金属材料的焊接性
金属材料的焊接性能汇总
金属材料的焊接性能（2014.2.27）摘要：对各种常用金属材料的焊接性能进行研究，通过参考各类焊接丛书及焊接前辈多年的经验总结，对常用金属材料的焊接工艺可行性起指导作用。
关键词：碳当量；焊接性；焊接工艺参数；焊接接头1 前言随着中国特种设备制造业的不断发展，我们在制造产品时所用到的金属材料种类也在不断增加，相应地所必须掌握的各种金属材料的焊接性能也在不断研究和更新中，为了实际产品制造的焊接质量，熟悉金属材料的焊接性能，以制定正确的焊接工艺参数，从而获得优良的焊接接头起到至关重要的指导作用。
2 金属材料的焊接性能2.1 金属材料焊接性的定义及其影响因素2.1.1 金属材料焊接性的定义金属材料的焊接性是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的能力。
一种金属，如果能用较多普通又简便的焊接工艺获得优良的焊接接头，则认为这种金属具有良好的焊接性能金属材料焊接性一般分为工艺焊接性和使用焊接性两个方面。
工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优良，无缺陷焊接接头的能力。
它不是金属固有的性质，而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行的评定。
所以金属材料的工艺焊接性与焊接过程密切相关。
使用焊接性是指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。
使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计上提出的技术要求。
通常包括力学性能、抗低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。
例如我们常用的S30403，S31603不锈钢就具有优良的耐蚀性能，16MnDR，09MnNiDR低温钢也有具备良好的抗低温韧性性能。
从理论上，凡是在熔化状态下相互能形成固熔体或共晶的两种金属或合金，原则上都可以实现焊接，即具有所谓原则焊接性，又叫物理焊接性，然而，这种原则焊接性仅仅为材料实现焊接提供依据，并不等于该材料用任何焊接方法，都能获得满足使用性能要求的优质焊接接头。
金属材料的焊接性
普通低合金结构钢：
σs<400MPa ω(C)<0.4% 低强度普通低合金结构钢： 16Mn、09Mn2Si 焊接性良好。 高强度普通低合金结构钢： σs>400MPa ω(C)<0.4%~0.5%
15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV 焊接性较差。
焊前预热（150~250 ℃ ），焊后缓冷；选用低氢型焊条； 焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。
3. 高碳钢的焊接
高碳钢：C>0.60% 问题
ω(C)>0.60%
焊接性差。
焊缝区易产生热裂纹 热影响区易产生冷裂纹
措施 与中碳钢类似，采用较高的温度的焊前预热 （250~350 ℃ ），焊后缓冷。
避免选用高碳钢作为焊接结构件。
焊补
合金结构钢的焊接
合金结构钢 机械制造用结构钢 （调质钢、渗碳钢） 普通低合金结构钢 （压力容器、锅炉、桥梁、
氩弧焊、气焊、钎焊、碳弧焊。
2. 冷焊法
焊前不预热或低温预热（400 ℃）的焊补方法。 ①钢芯铸铁焊条： 适用于非加工表面的焊补 ②石墨化铸铁焊条： 适用于较大灰口铸铁件的焊补 焊缝性能与母材基本相同，具有良好的加工性 焊条
③铜基铸铁焊条： 主要用于一般铸铁件的焊补
抗裂性好，可进行机械加工。 ④镍基铸铁焊条： 主要用于重要件加工表面的焊补 具有良好的抗裂性与加工性 ⑤高钒铸铁焊条： 主要用于一般铸铁件的焊补 可进行机械加工、塑性和抗裂较好。
焊接性
3）焊件化学成分
4）工艺参数
3. 焊接性的评定方法
1）实验法
2）碳当量估算法 C — 影响最显著 — 基本元素
其它元素 — 折合成碳的相当含量对焊接性的影响
常用金属材料的焊接性
常用金属材料的焊接性焊接是指将两个或多个金属材料通过加热或施加压力等方式连接在一起的工艺。
常用的金属材料包括钢铁、铝、铜、镍、钛等。
这些金属材料在焊接时拥有不同的特性和焊接性能。
下面将针对常见金属材料的焊接性进行详细介绍。
1.钢铁焊接性钢铁是最常见的金属材料之一，其焊接性能较好。
在钢铁焊接中常用的方法包括电弧焊、气焊、激光焊等。
其中，电弧焊是最常见的焊接方法，在焊接钢铁时通常使用熔化电极和熔化极性相同的焊条。
钢铁的焊接性能取决于其成分、组织结构以及焊接方法等因素。
2.铝焊接性铝是一种常见的轻金属，其焊接性能较差。
由于铝的氧化膜容易形成，这会降低焊接接头的强度和质量。
为了提高铝的焊接性能，可以采用预处理、焊接保护气体等方法。
常见的铝焊接方法有气焊、TIG焊等。
在气焊中需要使用钡剂等预处理剂来清除氧化膜，而TIG焊则可以通过惰性气体的保护来减少氧化膜的生成。
3.铜焊接性铜是一种良好的导电材料，其焊接性能较好。
常见的铜焊接方法有气焊、TIG焊、电弧焊等。
在铜焊接中，氧化膜的清除很重要，可以使用钝化剂等预处理剂来清除氧化膜。
TIG焊和电弧焊是常用的铜焊接方法，可以通过选择合适的焊接材料和控制焊接参数来获得理想的焊接接头。
4.镍焊接性镍是一种耐腐蚀性较好的金属材料，其焊接性能较好。
常见的镍焊接方法有电弧焊、TIG焊等。
镍焊接时，需要注意选择合适的焊接材料和适当的焊接参数来获得理想的焊接接头。
在镍焊接中，尤其需要注意焊接电缆和接地端之间的电气连接，以避免电弧腐蚀。
5.钛焊接性钛是一种重要的结构材料，其焊接性能较好。
常用的钛焊接方法有电弧焊、激光焊等。
在钛焊接中，需要注意选择合适的焊接材料和适当的焊接参数，以避免产生气泡和裂纹等缺陷。
此外，钛焊接还需要进行保护气体的控制，以避免氧化等不良影响。
综上所述，常用金属材料的焊接性能因成分、组织结构以及焊接方法等因素的不同而有所差异。
了解和掌握这些材料的焊接性能对于实际应用和工程设计具有重要意义，能够确保焊接接头的质量和可靠性。
金属的焊接性
金属的焊接性一、金属焊接性1.概念：金属焊接性就是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：一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。
评价标准：如果某种金属采用简单的焊接工艺就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。
2.影响焊接性的因素1）材料因素材料是指用于制造结构的金属材料及焊接所消耗的材料。
前者称为母材或基本金属，即被焊金属。
后者称为焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。
材料因素包括化学成分、冶炼轧制状态、热处理状态、组织状态和力学性能等。
其中化学成分(包括杂质的分布与含量)是主要的影响因素。
碳对钢的焊接性影响最大。
含碳量越高，焊接热影响区的淬硬倾向越大，焊接裂纹的敏感性越大。
也就是说，含碳量越高焊接性越差。
除碳外钢中的一些杂质如氧、硫、磷、氢、氮以及合金钢中常用的合金元素锰、铬、钴、铜、硅、钼、钛、铌、钒、硼等都不同程度地增加了钢的淬硬倾向使焊接性变差。
若焊接材料选择不当或成分不合格，焊接时也会出现裂纹、气孔等缺陷，甚至会使接头的强度、塑性、耐蚀性等使用性能变差。
2）设计因素设计因素是指焊接结构在使用中的安全性不但受到材料的影响而且在很大程度上还受到结构形式的影响。
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。
3）工艺因素工艺因素包括施焊方法(如手工焊、埋弧焊、气体保护焊等)、焊接工艺(包括焊接规范参数、焊接材料、预热、后热、装配焊接顺序)和焊后热处理等。
