第一章+异种金属的焊接性(3)概论
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各种焊接方法对焊接区的保护方式不同，其保护效果和 保护下的接头质量就有差别，因此保护方式对焊接性也 有影响。
工艺措施对防止焊接接头产生缺陷，提高接头使用性 能至关重要：
工艺措施
焊前预热 焊后缓冷 焊后热处理 后热 合理装配焊接顺序
3）结构设计因素（结构和接头形式、焊缝布置）
• 不同板厚、不同接头形式或坡口形状的焊件传热方向 和传热速度不一样，对熔池结晶和晶粒成长有影响 • 焊接结构设计直接影响接头的刚度、拘束度以及应力 状态，影响接头产生各种裂纹的倾向
一、焊接性及其影响因素
1、金属焊接性 定义
❖金属是否能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
含义
❖金属在焊接加工中形成完整焊接接头的能力即金属 对形成缺陷的敏感性（结合性能）
❖焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的
能
力 （使用性能）
❖ 评价标准： 如果某种金属采用简单的焊接工艺就
❖ 对体积和重量有要求的焊接结构，设计中应选择比强 度较高的材料，如轻合金材料，以达到缩小体积、减 轻重量的目的。
❖ 对体积和重量无特殊要求的焊接结构，选用强度等级 较高的材料也有其技术经济意义，不仅可减轻结构自 重，节约大量钢材和焊接材料。
4）使用条件
工作温度、受载类别、工作环境等 一定工作环境和运行条件要求焊接结构必须具 有相应的使用性能，因此使用条件的苛刻程度 必然影响到某些金属的焊接性
焊接中,焊接接头中的各种物理化学反应是在 温度和化学成分都处于极不平衡的特定条件下 进行的，引起两方面的后果: 1.在焊接区内产生各种类型的缺陷，使焊接接 头丧失其连续性； 2.即使没有产生缺陷，也可能降低了某些必要 的性能，影响焊接结构的使用寿命。
因此，单从金属本身固有的基本成分和 性能，还不足以判断它在焊接时出现什 么问题，也不能直接表明焊后接头性能 是否满足使用要求。这样就要求人们从 焊接的角度来分析研究金属某些特有的 性能——焊接性。
影响焊缝金属化学成分和性能的主要方面
（2）影响工艺焊接性的因素
1）材料因素
母材或基本金属
焊接材料：焊条、焊丝、焊剂、 保护气体
• 由于这些材料在焊接时将直接参与熔池或半熔化区 的冶金反应过程，影响或决定接头的焊接质量，因 此是影响焊接性的首要因素。
2）工艺因素
焊接方法 焊接工艺措施
对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所 表现出来的焊接性有很大的差异。发展新的焊接方法和 新的工艺措施是改善工艺焊接性的重要途径。
在结构材料和焊接材料选择正确、结构设计合理的情况 下，工艺因素是对结构焊接质量起决定性作用的因素。
焊接方法对焊接性的影响主要有两个方面： • 焊接热源的特点：
各种焊接方法所采用的焊接热源在功率、能量密度、 最高加热温度等方面均不同，这可直接改变焊接热循 环的各项参数（如峰值温度、高温停留时间及相变区 的冷却速度等），从而影响接头的组织和性能。 • 对熔池和接头附近区域的保护：
❖冶金焊接性
冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度
具体来讲是指熔焊高温下的熔池金属与气相、熔渣等相 之间发生化学冶金反应所引起的焊接性变化。 这些冶金反应包括：合金元素的氧化、还原、蒸发；氧、 氢、氮等的溶解、析出对生成气孔或对焊缝性能的影响； 在焊缝结晶及冷却过程中，由于焊接熔池的化学成分、 凝固结晶条件以及接头区热胀冷缩和拘束应力等影响， 对裂纹，特别是热裂纹或冷裂纹的敏感性。
可获得优质焊接接头并且具有良好的使用性能或满足 技术条件的要求，就称其焊接性好；如果只有采用特 殊的焊接工艺才能不出缺陷，或者焊接热过程会使接 头热影响区性能显著变坏以至不能满足使用要求，则 称其焊接性差。
❖ 研究焊接性的目的：目的在于查明一定的材料在指定的
焊接工艺条件下可能出现的问题，以确定焊接工艺的合理性 或材料的改进方向。
例如结构刚度过大或过小，断面突然变化，焊接接头 的缺口效应，过大的焊缝体积以及过于密集的焊缝数 量，都会不同程度地引起应力集中，造成多向应力状 态而使结构或焊接接头脆断敏感性增加。因此，结构 设计因素也是影响焊接性的重要因素。
