金属焊接性与焊接方法
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第六章 金 属 焊 接 性
纯铝焊接：气焊热源温度低、热量分散、保 护不良→难以避免气孔、未焊透等缺陷→焊接性 很差；氩弧焊→焊接性良好→焊接接头质量满足 性能要求。 过热敏感的低合金高强钢：为了降低焊接线 能量，避免过热，可采用电子束焊、等离子焊和 脉冲电弧焊等 铸铁：防止产生白口，加大线能量，减缓冷 却速度，宜采用电渣焊、气焊等，焊接热源分散， 功率密度低，冷却慢
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第六章 金 属 焊 接 性
（3）结构因素 焊接接头的刚度、应力集中和多轴应力等，在 拘束尽量小的条件下焊件
（4）使用条件 焊接结构必需符合使用条件的要求。 载荷性质、工作温度、介质性质 极端条件下的焊接：腐蚀环境（海洋平台）， 高温环境（汽轮机、发电机），低温环境（低温设 施），辐射环境（核设施），等
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第六章 金 属 焊 接 性
（三）使用焊接性 使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足各
种使用性能的程度，其中包括常规的力学性能， 低温韧性，高温蠕变，疲劳性能，持久强度，以 及抗腐蚀性和耐磨性等。
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（四）、焊接性评价标准 焊缝及HAZ产生裂纹的敏感性如何 焊缝及HAZ产生气孔的敏感性如何 焊接热循环对HAZ组织结构的影响
13
第六章 金 属 焊 接 性
2）焊接冷裂纹敏感系数
除碳当量外，考虑到焊缝含氢量和接头拘束度
2.利用物理性能分析
金属的熔点、导热系数、密度、线胀系数、热 容量等因素、都对热循环、熔化、结晶、相变等过 程产生影响
3.利用化学性能分析
铝、钛合金与氧的亲和力较强，在焊接高温下 极易氧化因而需要采取较可靠的保护方法，如：惰 性气体保护焊，真空中焊接等
极差 （只焊补）
焊弧焊、 气焊（薄壁）
重要件、复杂件 焊前 预热，焊后缓冷
11
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第六章 金 属 焊 接 性
二、如何分析金属的焊接性
（一）从金属的特性分析焊接性 1.化学成分 1）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。
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第六章 金 属 焊 接 性
4.利用合金相图分析 主要是分析热裂纹倾向。依照成分范围，查
找相图，可知道结晶范围，脆性温度区间的大小 ，是否形成低熔点共晶物，形成何组织等 5.利用CCT图或SHCCT图分析
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第六章 金 属 焊 接 性
（二）从焊接工艺条件分析焊接性 1.热源特点
各种焊接方法所采用的热源在功率、能 量密度、最高加热温度等方面有很大的差别 ，使金属在不同工艺条件下焊接时显示出不 同的焊接性 2.保护方法
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常用金属材料的焊接性能
材料种类 低碳钢
焊接性 良好
低合金结 构钢
低强度 高强度
良好 较差
中碳钢
较差
高碳钢
很差
主要焊法
所有方法
焊弧、埋弧、 电渣、CO2
焊弧、埋弧、 电渣、Ar+CO2 焊弧、埋弧、
气焊等 焊弧、埋弧、
气焊等
工艺措施
一般不需，只有焊 厚大构件或在0℃以下 低温环境中焊接时，应
适当预热
保护方法是否恰当也会影响金属焊接性的 效果
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第六章 金 属 焊 接 性
3.热循环的控制 正确选择焊接工艺规范控制焊接热循环 预热、缓冷、层间温度改变焊接性
4.其它工艺因素 彻底清理坡口及其附近 焊接材料处理、烘干、除锈、保护气体要提纯 、去杂质后使用 合理安排焊接顺序 正确制定焊接规范
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第六章 金 属 焊 接 性
焊前需预热，重要件焊 后去应力退火
焊前预热， 焊后缓冷
焊前预热， 焊后缓冷并热处理
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材料种类
不锈 钢
奥氏体 马氏体 铁素体
铜、铝、钛 等有色金属
焊接性 良好 较差
较差
主要焊法
（续表） 工艺措施
氩弧焊、 焊弧、埋弧
不需
焊前预热，焊后缓冷 ，有时需热处理
氩弧焊、气焊、 电阻焊、钎焊
厚板需焊前预热
铸铁
三、焊接性试验
（一）试验内容 1、焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力 2、焊缝及HAZ区抵抗产生冷裂纹的能力 3、焊接接头金属抗脆性转变能力 4、焊接接头的使用性能
（二）焊接性试验方法 模拟类方法，实焊类方法，理论计算类方法
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（三） 焊接性评定及试验方法
1、间接评定
1）、碳当量方法
碳当量越小，焊接性越好
焊接性不良