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。
11-1金属的焊接性
工艺措施对防止焊接接头的缺陷也起到重要作用 焊前预热、焊后缓冷和消氢处理对防止热影响区的 淬硬变脆降低焊接应力防止裂纹是比较有效的措施。 构件类型方面： 焊接构件的结构设计会影响应力状态，从而影响焊接性。 接头处于刚度较小的状态，能自由收缩。可防止裂纹 注意避免缺口、截面突变、焊缝余高过大、交叉焊缝 不必增大焊件厚度和焊缝体积，否则产生多向应力。 使用条件方面： 高温工作时，易产生蠕变。 低温工作或冲击载荷时，容易发生脆性破坏。 在腐蚀介质下工作时，接头要求具有耐腐蚀性。
常用金属材料的焊接
目的与要求： ①掌握金属焊接性的含义、内容、影响因素。 ②掌握碳当量的含义、计算公式及评定方法。 重点： ①碳当量焊接性的含义、焊接性的评定方法及工艺的拟订。 ②掌握碳当量的含义、计算公式及评定方法。 难点： 焊接性能的影响因素及碳当量的计算公式和评定方法。
一、焊接性概念 金属的焊接性：指金属材料对焊接加工的适应性。也就是 说在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊 接接头的难易程度。 内容：包括接合性能和使用性能。 接合性能：在一定的焊接工艺条件下，一定的金属形成 焊接缺陷的敏感性。 使用性能：在一定的焊接工艺条件下，一定的金属的焊 接接头对使用要求的适应性。
同时具有预期的使用性能。
焊接性细分 工艺焊接性——金属材料对各种焊接方法的适应能力。 金属材料本身、焊接热源、工艺措施。 使用焊接性——焊接接头满足技术条件中所规定的使用 性能的能力。
焊接性还可以分为：冶金焊接性和热焊接性。
二、焊接性影响因素 主要有四个方面：材料方面、焊接方法及工艺方面、 构件类型方面、使用条件方面。 材料方面： 母材和焊接材料（如：焊条、焊丝、焊剂、保护气体等）。 母材的性质起决定性影响 焊接材料起关键性作用 如母材与焊接材料匹配不当时，就会造成焊缝金属的化 学成分不合格，力学性能和其他使用性能降低。 焊接方法及工艺方面： 焊接方法对焊接性的影响主要在两个方面 焊接热源的特点 影响热循环 对熔池和接头的保护 影响焊接冶金过程
金属材料的焊接性
第三节 金属材料的焊接性1. 焊接性的概念—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。
2．焊接性的评价1) 碳当量法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。
国际焊接学会推荐的碳当量(CE)公式为：％）＋＋＋＋＋＋＝10015)Cu ()Ni (5)V ()Mo ()Cr (6)Mn ()C ([CE ⨯ωωωωωωω 式中，ω(C)、ω(Mn)等－碳、锰等相应成分的质量分数(%)。
当CE<0.4％时，钢材的塑性良好，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CE 在0.4～0.6％时，钢材的塑性下降，淬硬倾向逐渐增加，焊接性较差。
焊前工件需适当预热，焊后注意缓冷，才能防止裂纹；当CE>0.6％时，钢材的塑性变差。
淬硬倾向和冷裂倾向大，焊接性更差。
工件必须预热到较高的温度，要采取减少焊接应力和防止开裂的技术措施，焊后还要进行适当的热处理。
2)冷裂纹敏感系数法 冷裂纹敏感系数的其计算式为：％＋＋＋＋＋＋＝100]60060]H [)B (510)V (15)Mo (60)Ni (20)Cu ()Mn ()Cr (30)Si ()C ([⨯++++h P W ωωωωωωωωω式中P W －冷裂纹敏感系数；h －板厚；[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。
3．低碳钢的焊接低碳钢的CE 小于0.4％，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，焊接性良好。
4．中、高碳钢的焊接中碳钢的CE 一般为0.4％～0.6％，随着CE 的增加，焊接性能逐渐变差。
高碳钢的CE 一般大于0.6％，焊接性能更差，这类钢的焊接—般只用于修补工作。
为了保证中、高碳钢焊件焊后不产生裂纹，并具有良好的力学性能，通常采取以下技术措施：1)焊前预热、焊后缓冷 焊前预热和焊后缓冷的主要目的是减小焊接前后的温差，降低冷却速度，减少焊接应力，从而防止焊接裂纹的产生。
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。
金属材料的焊接性
金属材料的焊接性金属材料的焊接性是指金属在焊接过程中的可焊性和焊接后的性能表现。
金属材料的焊接性直接影响着焊接工艺的选择和焊接接头的质量。
在工程实践中，对金属材料的焊接性有着深入的研究和探讨，以期能够实现高效、高质量的焊接工艺。
首先，金属材料的焊接性与金属的化学成分密切相关。
金属材料的化学成分对焊接性能有着直接的影响。
例如，铝合金的焊接性受到铝合金成分中镁含量的影响，镁含量较高的铝合金焊接性较好。
另外，焊接时还需考虑金属材料中的杂质元素对焊接性能的影响，一些杂质元素可能会导致焊接接头的裂纹和变形，因此在焊接过程中需要对金属材料的化学成分进行充分的了解和控制。
其次，金属材料的晶粒结构对焊接性能也有着重要的影响。
金属材料的晶粒结构决定了金属的塑性和韧性，从而影响了焊接接头的强度和韧性。
在焊接过程中，晶粒的再结晶和长大会改变金属材料的晶粒结构，从而影响焊接接头的性能。
因此，在焊接工艺中需要考虑金属材料的晶粒结构对焊接性能的影响，采取合适的焊接工艺控制晶粒的再结晶和长大，以提高焊接接头的性能。
此外，金属材料的热物理性能也是影响焊接性能的重要因素。
金属材料的热导率、线膨胀系数等热物理性能对焊接过程中的热变形和应力分布有着重要的影响。
在焊接过程中，需要考虑金属材料的热物理性能，选择合适的焊接工艺和焊接参数，以控制焊接过程中的热变形和应力，从而保证焊接接头的质量。
最后，金属材料的表面状态对焊接性能也有着重要的影响。
金属材料的表面状态包括氧化膜、油污等，这些表面污染物会影响焊接接头的质量。
在焊接前需要对金属材料的表面进行清洁和处理，以保证焊接接头的质量。
综上所述，金属材料的焊接性是一个综合性的问题，受到金属材料的化学成分、晶粒结构、热物理性能和表面状态等多方面因素的影响。
在实际的焊接工程中，需要充分考虑这些因素，选择合适的焊接工艺和焊接参数，以保证焊接接头的质量和性能。
只有深入研究金属材料的焊接性，才能实现高效、高质量的焊接工艺，满足工程实践的需求。
金属材料焊接性知识要点
金属材料焊接性知识要点1. 金属焊接性：指同质材料或异质材料在制造工艺条件下,能够形成完整接头并满足预期使用要求的能力;包括工艺焊接性和使用焊接性;2. 工艺焊接性：金属或材料在一定的焊接工艺条件下,能否获得优质致密无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头能力;3. 使用焊接性：指焊接接头和整体焊接结构满足各种性能的程度,包括常规的力学性能;4. 影响金属焊接性的因素：1、材料本因素2、设计因素3、工艺因素4、服役环境5. 评定焊接性的原则:1评定焊接接头中产生工艺缺陷的倾向,为制定合理的焊接工艺提供依据；2评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求;6. 实验方法应满足的原则：1可比性 2针对性 3再现性 4经济性7. 