❖ 在设计焊接结构时，应尽量使接头处于刚度、拘束度 较小的状态，以便焊缝能较为自由地收缩，防止裂纹， 改善材料的焊接性。
2、焊接性的分类
❖ 焊接性
工艺焊接性：在一定焊接工艺条件
下，能否获得优质致密、无缺陷的焊 接接头的能力。
使用焊接性：焊接接头或整体结构
满足某种使用性能的程度。
（1）工艺焊接性的分类
对于熔焊来说，焊接过程一般包括冶金过程和热过程 这两个必不可少的过程。在焊接接头区域，冶金过程 主要影响焊缝金属的组织和性能，而热过程主要影响 热影响区的组织和性能。
第一章 异种金属的焊接性
【主要内容】 ➢ 焊接的基本理论基础； ➢ 典型弧焊、压力焊及钎焊的原理、方法及适用场 合； ➢ 常用金属材料焊接性、焊接工艺要点； ➢ 简单介绍粘接技术的一些概念、粘接原理、胶粘 剂及胶粘工艺。
第三节 金属的焊接性
❖ 在长期生产实践和科学研究的基础上，人们 发现，某些金属材料具有良好的性能（较高 的强度、塑性和耐蚀性等），是理想的结构 材料，但当人们利用这些材料制造焊接结构 时却发现，它们往往会在焊接结构实际的应 用中出现很多问题，这是为什么？
❖热焊接性
在焊接过程条件下，焊接热循环对HAZ组织性 能及产生缺陷的影响程度
评定被焊金属对热的敏感性，主要与被焊材质 及焊接工艺条件有关
（与焊缝金属不同，焊接时热影响区的化学成分一般不会
发生明显的变化，而且不能通过改变焊接材料来进行调整， 即使有些元素可以由熔池向熔合区或热影响区粗晶区扩散， 那也是很有限的。为了改善热焊接性，除了选择母材之外， 还要正确选定焊接方法和热输入。）
❖ 总之，焊接性与材料、设计、工艺和服役环 境等因素有密切关系，人们不可能脱离这些 因素而简单地认为某种材料的焊接性好或不 好，也不能只用某一种指标来概括某种材料 的焊接性。
3、焊接性分析方法 （1）从金属的wenku.baidu.com性分析焊接性
1）化学成分
碳当量法 钢材中的各种元素，碳对淬硬及冷裂影响最显著，
所以有人将钢材中各种元素的作用按照相当于若干含 碳量折合并迭加起来，求得所谓的“碳当量”(Ceq)， 以Ceq值的大小估价冷裂纹倾向的大小，认为Ceq值 越小，钢材的焊接性能越好 。
工艺措施对防止焊接接头产生缺陷，提高接头使用性 能至关重要：
工艺措施
焊前预热 焊后缓冷 焊后热处理 后热 合理装配焊接顺序
3）结构设计因素（结构和接头形式、焊缝布置）
• 不同板厚、不同接头形式或坡口形状的焊件传热方向 和传热速度不一样，对熔池结晶和晶粒成长有影响 • 焊接结构设计直接影响接头的刚度、拘束度以及应力 状态，影响接头产生各种裂纹的倾向
一、焊接性及其影响因素
1、金属焊接性 定义
❖金属是否能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
含义
❖金属在焊接加工中形成完整焊接接头的能力即金属 对形成缺陷的敏感性（结合性能）
❖焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的
能
力 （使用性能）
❖ 评价标准： 如果某种金属采用简单的焊接工艺就
❖ 对体积和重量有要求的焊接结构，设计中应选择比强 度较高的材料，如轻合金材料，以达到缩小体积、减 轻重量的目的。
❖ 对体积和重量无特殊要求的焊接结构，选用强度等级 较高的材料也有其技术经济意义，不仅可减轻结构自 重，节约大量钢材和焊接材料。
4）使用条件
工作温度、受载类别、工作环境等 一定工作环境和运行条件要求焊接结构必须具 有相应的使用性能，因此使用条件的苛刻程度 必然影响到某些金属的焊接性
焊接中,焊接接头中的各种物理化学反应是在 温度和化学成分都处于极不平衡的特定条件下 进行的，引起两方面的后果: 1.在焊接区内产生各种类型的缺陷，使焊接接 头丧失其连续性； 2.即使没有产生缺陷，也可能降低了某些必要 的性能，影响焊接结构的使用寿命。
因此，单从金属本身固有的基本成分和 性能，还不足以判断它在焊接时出现什 么问题，也不能直接表明焊后接头性能 是否满足使用要求。这样就要求人们从 焊接的角度来分析研究金属某些特有的 性能——焊接性。
影响焊缝金属化学成分和性能的主要方面
（2）影响工艺焊接性的因素
1）材料因素