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第六章 金 属 焊 接 性
工艺焊接性包括冶金焊接性与热焊接性 （1）冶金焊接性 冶金焊接性是指冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影 响程度，它包括合金元素的氧化、还原、蒸发、氢、氧 、氮的溶解，对气孔、夹杂、裂纹等缺陷的敏感性。 （2）热焊接性 热焊接性是指焊接热过程对焊接热影响区组织性能及 产生缺陷的影响程度，它用于评定被焊金属对热作用的 敏感性。
目的：评价低合金钢冷裂纹敏感性 A、国际焊接学会（IIW）推荐： CE＝C＋Mn/6＋（Ni＋Cu）/15＋（Cr＋Mo＋V）/5（%） 适用对象：中、高强度的非调质低合金高强钢（σb=500-900MPa） 对 δ<20mm的钢材 ： CE＜0.4%时，钢材的淬硬性不大，焊接性良好，焊前不需要预热 CE＝0.4-0.6%时，钢材易于淬硬，需预热，预热温度70-200℃； CE＞0.6%时，钢材的淬硬倾向大，焊接性差。
第一节：焊接性与焊接性试验 第二节：合金钢的焊接 第三节：异种钢焊接问题 第四节：焊接方法特点
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§1-1 金属焊接性概念
1、金属焊接性概念 金属材料在限定的施工条件下
，焊接成规定设计要求的构件，并 满足预定服役要求的能力。 GB/T3375-94《焊接术语 》
它包括两方面的内容： A、结合性能：即在一定的焊接工艺条件下，被焊金属形成
焊接缺陷（裂纹、夹渣、气孔等）的敏感性； B、使用性能：即在一定的焊接工艺条件下，被焊金属的焊
接接头对使用性能要求的适应性。 好焊与不好焊的问题
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第六百度文库 金 属 焊 接 性
（二）工艺焊接性 材料具有一定的焊接性，但不一定能够形成
一个真正能用的焊接接头，要考虑工艺焊接性。 即实际工艺的可行性。
理论上具有焊接性，但实际实施非常困难，需 要复杂的苛刻的施工条件才能完成焊接施工；或 者即使完成焊接施工，焊接接头质量（使用性能） 也不能保证。
工艺焊接性
焊接接头满足规定性能的可能性 ——使用焊接性
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第六章 金 属 焊 接 性
（五）、影响焊接性的因素
（1）材料因素 焊接金属、焊接材料（焊条、焊丝、焊剂、保护
气体）所有材料→影响熔池冶金和结晶过程，焊接 金属主要影响焊接HAZ区性能
（2）工艺因素 同一材料，不同的方法→不同的焊接性 焊前预热、焊后热处理 焊条焊剂的烘干，坡口清理等：严格按规范执 行
第六章 金 属 焊 接 性
纯铝焊接：气焊热源温度低、热量分散、保 护不良→难以避免气孔、未焊透等缺陷→焊接性 很差；氩弧焊→焊接性良好→焊接接头质量满足 性能要求。 过热敏感的低合金高强钢：为了降低焊接线 能量，避免过热，可采用电子束焊、等离子焊和 脉冲电弧焊等 铸铁：防止产生白口，加大线能量，减缓冷 却速度，宜采用电渣焊、气焊等，焊接热源分散， 功率密度低，冷却慢
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第六章 金 属 焊 接 性
（3）结构因素 焊接接头的刚度、应力集中和多轴应力等，在 拘束尽量小的条件下焊件
（4）使用条件 焊接结构必需符合使用条件的要求。 载荷性质、工作温度、介质性质 极端条件下的焊接：腐蚀环境（海洋平台）， 高温环境（汽轮机、发电机），低温环境（低温设 施），辐射环境（核设施），等
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第六章 金 属 焊 接 性
（三）使用焊接性 使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足各
种使用性能的程度，其中包括常规的力学性能， 低温韧性，高温蠕变，疲劳性能，持久强度，以 及抗腐蚀性和耐磨性等。
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（四）、焊接性评价标准 焊缝及HAZ产生裂纹的敏感性如何 焊缝及HAZ产生气孔的敏感性如何 焊接热循环对HAZ组织结构的影响
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第六章 金 属 焊 接 性
2）焊接冷裂纹敏感系数
除碳当量外，考虑到焊缝含氢量和接头拘束度
2.利用物理性能分析
金属的熔点、导热系数、密度、线胀系数、热 容量等因素、都对热循环、熔化、结晶、相变等过 程产生影响
3.利用化学性能分析
铝、钛合金与氧的亲和力较强，在焊接高温下 极易氧化因而需要采取较可靠的保护方法，如：惰 性气体保护焊，真空中焊接等
极差 （只焊补）
焊弧焊、 气焊（薄壁）
重要件、复杂件 焊前 预热，焊后缓冷
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第六章 金 属 焊 接 性
二、如何分析金属的焊接性
（一）从金属的特性分析焊接性 1.化学成分 1）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。
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第六章 金 属 焊 接 性