常用焊接性试验方法：A:斜Y坡口焊接裂纹试验法: 此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性; B:插销试验 C:压板对接焊接裂纹试验法 D:可调拘束裂纹试验法一问答：1、“小铁研”实验的目的是什么,适用于什么场合了解其主要实验步骤,分析影响实验结果稳定性的因素有哪些答：1、目的是用于评定用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性;评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性时,影响结果稳定因素焊接接头拘束度预热温度角变形和未焊透;一般认为低合金钢“小铁研实验”表面裂纹率小于20%时;用于一般焊接结构是安全的2、影响工艺焊接性的主要因素有哪些答：影响因素：1材料因素包括母材本身和使用的焊接材料,如焊条电弧焊的焊条、埋弧焊时的焊丝和焊剂、气体保护焊时的焊丝和保护气体等;2设计因素焊接接头的结构设计会影响应力状态,从而对焊接性产生影响;3工艺因素对于同一种母材,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;4服役环境焊接结构的服役环境多种多样,如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等都属于使用条件;3、举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好;答：金属材料使用焊接性能是指焊接接头或整体焊接结构满足技术条件所规定的各种使用性能主要包括常规的力学性能或特定工作条件下的使用性能,如低温韧性、断裂韧性、高温蠕变强度、持久强度、疲劳性能以及耐蚀性、耐磨性等;而工艺焊接性是指金属或材料在一定的焊接工艺条件下,能否获得优质致密、无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头的能力;比如低碳钢焊接性好,但其强度、硬度却没有高碳钢好;4、为什么可以用热影响区最高硬度来评价钢铁材料的焊接冷裂纹敏感性焊接工艺条件对热影响区最高硬度有什么影响答：因为1.冷裂纹主要产生在热影响区；2其直接评定的是冷裂纹产生三要素中最重要的,接头淬硬组织,所以可以近似用来评价冷裂纹;一般来说,焊接接头包括热影响区,它的硬度值相对于母材硬度值越高,证明焊接接头的韧性就越差,综合机械性能也就越差,容易出现脆化,断裂等危害;合理的焊接工艺条件就是减少这种硬度值的差异,保证焊接接头的使用性能;碳当量增大时,热影响区淬硬倾向随之提高,但并非始终保持线性关系;三合金结构钢的焊接低碳调质钢的焊接性分析低碳调质钢主要是作为高强度的焊接结构用钢,因此含碳量限制的较低,在合金成分的设计上考虑了焊接性的要求;低碳调质钢碳的质量分数不超过%,焊接性能远优于中碳调质钢;由于这类钢的焊接热影响区是低碳马氏体,马氏体转变温度Ms较高,所形成的马氏体具有“自回火”特性,使得焊接冷裂纹倾向比中碳调质钢小;低碳调质钢热影响区获得细小的低碳马氏体ML组织或下贝氏体B组织时,韧性良好,而韧性最佳的组织为ML与低温转变贝氏体组织B的混合组织下贝氏体的板条间结晶位相差较大,有效晶粒直径取决于板条宽度,比较微细,韧性良好,当ML与BL混合生成时,原奥氏体晶粒被先析出的B有效地分割,促使ML有更多的形核位置,且限制了ML的生长,因此ML+B混合组织有效晶粒最为细小; Ni是发展低温钢的一个重要元素;为了提高钢的低温性能,可加入Ni元素,形成含Ni的铁素体低温钢,如钢等在提高Ni的同时,应降低含碳量和严格限制S、P的含量及N、H、O的含量,防止产生时效脆性和回火脆性等;这类钢的热处理条件为正火、正火+回火和淬火+回火等;1在低温钢中由于含碳量和杂质S、P的含量控制的都很严格,所以液化裂纹在这类钢中不是很明显;2另一个问题是回火脆性,要控制焊后回火温度和冷却速度;低温钢焊接的工艺特点：除要防止出现裂纹外,关键是要保证焊缝和热影响区的低温韧性,这是制定低温钢焊接工艺的一个根本出发点;9Ni钢具有优良的低温韧性但用与9Ni钢相似的铁素体焊材时所得焊缝的韧性很差;这除了与铸态焊缝组织有关外,主要与焊缝中的含氧量有很大的关系;与9Ni钢同质的11Ni铁素体焊材,只有在钨极氩弧焊时才能获得良好的低温韧性;因为此时能使焊缝金属中氧的质量分数降低到与母材相同的%以下;二中碳调质钢的焊接性分析一焊缝中的热裂纹中碳调质钢含碳量及合金元素含量都较高,因此液-固相区间大,偏析也更严重,具有较大的热裂纹倾向;二冷裂纹中碳调质钢由于含碳量高,加入的合金元素多,淬硬倾向明显；由于M s点低,在低温下形成的马氏体一般难以产生自回火效应,冷裂倾向严重;三再热裂纹四热影响区的性能变化1、过热区的脆化1中碳调质钢由于含碳量高,加入的合金元素多,有相当大的淬硬性,因而在焊接过热区内容易产生硬脆的高碳马氏体,冷却速度越大,生成的高碳马氏体越多,脆化倾向越严重; 2即使大线能量也难以避免高碳M出现,反而会使M更粗大,更脆; 3一般采用小线能量,同时预热、缓冷和后热措施改善过热区性能;2、热影响区软化焊后不能进行调质处理时,需要考虑热影响区软化问题;调质钢的强度级别越高,软化问题越严重;软化程度和软化区的宽度与焊接线能量、焊接方法有很大关系;热源越集中的焊接方法,对减小软化越有利;三、中碳调质钢的焊接工艺特点1中碳调质钢一般在退火状态下焊接,焊后通过整体调质处理才能获得性能满足要求的均匀焊接接头; 2 时必须在调质后进行焊接时,热影响区性能恶化往往难以解决; 3 焊前所处的状态决定了焊接时出现问题的性质和采取的工艺措施;一：分析Q345钢的焊接性特点,给出相应的焊接材料及焊接工艺要求;答:Q345钢属于热轧钢,其碳当量小于％,焊接性良好,一般不需要预热和严格控制焊接热输入,从脆硬倾向上,Q345钢连续冷却时,珠光体转变右移,使快冷下的铁素体析出,剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体,而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向,Q345刚含碳量低含锰高,具有良好的抗热裂性能,在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹;被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化,韧性明显降低,Q345钢经过600℃×1h退火处理,韧性大幅提高,热应变脆化倾向明显减小;；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列;埋弧焊：焊剂SJ501,焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA;CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列;预热温度：100～150℃;焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火;电渣焊900～930℃正火,600～650℃回火二：Q345与Q390的焊接性有何差异Q345的焊接工艺是否适用于Q390的焊接,为什么答：Q345与Q390都属于热轧钢,化学成分基本相同,只是Q390的Mn含量高于Q345,从而使Q390的碳当量大于Q345,所以Q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345,其余的焊接性基本相同;Q345的焊接工艺不一定适用于Q390的焊接,因为Q390的碳当量较大,一级Q345的热输入较宽,有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大,过热区的脆化也变的严重;三：低合金高强钢焊接时选择焊接材料的原则是什么焊后热处理对焊接材料有什么影响答：选择原则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响;由于一般不进行焊后热处理,要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能;中碳调质钢,根据焊缝受力条件,性能要求及焊后热处理情况进行选择焊接材料,对于焊后需要进行处理的构件,焊缝金属的化学成分应与基体金属相近;5.