母材或基本金属
焊接材料：焊条、焊丝、焊剂、 保护气体
• 由于这些材料在焊接时将直接参与熔池或半熔化区 的冶金反应过程，影响或决定接头的焊接质量，因 此是影响焊接性的首要因素。
2）工艺因素
焊接方法 焊接工艺措施
对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所 表现出来的焊接性有很大的差异。发展新的焊接方法和 新的工艺措施是改善工艺焊接性的重要途径。
在结构材料和焊接材料选择正确、结构设计合理的情况 下，工艺因素是对结构焊接质量起决定性作用的因素。
焊接方法对焊接性的影响主要有两个方面： • 焊接热源的特点：
各种焊接方法所采用的焊接热源在功率、能量密度、 最高加热温度等方面均不同，这可直接改变焊接热循 环的各项参数（如峰值温度、高温停留时间及相变区 的冷却速度等），从而影响接头的组织和性能。 • 对熔池和接头附近区域的保护：
❖冶金焊接性
冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度
具体来讲是指熔焊高温下的熔池金属与气相、熔渣等相 之间发生化学冶金反应所引起的焊接性变化。 这些冶金反应包括：合金元素的氧化、还原、蒸发；氧、 氢、氮等的溶解、析出对生成气孔或对焊缝性能的影响； 在焊缝结晶及冷却过程中，由于焊接熔池的化学成分、 凝固结晶条件以及接头区热胀冷缩和拘束应力等影响， 对裂纹，特别是热裂纹或冷裂纹的敏感性。
可获得优质焊接接头并且具有良好的使用性能或满足 技术条件的要求，就称其焊接性好；如果只有采用特 殊的焊接工艺才能不出缺陷，或者焊接热过程会使接 头热影响区性能显著变坏以至不能满足使用要求，则 称其焊接性差。
❖ 研究焊接性的目的：目的在于查明一定的材料在指定的
焊接工艺条件下可能出现的问题，以确定焊接工艺的合理性 或材料的改进方向。
例如结构刚度过大或过小，断面突然变化，焊接接头 的缺口效应，过大的焊缝体积以及过于密集的焊缝数 量，都会不同程度地引起应力集中，造成多向应力状 态而使结构或焊接接头脆断敏感性增加。因此，结构 设计因素也是影响焊接性的重要因素。
❖ 在设计焊接结构时，应尽量使接头处于刚度、拘束度 较小的状态，以便焊缝能较为自由地收缩，防止裂纹， 改善材料的焊接性。
2、焊接性的分类
❖ 焊接性
工艺焊接性：在一定焊接工艺条件
下，能否获得优质致密、无缺陷的焊 接接头的能力。
使用焊接性：焊接接头或整体结构
满足某种使用性能的程度。
（1）工艺焊接性的分类
对于熔焊来说，焊接过程一般包括冶金过程和热过程 这两个必不可少的过程。在焊接接头区域，冶金过程 主要影响焊缝金属的组织和性能，而热过程主要影响 热影响区的组织和性能。
第一章 异种金属的焊接性
【主要内容】 ➢ 焊接的基本理论基础； ➢ 典型弧焊、压力焊及钎焊的原理、方法及适用场 合； ➢ 常用金属材料焊接性、焊接工艺要点； ➢ 简单介绍粘接技术的一些概念、粘接原理、胶粘 剂及胶粘工艺。
第三节 金属的焊接性
❖ 在长期生产实践和科学研究的基础上，人们 发现，某些金属材料具有良好的性能（较高 的强度、塑性和耐蚀性等），是理想的结构 材料，但当人们利用这些材料制造焊接结构 时却发现，它们往往会在焊接结构实际的应 用中出现很多问题，这是为什么？
❖热焊接性
在焊接过程条件下，焊接热循环对HAZ组织性 能及产生缺陷的影响程度
评定被焊金属对热的敏感性，主要与被焊材质 及焊接工艺条件有关
（与焊缝金属不同，焊接时热影响区的化学成分一般不会
发生明显的变化，而且不能通过改变焊接材料来进行调整， 即使有些元素可以由熔池向熔合区或热影响区粗晶区扩散， 那也是很有限的。为了改善热焊接性，除了选择母材之外， 还要正确选定焊接方法和热输入。）
❖ 总之，焊接性与材料、设计、工艺和服役环 境等因素有密切关系，人们不可能脱离这些 因素而简单地认为某种材料的焊接性好或不 好，也不能只用某一种指标来概括某种材料 的焊接性。
3、焊接性分析方法 （1）从金属的wenku.baidu.com性分析焊接性
1）化学成分
碳当量法 钢材中的各种元素，碳对淬硬及冷裂影响最显著，
所以有人将钢材中各种元素的作用按照相当于若干含 碳量折合并迭加起来，求得所谓的“碳当量”(Ceq)， 以Ceq值的大小估价冷裂纹倾向的大小，认为Ceq值 越小，钢材的焊接性能越好 。