni
wCu 15
ห้องสมุดไป่ตู้
100%
式中： wC、 w等M—n —碳、锰等相应成分的质量分数（%）
5
第三节 各种材料的焊接
碳当量三个等级的划分： 根据材料化学成分计算出碳当量，从而对焊接性作出评价。 •当 w<CE0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性 良好。在一般的焊接技术条件下，焊接接头不会产生裂纹， 但对厚大件或在低温下焊接应考虑预热。 •当 w=CE0.4～0.6%时，钢材的塑性下降,淬硬倾向逐渐增加， 焊接性较差，焊前需适当预热，焊后要缓冷,要采取一定焊 接工艺措施才能防止裂纹；
(1)低碳钢的焊接
低碳钢塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感， 具有良好的焊接性。焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施 即可获得优质接头。但对于厚度大于50mm的构件，需用多层 焊，焊后应进行消除应力退火；在低温条件下焊接刚度大的 构件时，由于温差大而变形又受到限制，会导致较大的焊接 应力，应进行焊前预热，重要构件常进行焊后去应力退火或 正火。
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第三节 各种材料的焊接
•当 w>CE0.6%时，钢材塑性较低，淬硬倾向和冷裂倾向较强， 焊接性更差，焊前焊件必须预热到较高温度,焊接时要采取 减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热 处理，才能保证焊接质量。
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第三节 各种材料的焊接
2）冷裂纹敏感系数法
碳当量法仅考虑了钢材的化学成分，忽略了焊件板厚、焊缝含氢量 等其他影响焊接性的因素，因此无法直接判断冷裂纹产生的可能性大小。 由此提出了冷裂纹敏感系数法。 计算式为：
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第三节 各种材料的焊接 (2)中、高碳钢的焊接 ➢随着碳的质量分数的增加，其淬硬倾向渐趋严重， 焊接性明显变差。 ➢高碳钢工件则只用于修补工作（补焊），而很少 用于构件的焊接，常用焊条电弧焊或气焊进行修补。
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第三节 各种材料的焊接
焊接中碳钢的铸件或锻件，通常采取以下措施：
选用适当的焊条，如抗裂性好的低氢型焊条或奥氏体不 锈钢焊条等；
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第三节 各种材料的焊接
低碳钢可以用各种方法进行焊接，常用的是焊条电 弧焊、埋弧焊、电阻焊、电渣焊和气体保护焊。一般 结构常使用酸性焊条，如E4303，E4320，E4301， E4310等；对于承受重载或低温下工作的重要构件， 以及厚度大、刚度大的构件可采用低氢型焊条，如 E5015，E5016、E4316等。埋弧焊一般采用H08A或 H08MnA焊丝，配以HJ431焊剂进行焊接。
第三节 各种材料的焊接
主要内容： 一、金属材料的焊接性 二、常用金属材料的焊接
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第三节 各种材料的焊接
一、金属材料的焊接
1.金属材料的焊接性（可焊性）
（1）焊接性的概念 一定焊接技术条件下，获得优质焊接接头的
难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性称为 金属材料的焊接性(Weldability)。
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第三节 各种材料的焊接
表 6-3 焊接16Mn钢的预热条件
工件厚度/mm
不同气温的预热温度
<16
不低于-10℃不预热 -10℃以下预热100~150℃
16~24
不低于-5℃不预热 -5℃以下预热100~150℃
25~40
不低于0℃不预热 0℃以下预热100~150℃
>40
预热100~150℃
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第三节 各种材料的焊接
晶界腐蚀 晶界在450～850℃范围内析出碳化铬(Cr23C6)，铬含量 下降而使焊接接头失去耐蚀性能。 1)选择超低碳焊条，减少焊缝金属的含碳量，减少和避免 形成铬的碳化物，从而降低晶界腐蚀倾向； 2）采用小电流、快速焊、强制冷却等工艺措施（减小焊 接区在450～850℃范围内的时间）。 3)两种方式的焊后热处理：固溶化处理、稳定化处理。
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第三节 各种材料的焊接
屈服强度较低的普通低合金钢（294～392MPa) 其 wCE 大多小于0.4%，焊接性能接近低碳钢。焊缝及热影 响区的淬硬倾向比低碳钢稍大。常温下焊接，不用复杂的 技术措施，便可获得优质的焊接接头。当施焊环境温度较 低或焊件厚度、刚度较大时，则应采取预热措施，预热温 度应根据工件厚度和环境温度进行考虑。
PW
wC
w Si 30
wCr
wMn 20
wCu
w Ni 60
w Mo 15
wV 10
5wB
H
60
h 600
100%
式中： P—W —冷裂纹敏感系数； ——h板厚，mm；
——H 100g焊缝金属扩散氢的含量，mL。
冷裂纹敏感系数越大，则产生冷裂纹的可能性越大，焊接性越差。
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第三节 各种材料的焊接
第三节 各种材料的焊接
强度等级较高的低合金钢
其 wCE=0.4～0.6%，有一定的淬硬倾向，焊接性较差。应 采取的措施是： ➢应尽可能选用低氢型焊条或使用碱度高的焊剂配合适 当的焊丝； ➢按规范对焊条进行烘干，仔细清理焊件附近的油、锈、 污物，防止氢进入焊接区； ➢焊前预热，一般预热温度超过150℃；焊后应及时进行 热处理以消除内应力。
采用一定的焊接工艺措施，如焊前预热工件，采用细焊 条、小电流、开坡口、多层焊，防止母材金属过多地深 入焊缝，以防止产生热裂纹，并采用焊后缓冷以防止产 生冷裂纹等。
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第三节 各种材料的焊接 （3）普通低合金钢的焊接 低合金钢焊接主要根据不同钢号的屈服点等级 选择焊接材料，应遵守等强度原则（某些钢号 应考虑成分相同或相近）。常用焊条电弧焊和 埋弧自动焊。
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第三节 各种材料的焊接
➢ 焊接性的影响因素： 金属材料的焊接性与母材的化学成分、厚度、焊接
方法及其他技术条件密切相关。 同一种金属材料采用不同的焊接方法、焊接材料、
技术参数及焊接结构形式，其焊接性都有较大差别。
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第三节 各种材料的焊接
（2）焊接性的评定
1）碳当量法
概念：碳当量是把钢中的合金元素（包括碳）的含量，按 其作用换算成碳的相对含量。
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第三节 各种材料的焊接 （4）奥氏体不锈钢的焊接
➢ 奥氏体不锈钢是实际应用最广泛的不锈钢，其焊接性能良 好，几乎所有的熔焊方法都可以采用。
➢ 常用焊条电弧焊、TIG焊、MAG焊、等离子弧焊、电子束焊 和电阻焊，也可用埋弧自动焊。
➢ 焊接时一般不用采取特殊措施，主要应防止晶界腐蚀和热 裂纹。
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计算公式：
wCE
wC
w Mn 6
wCr
wMo 5
wV
w Ni
wCu 15
ห้องสมุดไป่ตู้
100%
式中： wC、 w等M—n —碳、锰等相应成分的质量分数（%）
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第三节 各种材料的焊接
碳当量三个等级的划分： 根据材料化学成分计算出碳当量，从而对焊接性作出评价。 •当 w<CE0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性 良好。在一般的焊接技术条件下，焊接接头不会产生裂纹， 但对厚大件或在低温下焊接应考虑预热。 •当 w=CE0.4～0.6%时，钢材的塑性下降,淬硬倾向逐渐增加， 焊接性较差，焊前需适当预热，焊后要缓冷,要采取一定焊 接工艺措施才能防止裂纹；