分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题简述低碳调质钢的焊接工艺要点,典型的低碳调质钢如14MnMoNiB、HQ70、HQ80的焊接热输入应控制在什么范围在什么情况下采用预热措施,为什么有最低预热温度要求,如何确定最高预热温度;答：焊接时易发生脆化,焊接时由于热循环作用使热影响区强度和韧性下降;焊接工艺特点：焊后一般不需热处理,采用多道多层工艺,采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术;;典型的低碳调质钢的焊接热输入应控制在Wc％时不应提高冷速,Wc％时可提高冷速减小热输入焊接热输入应控制在小于481KJ/cm当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时,就必须采用预热措施,当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要,反而会使800～500℃的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度,使热影响区韧性下降,所以需要避免不必要的提高预热温度,包括屋间温度,因此有最低预热温度;通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值,然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑,是否需要采取预热和预热温度大小,包括最高预热温度;8同一牌号的中碳调质钢分别在调质状态和退火状态进行焊接时焊接工艺有什么差别为什么中碳调质钢一般不在退火的状态下进行焊接在调质状态下焊接：若为消除热影响区的淬硬区的淬硬组织和防止延迟裂纹产生,必须适当采用预热,层间温度控制,中间热处理,并焊后及时进行回火处理,若为减少热影响的软化,应采用热量集中,能量密度越大的方法越有利,而且焊接热输入越小越好;在退火状态下焊接：常用焊接方法均可,选择材料时,焊缝金属的调质处理规范应与母材的一致,主要合金也要与母材一致,在焊后调质的情况下,可采用很高的预热温度和层间温度以保证调质前不出现裂纹; 因为中碳调质钢淬透性、淬硬性大,在退火状态下焊接处理不当易产生延迟裂纹,一般要进行复杂的焊接工艺,采取预热、后热、回火及焊后热处理等辅助工艺才能保证接头使用性能;9. 低温钢用于-40度和常温下使用时在焊接工艺和材料上选择是否有所差别为什么答：低温钢为了保证焊接接头的低温脆化及热裂纹产生要求材料含杂质元素少,选择合适的焊材控制焊缝成分和组织形成细小的针状铁素体和少量合金碳化物,可保证低温下有一定的AK要求; 对其低温下的焊接工艺选择采用SMAW时用小的线能量焊接防止热影响区过热,产生WF 和粗大M,采用快速多道焊减少焊道过热;采用SAW时,可用振动电弧焊法防止生成柱状晶;10、分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同,二者的焊接性有何差别在制定焊接工艺时要注意什么问题答：热轧钢的强化方式有：1固溶强化,主要强化元素：Mn,Si;2细晶强化,主要强化元素：Nb,V;3沉淀强化,主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式焊接性：热轧钢含有少量的合金元素,碳当量较低冷裂纹倾向不大,正火钢含有合金元素较多,淬硬性有所增加,碳当量低冷裂纹倾向不大;热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化,韧性明显降低,而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶,抑制A长大及组织细化作用被削弱,粗晶区易出现粗大晶粒及上贝氏体、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大;制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接方法;11、低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢,他们的焊接热影响区脆化机制是否相同为什么低碳钢在调质状态下焊接可以保证焊接质量,而中碳调质钢一般要求焊后热处理答：低碳调质钢：在循环作用下,t8/5继续增加时,低碳钢调质钢发生脆化,原因是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成;中碳调质钢：由于含碳高合金元素也多,有相当大淬硬倾向,马氏体转变温度低,无自回火过程,因而在焊接热影响区易产生大量M组织大致脆化;低碳调质钢一般才用中、低热量对母材的作用而中碳钢打热量输入焊接在焊后进行及时的热处理能获得最佳性能焊接接头.12、珠光体耐热钢的焊接性特点与低碳调质钢有什么不同珠光体耐热钢选用焊接材料的原则与强度用钢有什么不同why答：珠光体耐热钢和低碳调质钢都存在冷裂纹,热影响区硬化脆化以及热处理或高温长期使用中的再热裂纹,但是低碳调质钢中对于高镍低锰类型的刚有一定的热裂纹倾向,而珠光体耐热钢当材料选择不当时才可能常产生热裂纹;珠光体耐热钢在选择材料上不仅有一定的强度还要考虑接头在高温下使用的原则,特别还要注意焊接材料的干燥性,因为珠光体耐热钢是在高温下使用有一定的强度要求;第四章不锈钢及耐热钢的焊接不锈钢：指在大气环境下及有侵蚀性化学介质中使用的钢;耐热钢：包括抗氧化钢和热强钢;抗氧化钢指在高温下具有抗氧化性能的钢,对高温强度要求不高; 热强钢：指在高温下即具有抗氧化能力,又要具有高温强度;热强性：指在高温下长时工作时对断裂的抗力持久强度,或在高温下长时工作时抗塑性变形的能力蠕变抗力;※部分概念：1．铬当量：在不锈钢成分与组织间关系的图中各形成铁素体的元素,按其作用的程度折算成Cr元素以Cr的作用系数为1的总和,即称为Cr当量;2．镍当量：不锈钢成分与组织间关系的图中各形成奥氏体的元素按其作用的程度,折算成Ni元素以Ni的作用系数为1的总和,即称为Ni当量;3. 4750 C脆化: 高铬铁素体不锈钢在400~540度范围内长期加热会出现这种脆性,由于其最敏感的温度在475度附近,故称475度脆性,此时钢的强度、硬度增加,而塑性、韧性明显下降;4.凝固模式：凝固模式首先指以何种初生相γ或δ开始结晶进行凝固过程,其次是指以何种相完成凝固过程;四种凝固模式：以δ相完成凝固过程,凝固模式以F表示；初生相为δ,然后依次发生包晶反应和共晶反应,凝固模式以FA表示；初生相为γ,然后依次发生包晶反应和共晶反应,凝固模式以AF表示；初生相为γ,直到凝固结束不再发生变化,用A表示凝固模式;5.应力腐蚀裂纹：在应力和腐蚀介质共同作用下,在低于材料屈服点和微弱的腐蚀介质中发生的开裂形式6. σ相脆化: σ相是一种脆硬而无磁性的金属间化合物相,具有变成分和复杂的晶体结构;25-20钢焊缝在800～875℃加热时,γ向σ转变非常激烈;在稳定的奥氏体钢焊缝中,可提高奥氏体化元素镍和氮,克服σ脆化;7、晶间腐蚀：在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象;8、贫铬机理：过饱和固溶的碳向晶粒边界扩散;与边界附近的铬形成铬的碳化物CR23C16或Fe、Cr C6并在晶界析出,由于碳比铬扩散的快的多,铬来不及从晶内补充到晶界附近,以至于邻近晶界的晶粒周边层Cr的质量分数低于12%,即所谓“贫铬”现象奥氏体钢产生热裂纹的原因1、奥氏体钢的导热系数小和线胀系数大,在焊接局部加热和冷却条件下,接头在冷却过程中可形成较大的拉应力;3、奥氏体钢及焊缝的合金组成复杂,不仅S、P、Sn、Sb之类会形成易溶液膜,一些合金元素因溶解度有限如Si、Nb,也可能形成易溶共晶;选择焊接材料注意问题：1、应坚持“适用性原则”;2、根据所选各焊接材料的具体成分来确定是否适用;3、考虑具体应用的焊接方法和工艺参数可能造成的熔合比大小;4、根据技术条件规定的全面焊接性要求来确定合金化程度5、不仅要重视焊缝金属合金系统,而且要注意具体合金成分在该合金系统中的作用；不仅考虑使用性能的要求,要考虑防止焊接缺陷的工艺焊接性要求;焊接工艺要点：134页1、合理选择焊接方法2、控制焊接参数3、接头设计合理性应给予足够的重视4、尽可能控制焊接工艺的稳定以保证焊缝金属成分稳定5、控制焊缝成形6、防止工件表面污染马氏体不锈钢焊前热处理和焊后热处理的特点：答：采用同质焊缝焊接马氏体不锈钢时,为防止接头形成冷裂纹,易采取预热措施;预热温度的选择与材料的厚度,填充金属的种类,焊接方法和接头的拘束度有关,其中与碳含量关系最大;马氏体不锈钢预热温度不宜过高,否者使奥氏体晶粒粗大,并且随冷却温度降低,还会形成粗大铁素体加晶界碳化物组织,使焊接接头塑性和强度均有所下降;焊后热处理的目的是降低焊缝和热影响区的硬度,改善其塑性和韧性,同时减少焊接残余应力; 焊后热处理必须严格限制焊件的温度,焊件焊后不可随意从焊接温度直接升温进行回火热处理;3. 