4.利用合金相图分析 主要是分析热裂纹倾向。依照成分范围，查
找相图，可知道结晶范围，脆性温度区间的大小 ，是否形成低熔点共晶物，形成何组织等 5.利用CCT图或SHCCT图分析
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第六章 金 属 焊 接 性
（二）从焊接工艺条件分析焊接性 1.热源特点
各种焊接方法所采用的热源在功率、能 量密度、最高加热温度等方面有很大的差别 ，使金属在不同工艺条件下焊接时显示出不 同的焊接性 2.保护方法
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常用金属材料的焊接性能
材料种类 低碳钢
焊接性 良好
低合金结 构钢
低强度 高强度
良好 较差
中碳钢
较差
高碳钢
很差
主要焊法
所有方法
焊弧、埋弧、 电渣、CO2
焊弧、埋弧、 电渣、Ar+CO2 焊弧、埋弧、
气焊等 焊弧、埋弧、
气焊等
工艺措施
一般不需，只有焊 厚大构件或在0℃以下 低温环境中焊接时，应
适当预热
保护方法是否恰当也会影响金属焊接性的 效果
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第六章 金 属 焊 接 性
3.热循环的控制 正确选择焊接工艺规范控制焊接热循环 预热、缓冷、层间温度改变焊接性
4.其它工艺因素 彻底清理坡口及其附近 焊接材料处理、烘干、除锈、保护气体要提纯 、去杂质后使用 合理安排焊接顺序 正确制定焊接规范
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第六章 金 属 焊 接 性
焊前需预热，重要件焊 后去应力退火
焊前预热， 焊后缓冷
焊前预热， 焊后缓冷并热处理
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材料种类
不锈 钢
奥氏体 马氏体 铁素体
铜、铝、钛 等有色金属
焊接性 良好 较差
较差
主要焊法
（续表） 工艺措施
氩弧焊、 焊弧、埋弧
不需
焊前预热，焊后缓冷 ，有时需热处理
氩弧焊、气焊、 电阻焊、钎焊
厚板需焊前预热
铸铁
三、焊接性试验
（一）试验内容 1、焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力 2、焊缝及HAZ区抵抗产生冷裂纹的能力 3、焊接接头金属抗脆性转变能力 4、焊接接头的使用性能
（二）焊接性试验方法 模拟类方法，实焊类方法，理论计算类方法
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（三） 焊接性评定及试验方法
1、间接评定
1）、碳当量方法
碳当量越小，焊接性越好
焊接性不良
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第六章 金 属 焊 接 性
工艺焊接性包括冶金焊接性与热焊接性 （1）冶金焊接性 冶金焊接性是指冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影 响程度，它包括合金元素的氧化、还原、蒸发、氢、氧 、氮的溶解，对气孔、夹杂、裂纹等缺陷的敏感性。 （2）热焊接性 热焊接性是指焊接热过程对焊接热影响区组织性能及 产生缺陷的影响程度，它用于评定被焊金属对热作用的 敏感性。
目的：评价低合金钢冷裂纹敏感性 A、国际焊接学会（IIW）推荐： CE＝C＋Mn/6＋（Ni＋Cu）/15＋（Cr＋Mo＋V）/5（%） 适用对象：中、高强度的非调质低合金高强钢（σb=500-900MPa） 对 δ<20mm的钢材 ： CE＜0.4%时，钢材的淬硬性不大，焊接性良好，焊前不需要预热 CE＝0.4-0.6%时，钢材易于淬硬，需预热，预热温度70-200℃； CE＞0.6%时，钢材的淬硬倾向大，焊接性差。
第一节：焊接性与焊接性试验 第二节：合金钢的焊接 第三节：异种钢焊接问题 第四节：焊接方法特点
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§1-1 金属焊接性概念
1、金属焊接性概念 金属材料在限定的施工条件下
，焊接成规定设计要求的构件，并 满足预定服役要求的能力。 GB/T3375-94《焊接术语 》
它包括两方面的内容： A、结合性能：即在一定的焊接工艺条件下，被焊金属形成
焊接缺陷（裂纹、夹渣、气孔等）的敏感性； B、使用性能：即在一定的焊接工艺条件下，被焊金属的焊
接接头对使用性能要求的适应性。 好焊与不好焊的问题
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第六百度文库 金 属 焊 接 性
（二）工艺焊接性 材料具有一定的焊接性，但不一定能够形成
一个真正能用的焊接接头，要考虑工艺焊接性。 即实际工艺的可行性。
理论上具有焊接性，但实际实施非常困难，需 要复杂的苛刻的施工条件才能完成焊接施工；或 者即使完成焊接施工，焊接接头质量（使用性能） 也不能保证。
工艺焊接性
焊接接头满足规定性能的可能性 ——使用焊接性
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第六章 金 属 焊 接 性
（五）、影响焊接性的因素
（1）材料因素 焊接金属、焊接材料（焊条、焊丝、焊剂、保护
气体）所有材料→影响熔池冶金和结晶过程，焊接 金属主要影响焊接HAZ区性能
（2）工艺因素 同一材料，不同的方法→不同的焊接性 焊前预热、焊后热处理 焊条焊剂的烘干，坡口清理等：严格按规范执 行