18-8型不锈钢焊接接头区域在那些部位可能产生晶间腐蚀,是由于什么原因造成如何防止答：18-8型焊接接头有三个部位能出现腐蚀现象：{1}焊缝区晶间腐蚀产生原因根据贫铬理论,碳与晶界附近的Cr形成Cr23C6,并在在晶界析出,导致γ晶粒外层的含Cr量降低,形成贫Cr层,使得电极电位下降,当在腐蚀介质作用下,贫Cr层成为阴极,遭受电化学腐蚀；{2}热影响区敏化区晶间腐蚀是由于敏化区在高温时易析出铬的碳化物,形成贫Cr层,造成晶间腐蚀；{3}融合区晶间腐蚀{刀状腐蚀};只发生在焊Nb或Ti的18-8型钢的融合区,其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关,高温过热和中温敏化连过程依次作用是其产生的的必要条件; 防止方法：{1}控制焊缝金属化学成分,降低C%,加入稳定化元素Ti、Nb；{2}控制焊缝的组织形态,形成双向组织{γ+15%δ}；{3}控制敏化温度范围的停留时间；{4}焊后热处理：固溶处理,稳定化处理,消除应力处理;5. 奥氏体钢焊接时为什么常用“超合金化”焊接材料答：为提高奥氏体钢的耐点蚀性能,采用较母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”焊接材料;提高Ni含量,晶轴中Cr、Mo的负偏析显着减少,更有利于提高耐点蚀性能;6. 铁素体不锈钢焊接中容易出现什么问题焊条电弧焊和气体保护焊时如何选择焊接材料在焊接工艺上有什么特点答：易出现问题：{1}焊接接头的晶间腐蚀；{2}焊接接头的脆化①高温脆性②σ相脆化③475℃脆化; SMAW要求耐蚀性：选用同质的铁素体焊条和焊丝；要求抗氧化和要求提高焊缝塑性：选用A焊条和焊丝; CO2气保焊选用专用焊丝H08Cr20Ni15VNAl; 焊接工艺特点：{1}采用小的q/v,焊后快冷——控制晶粒长大；{2}采用预热措施,T℃<=300℃——接头保持一定ak；{3}焊后热处理,严格控制工艺——消除贫Cr区;{4}最大限度降低母材和焊缝杂质——防止475℃脆性产生；{5}根据使用性能要求不同,采用不同焊材和工艺方法;9. 双相不锈钢的成分和性能特点,与一般A不锈钢相比双相不锈钢的焊接性有何不同在焊接工艺上有什么特点答：双相不锈钢是在固溶体中F和A相各占一半,一般较少相的含量至少也要达到30%的不锈钢;这类钢综合了A不锈钢和F不锈钢的优点,具有良好的韧性、强度及优良的耐氧化物应力腐蚀性能; 与一般A不锈钢相比：{1}其凝固模式以F模式进行；{2}焊接接头具有优良的耐蚀性,耐氯化物SCC性能,耐晶间腐蚀性能,但抗H2S的SCC性能较差;{3}焊接接头的脆化是由于Cr的氮化物析出导致；{4}双相钢在一般情况下很少有冷裂纹,也不会产生热裂纹; 焊接工艺特点：{1}焊接材料应根据“适用性原则”,不同类型的双向钢所用焊材不能任意互换,可采取“适量”超合金化焊接材料；{2}控制焊接工艺参数,避免产生过热现象,可适当缓冷,以获得理想的δ/γ相比例；{3}A不锈钢的焊接注意点同样适合双相钢的焊接;10、不锈钢焊接时,为什么要控制焊缝中的含碳量如何控制焊缝中的含碳量答：焊缝中的含碳量易形成脆硬的淬火组织,降低焊缝的韧性,提高冷裂纹敏感性;碳容易和晶界附近的Cr结合形成Cr的碳化物Cr23C6,并在晶界析出,造成“贫Cr”现象,从而造成晶间腐蚀;选择含碳量低的焊条和母材,在焊条中加入Ti,Zr,Nb,V等强碳化物形成元素来降低和控制含氟中的含碳量;11、简述奥氏体不锈钢产生热裂纹的原因在母材和焊缝合金成分一定的条件下,焊接时应采取何种措施防止热裂纹答：产生原因：{1}奥氏体钢的热导率小,线膨胀系数大,在焊接局部加热和冷却条件下,接头在冷却过程中产生较大的拉应力；{2}奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织,有利于杂质偏析,而促使形成晶间液膜,显然易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织,有利于杂质偏析,而促使形成晶间液膜,显然易于促使产生凝固裂纹；{3}奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂,不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜,一些合金元素因溶解度有限{如Si、Nb},也易形成易溶共晶;防止方法：{1}严格控制有害杂质元素{S、P —可形成易溶液膜};{2}形成双向组织,以FA模式凝固,无热裂倾向；{3}适当调整合金成分：Ni<15%,适当提高铁素体化元素含量,使焊缝δ%提高,从而提高抗裂性；Ni>15%时,加入Mn、W、V、N和微量Zr、Ta、Re{<%}达到细化焊缝、净化晶界作用,以提高抗裂性；{4}选择合适的焊接工艺;12、何为“脆化现象”铁素体不锈钢焊接时有哪些脆化现象,各发生在什么温度区域如何避免答：“脆化现象”就是材料硬度高,但塑性和韧性差;现象：{1}高温脆性：在900~1000℃急冷至室温,焊接接HAZ的塑性和韧性下降;可重新加热到750~850℃,便可恢复其塑性;{2}σ相脆化：在570~820℃之间加热,可析出σ相;σ相析出与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温度、保温时间以及预先冷变形有关;加入Mn使σ相所需Cr的含量降低,Ni能使形成σ相所需温度提高;{3}475℃脆化：在400~500℃长期加热后可出现475℃脆性适当降低含Cr量,有利于减轻脆化,若出现475℃脆化通过焊后热处理来消除;。
第三章常用金属材料
第五节非铁金属及其合金的焊接
一,铜及铜合金的焊接
铜的导热性很高容易造成焊不透的缺陷. (1) 铜的导热性很高容易造成焊不透的缺陷. 焊前工件要预热,焊接中要选用较大的电流或火焰. 焊前工件要预热,焊接中要选用较大的电流或火焰. 焊接过程中极易引起开裂. (2) 焊接过程中极易引起开裂. 液态铜易氧化,铜的膨胀系数大, 液态铜易氧化,铜的膨胀系数大,冷却时收缩 率也大,容易产生较大的焊接应力. 率也大,容易产生较大的焊接应力. 容易在工件中形成气孔. (3) 容易在工件中形成气孔. 铜在液态时吸气性强. 铜在液态时吸气性强. 铜的电阻极小,不适于电阻焊. (4) 铜的电阻极小,不适于电阻焊. 某些铜合金比纯铜更容易氧化, (5) 某些铜合金比纯铜更容易氧化,使焊接的困难 增大. 增大.
第四节 铸铁的补焊
铸铁含碳量高,组织不均匀,塑性很低, 铸铁含碳量高,组织不均匀,塑性很低, 属于焊接性很差的材料. 属于焊接性很差的材料.因此不应用铸铁设计 和制造焊接构件. 和制造焊接构件. 铸铁的焊接特点: 铸铁的焊接特点:
熔合区易产生白口组织. (1) 熔合区易产生白口组织. 易产生裂纹. (2) 易产生裂纹. (3) 易产生气孔 铸铁的流动性好. (4) 铸铁的流动性好.
焊补前工件不预热或只进行 400℃ 以下的低温预热. 以下的低温预热.焊补时主要依靠焊条来调整焊缝的 化学成分以防止或减少白口组织和避免裂纹. 化学成分以防止或减少白口组织和避免裂纹.
优点: 优点: 冷焊法方便,灵活,生产率高,成本低,劳动条件好. 冷焊法方便,灵活,生产率高,成本低,劳动条件好. 缺点: 缺点: 焊接处切削加工性能较差. 焊接处切削加工性能较差. 应用: 应用: 生产中多用于焊补要求不高的铸件以及不允许高温预热 引起变形的铸件. 引起变形的铸件. 工艺: 工艺: 焊接时,应尽量采用小电流,短弧,窄焊缝,短焊道( 焊接时,应尽量采用小电流,短弧,窄焊缝,短焊道(每 段不大于50 mm),并在焊后及时锤击焊缝以松弛应力, ),并在焊后及时锤击焊缝以松弛应力 段不大于50 mm),并在焊后及时锤击焊缝以松弛应力,防止 焊后开裂. 焊后开裂.
金属材料焊接性
金属材料焊接性金属材料的焊接性是指金属在焊接过程中的熔化和凝固特性，以及焊接接头的性能表现。
金属材料的焊接性对于焊接工艺和焊接质量有着重要的影响，因此深入了解金属材料的焊接性是非常必要的。
首先，金属材料的焊接性受到金属成分的影响。
不同种类的金属材料，其成分差异很大，这就导致了它们在焊接过程中的熔化温度、熔化范围、凝固行为等方面存在着差异。
例如，碳素钢、不锈钢、铝合金等金属材料的焊接性能都有所不同，需要根据其成分特点选择合适的焊接方法和工艺参数。
其次，金属材料的焊接性还受到晶粒结构和组织性能的影响。
晶粒的大小和形状、晶界的特性、金属的晶格缺陷等因素都会对金属材料的焊接性产生影响。
通常情况下，晶粒细小、均匀分布的金属材料具有较好的焊接性能，而晶粒粗大、不均匀分布的金属材料则会导致焊接接头的强度和韧性下降。
另外，金属材料的焊接性还受到热影响区的形成和性能变化的影响。
在焊接过程中，热输入会导致焊接接头周围的金属发生显著的组织和性能变化，形成热影响区。
热影响区的形成会导致金属材料的硬化、脆化、晶粒长大等现象，从而影响焊接接头的性能。
此外，金属材料的焊接性还受到应力和变形的影响。
在焊接过程中，由于热应力和冷却收缩引起的残余应力会导致焊接接头产生变形和裂纹，从而影响焊接接头的性能。
因此，在焊接过程中需要采取相应的措施，如预热、焊接顺序、后热处理等，以减小应力和变形对焊接接头性能的影响。
综上所述，金属材料的焊接性受到多种因素的影响，包括金属成分、晶粒结构、热影响区、应力和变形等。
了解金属材料的焊接性对于选择合适的焊接方法和工艺参数，保证焊接接头的质量具有重要意义。
因此，在实际的焊接生产中，需要根据金属材料的特性和焊接要求，合理选择焊接材料、焊接工艺和焊接控制措施，以确保焊接接头具有良好的性能表现。
焊接第七章 金属材料焊接性分析方法
第二节 金属焊接性评定与试验
图7-2 试件的形状和尺寸
第二节 金属焊接性评定与试验
试验时按图7-2组装试件，先将两端的拘束焊缝焊好，再焊试验焊 缝。当采用焊条电弧焊时，试验焊缝按图7-3所示方法焊接。当采用焊 条自动送进装置焊接时，按图7-4所示进行。焊完的试件经在室温放置 24h后才能进行裂纹的检测和解剖。
第二节 金属焊接性评定与试验
2.直接试验法 在设定的焊接参数下按规定要求焊接工艺试板，然后通过试验
来检测焊接接头对裂纹、气孔、夹渣等缺陷的敏感性，以此来评定 焊接性，这种方法称为直接试验法。常用试验方法有斜Y形坡口焊 接裂纹试验方法、焊接热影响区最高硬度试验方法、插销试验等。
(1)斜Y形坡口焊接裂纹试验方法 这一方法广泛应用于评定碳 钢和低合金高强度钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。
(4)使用条件 焊接结构的使用条件是多种多样的，有的在高温 或低温下工作，有的在静载或动载条件下工作，有的则在腐蚀介质 中工作等。
第一节 金属的焊接性
综上所述，金属的焊接性与材料、工艺、结构、使用条件等密 切相关，所以不能脱离这些因素而单纯从材料本身的性能来评价焊 接性。此外，从上述分析也可以看出，很难用某一项技术指标概括 材料的焊接性，只有通过综合多方面的因素，才能分析焊接性问题。
第一节 金属的焊接性
(3)结构因素 焊接接头和结构设计会影响应力状态，从而对焊 接性也发生影响。
这里主要从结构的刚度、应力集中和多向应力等方面来考虑。 使焊接接头处于刚度较小的状态，能够自由收缩，有利于防止焊接 裂纹。缺口、截面突变、焊缝余高过大、交叉焊缝等容易引起应力 集中，要尽量避免。不必要地增大母材厚度或焊缝体积，会产生多 向应力，也应注意防止。
金属焊接性分5大类
金属焊接性分5大类金属材料在-定的焊接条件下，形成符合使用要求的完整的焊接接头的能力。
它是表征金属焊接难易的特性，也是金属材料的基本工艺特性之-。
影响焊接性的主要因素是金属材料的化学成分和组织，也与焊接工艺因素和使用条件密切相关。
研究焊接性对改进金属材料的焊接性能、研制新型焊接材料和促进焊接技术进步具有重要意义。
研究焊接性-般还涉及金属焊接热源、焊接热循环，焊接线能量，焊接熔池，焊接温度场，熔合线，焊缝区，热影响区，熔合比，熔焊稀释率，合金过渡系数，舍夫勒组织图，德龙组织图，以及各种评定焊接性的试验方法。
分类金属焊接性包括物理焊接性、工艺焊接性、冶金焊接性、热焊接性和使用焊接性。
物理焊接性从理论上讲，任何金属材料(包括纯金属和合金)，只要在高温熔化后能够共溶或形成共晶体，就可以用熔焊的方法进行焊接。
同种金属材料之间是完全可以进行焊接的，因此就可以称为具有焊接性。
而异种金属材料之间也可以通过添加过渡金属层的办法进行焊接。
这种单纯从物理结合的性质来分析的焊接性称为物理焊接性。
但由于物理焊接性没有考虑工艺条件和经济性，所以在实际生产中不-定行得通。
工艺焊接性联系工艺条件的焊接性。
研究金属的工艺焊接性，与焊接过程的工艺条件分不开。
以熔焊为例，焊接过程包括冶金过程和热过程。
在同-焊接接头上，冶金过程主要影响焊缝金属的性能，热过程主要影响近焊缝区金属的性能。
因此，可将工艺焊接性分为冶金焊接性和热焊接性加以分析。
468冶金焊接性在熔焊高温下，焊接熔池内液态金属与气、渣等相之间发生物理化学反应，以及凝固结晶中组织变化而形成具有-定使用性能的焊接接头的能材料性能力。
母材的化学成分是决定其冶金焊接性的主要因素。
对钢而言，含碳量越高，焊接性越差。
对钢内其他化学元素，可以通过碳当量(Ceq)来对其影响进行比较和估计。
国际焊接学会推荐的碳当量计算公式为：式中Ceq碳当量；C、Mn、Ni、Cr、Cu、V分别是碳、锰、镍、铬、铜、钒含量。
金属材料焊接性及试验方法
1.2 金属材料的焊接性试验方法
• 1.2.2金属材料焊接性的试验方法与选择原则 • 1.焊接性试验方法分类 • 金属材料焊接性试验的方法很多，根据试验内容和特点可以分为工艺
焊接性和使用焊接性两大方面的试验，每一方面又可分为直接法和间 接法两种类型。 • 直接法有两种情况:一种是模拟实际焊接条件，通过实际焊接过程考 查是否发生某种焊接缺陷或发生缺陷的严重程度，根据结果直接评价 材料焊接性;也可以通过试验确定出获得符合要求的焊接接头所需的 焊接条件，这种情况一般用于工艺焊接性试验。另一种情况是直接在 实际产品上进行焊接性试验。例如，压力容器的焊接试板主要用于使 用焊接性试验。
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1.1 金属材料的焊接性
• 不同板厚、不同接头形式或坡口形状其传热方向和传递速度不一样， 从而对熔池结晶方向和晶粒长大产生影响。结构的形状、板厚和焊缝 的布置等决定接头的刚度和拘束度，对接头的应力状态产生影响。不 良的结晶形态、严重的应力集中和过大的焊接应力是形成焊接裂纹的 基本条件。
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1.2 金属材料的焊接性试验方法
• 间接法一般不需要焊接，只需对产品使用的材料做化学成分、金相组 织、力学性能的试验，并进行分析与测定，根据结果和经验推测材料 的焊接性。
• 金属材料焊接性试验方法分类见表1-1。 • 2.焊接性试验方法的选择原则 • 选择焊接性试验方法时一般应遵循下列原则。 • (1)针对性所选择的试验方法，其试验条件要尽量与实际焊接时的条
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1.2 金属材料的焊接性试验方法
• 1.2.4金属材料工艺焊接性试验方法
• 一、斜Y形坡口焊接裂纹试验法 • 这是一种在工程上广泛应用的试验方法。该试验广泛应用于评定碳钢
常用金属材料的焊接性
当 CE=0.4~0.6%时， 塑性下降，淬硬及冷裂倾向明显， 焊接性较差。
焊前适当预热，焊后缓慢冷却。
当 CE＞0.6%时， 塑性较差。 淬硬和冷裂倾向严重， 焊接性很差，
焊前需要高温预热， 焊接时要采取减少焊接应力和防止裂纹的工艺措施， 焊后需要进行适当热处理等。
3、碳钢的焊接性 （1）低碳钢的焊接：C＜0.25%， 塑性好，无淬硬倾向，焊接性好，
无需任何工艺措施，适于各种方法。 （2）中碳钢的焊接： C=0.25-0.6%， 淬火钢，焊接性由良好→差。
焊缝及热影响区易产生气孔、裂纹。 工艺措施： ①焊前预热（150~250 ℃ ）， 焊后缓冷并去应力回火。 ②焊件开坡口， 且采用细焊条、小电流、多层焊。 ③选用塑、韧性好的低氢型焊条， 提高焊缝塑性，防止裂纹。
（3）高碳钢的焊接： 含碳量高，导热性差，淬硬倾向大， 一般不用于制造焊接结构， 仅对损坏的机件进行焊补。 焊补时也要采取与中碳钢类似的工艺措施，以避免产生裂纹。
4、低合金结构钢的焊接性 普低钢的焊接性与低碳钢类似， 但σb↑→焊接性↓
低强度普低钢：σs＜400MPa， CE ＜0.4%， 焊接性良好， 无需工艺措施。 如：16Mn、9Mn2。
（2）铸铁焊补方法 ①热焊法： 焊前将焊件整体或局部预热至600~700℃并施焊，焊后缓冷。 用于形状复杂，焊后需要机械加工的重要件。 如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等。
5、铸铁的焊补 ②冷焊法：焊前不预热或低温预热（400 ℃）的焊补方法。用于易变形件焊补。 冷焊法主要依靠焊条来调整焊缝的化学成分，增强焊缝的石墨化能力， 以防止或减少白口和裂纹的产生：
常用金属材料的焊接性
1、焊接性概念
焊接方法、材料、焊接规范、结 构型式、预热及热处理等。
常用金属材料的焊接
焊条选择 焊接中碳钢焊件，应选用抗裂能力较强的低氢型焊条： 要求焊缝与工件材料等强度时，可根据钢材强度选用E5016(J506)、E5015(J507)、E6016－D1(J606)、E6015－D1(J607)焊条。 若不要求等强度时，可选用E4315 (J427)型强度低些的焊条，以提高焊缝的塑性。 不论用哪种焊条焊接中碳钢件，均应选用细焊条、小电流，开坡口进行多层焊，以防止工件材料过多地熔人焊缝，同时减小焊接热影响区的宽度。
根据低合金结构钢的焊接特点，生产中可分别采取以下措施进行焊接。 对于强度级别高的低合金结构钢件： 焊前一般均需预热。 焊接时，应调整焊接参数，以控制热影响的冷却速度不宜过快。 焊后还应进行热处理以消除内应力。不能立即热处理时，可先进行消氢处理，即焊后立即将工件加热到200～350℃，保温2～6 h，以加速氢扩散逸出，防止产生因氢引起的冷裂纹。
第四节 铸铁的补焊
铸铁含碳量高，组织不均匀，塑性很低，属于焊接性很差的材料。因此不应用铸铁设计和制造焊接构件。 但铸铁件常出现铸造缺陷，铸铁零件在使用过程中有时会发生局部损坏或断裂，用焊接手段将其修复，经济效益是很大的。 所以，铸铁的焊接主要是焊补工作。
第三章 常用金属材料的焊接
金属材料的焊接性 碳钢的焊接 合金结构钢的焊接 铸铁的补焊 非铁金属及其合金的焊接
金属焊接性与焊接方法
金属焊接性与焊接方法
1.熔点合适：熔点较低的金属焊接性能更好，因为熔点过高会导致焊
接过程中易出现脆性断裂。
2.密度合适：焊接性能也与金属的密度有关，密度过大或过小的金属
在焊接过程中容易出现裂纹和气孔。
3.化学稳定性好：金属焊接过程中容易受到外界氧气、水分等环境的
影响，化学稳定性好的金属焊接性能更好。
4.冶金性能好：金属的冶金性能直接影响焊接性能，冶金性能好的金
属焊接性能也较好。
根据金属焊接性能的不同，可以采用不同的焊接方法。
下面介绍几种
常见的焊接方法：
1.电弧焊：电弧焊是利用电弧热的高温作用将金属熔化并连接在一起
的方法。
常见的电弧焊有手工电弧焊、气体保护电弧焊、埋弧焊等。
2.气体焊接：气体焊接是利用气体燃料产生的火焰对金属进行加热并
熔化的方法。
常见的气体焊接有氧吹焊、乙炔焊接等。
3.点焊：点焊是利用电阻加热原理将两个金属件按一定顺序压在一起，通过电流通过的方式加热并连接在一起的方法。
4.TIG焊：TIG焊是利用非消耗性钨极和保护气体进行的电弧焊接方法。
常用于焊接高质量的非铁金属，如钛、铬、镍等材料。
5.MIG/MAG焊：MIG焊和MAG焊是利用金属惰性气体或活性气体的保
护下，通过连续给丝焊条提供电弧热源的焊接方法。
此外，还有激光焊接、电阻焊接、摩擦焊接等多种焊接方法可供选择，根据具体需求选择合适的焊接方法。
总之，金属焊接性与焊接方法是金属加工领域中至关重要的一部分。
了解金属焊接性的特点，并选择合适的焊接方法，能够提高焊接效率和质量，为金属加工提供更多可能性。
金属材料的焊接性
第二节 碳钢的焊接
一、低碳钢的焊接 含碳量不大于0.25%，塑性好，一般没有淬硬倾向，
对焊接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢时，不 需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后也不需要进行 热处理（电渣焊除外）。 低碳钢工件用手工电弧焊时一般采用J422或J427焊条， 埋弧自动焊时一般用H08A或H08MnA+焊剂431。 二、中、高碳钢的焊接： 中碳钢：C：0.25~0.6。 （1）热影响区易产生淬硬组织和冷裂缝：
（2）板厚在3-10mm，焊缝短应用CO2焊，焊缝长应 用埋弧焊。
（3）板厚大于35mm，应用电渣焊。
3、焊接铝和铜合金时，应用氩弧焊。
4、焊接超薄材料、难熔金属或活泼金属时，应用 等离子弧焊、电子束焊或激光焊，也可采用超声波 焊。
5、焊接多层复合板时，应采用扩散焊或爆炸焊。
三、焊接接头工艺设计
1、焊缝的布置 （1）焊缝应尽可能分散。
（2）焊缝的位置应尽可能对称分布。
（3）焊缝应尽可能避开最大应力和应力集 中的位置。
（4）焊缝应尽量避开 （5）应便于焊接操作。
机械加工表面。
2、接头形式的选择与设计 （1）焊接碳钢和低合金钢的接头形式
2、接头形式的选择与设计 （1）焊接碳钢和低合金钢的接头形 式
铜及铜合金可用氩弧焊、气焊、氩弧焊、钎焊 等方法进行焊接。
采用氩弧焊是保证紫铜和青铜焊接质量的有效 方法。
气焊紫铜及青铜时应采用严格的中性焰。 黄铜的焊接，目前最常用的焊接方法仍是气焊， 一般用轻微的氧化焰，采用含硅的焊丝。
二、铝及铝合金的焊接 铝及铝合金的焊接也比较困难，其焊接特点是：
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第三节 金属材料的焊接性
1. 焊接性的概念
—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。
2．焊接性的评价
1) 碳当量法
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。
国际焊接学会推荐的碳当量(CE)公式为：
％）＋＋＋＋＋＋＝10015
)Cu ()Ni (5)V ()Mo ()Cr (6)Mn ()C ([CE ⨯ωωωωωωω 式中，ω(C)、ω(Mn)等－碳、锰等相应成分的质量分数(%)。
当CE<0.4％时，钢材的塑性良好，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CE 在0.4～0.6％时，钢材的塑性下降，淬硬倾向逐渐增加，焊接性较差。
焊前工件需适当预热，焊后注意缓冷，才能防止裂纹；当CE>0.6％时，钢材的塑性变差。
淬硬倾向和冷裂倾向大，焊接性更差。
工件必须预热到较高的温度，要采取减少焊接应力和防止开裂的技术措施，焊后还要进行适当的热处理。
2)冷裂纹敏感系数法 冷裂纹敏感系数的其计算式为：
％＋＋＋＋＋＋＝100]600
60]H [)B (510)
V (15)
Mo (60)
Ni (20)
Cu ()Mn ()Cr (30)
Si ()C ([⨯++++h P W ωωωωωωωωω
式中P W －冷裂纹敏感系数；h －板厚；[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。
3．低碳钢的焊接
低碳钢的CE 小于0.4％，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，焊接性良好。
4．中、高碳钢的焊接
中碳钢的CE 一般为0.4％～0.6％，随着CE 的增加，焊接性能逐渐变差。
高碳钢的CE 一般大于0.6％，焊接性能更差，这类钢的焊接—般只用于修补工作。
为了保证中、高碳钢焊件焊后不产生裂纹，并具有良好的力学性能，通常采取以下技术措施：
1)焊前预热、焊后缓冷 焊前预热和焊后缓冷的主要目的是减小焊接前后的温差，降低冷却速度，减少焊接应力，从而防止焊接裂纹的产生。
预热温度取决于焊件的含碳量、焊件的厚度、焊条类型和焊接规范。
2)尽量选用抗裂性好的碱性低氢焊条，也可选用比母材强度等级低一些的焊条，以提高焊缝的塑性。
当不能预热时，也可采用塑性好、抗裂性好的不锈钢焊条。
3)选择合适的焊接方法和规范，降低焊件冷却速度。
5. 普通低合金钢的焊接
屈服强度294～392MPa的普通低合金钢，其CE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湿度进行考虑。
焊接16Mn钢的预热条件如表6- 1所示。
强度等级较高的低合金钢，其CE=0.4~0.6%，有一定的淬硬倾向，焊接性较差。
应采取的技术措施是：
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，仔细清理焊件坡口附近的油、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。
表6- 1焊接16Mn钢的预热条件
6. 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，几乎所有的熔化焊方法都可采用。
焊接时，一般不需要采取特殊措施，主要应防止晶界腐蚀和热裂纹。
奥氏体不锈钢由于本身导热系数小，线膨胀系数大，焊接条件下会形成较大拉应力，同时晶界处可能形成低熔点共晶，导致焊接时容易出现热裂纹。
因此，为了防止焊接接头热裂纹，一般应采用小电流、快速焊，不横向摆动，以减少母材向熔池的过渡。
7. 铸铁的焊补
铸铁焊补的主要困难是：焊接接头易产生白口组织，硬度很高，焊后很难进行机械加工；焊接接头易产生裂纹，铸铁焊补时，其危害性比形成白口组织大；铸铁含碳量高，焊接过程中熔池中碳和氧发生反应，生成大量CO气体，若来不及从熔池中逸出而存留在焊缝中，焊缝中易出现气孔。
铸铁的焊补，一般采用气焊、焊条电弧焊，对焊接接头强度要求不高时，也可采用钎焊。
铸铁的焊补过程根据焊前是否预热，可分为热焊和冷焊两类。
8. 铝及铝合金的焊接
铝及铝合金焊接的困难主要是铝容易氧化成Al2O3。
此外，铝及铝合金液态时能吸收大量的氢气，但在固态几乎不溶解氢，熔入液态铝中的氢大量析出，使焊缝易产生气孔；铝的热导率为钢的4倍，焊接时，热量散失快，需要能量大或密集的热源，同时铝的线膨胀系数为钢的2倍，凝固时收缩率达6.5％，易产生焊接应力与变形，并可能产生裂纹；铝及铝合金从固态转变为液态时，无塑性过程及颜色的变化，因此，焊接操作时，很容易造成温度过高、焊缝塌陷、烧穿等缺陷。
铝和铝合金的焊接常用氩弧焊、气焊、电阻焊和钎焊等方法。
铝及铝合金的焊接无论采用哪种焊接方法，焊前都必须进行氧化膜和油污的清理。
7. 铜及铜合金的焊接
铜及铜合金焊接性较差，焊接接头的各种性能一般均低于母材。
铜及铜合金焊接的主要困难是：铜及铜合金的导热性很强，焊接时热量很快从加热区传导出去，导致焊件温度难以升高，金属难以熔化，以致填充金属与母材不能很好的熔合；铜及铜合金的线膨胀系数及收缩率都较大，并且由于导热性好，而使焊接热影响区变宽，导致焊件易产生变形；另外，铜及铜合金在高温液态下极易氧化，生成的氧化铜与铜形成易熔共晶体沿晶界分布，使焊缝的塑性和韧度显著下降，易引起热裂纹；铜在液态时能溶解大量氢，而凝固时，溶解度急剧下降，焊接熔池中的氢气来不及析出，在焊缝中形成气孔。
同时，以溶解状态残留在固态金属中的氢与氧化亚铜发生反应，析出水蒸汽，而水蒸汽不溶于铜，但以很高的压力状态分布在显微空隙中导致裂缝产生所谓氢脆现象。
目前焊接铜及其合金较理想的方法是氩弧焊。
对质量要求不高时，也常采用气焊，焊条电弧焊和钎焊等。