焊接接头的性能及其影响因素
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合金含量较少（Cr＜5%）的耐热钢在焊 前预热、焊后缓冷的条件下，得到的是 珠光体和部分淬硬组织，高温回火后可 得到完全的珠光体组织
合 金 含 量 较 多 （ Cr5%~9%） 的 耐 热 钢 在焊接材料化学成分与母材成分相近、 焊前预热和焊后缓冷条件下，其焊缝组 织为贝氏体，有时可能出现马氏体，高 温回火后可得到回火索氏体，当采用奥 氏体焊接材料时，焊缝组织主要为奥氏 体。
2．热影响区
受焊接热循环作用，组织和性能 发生变化的基本金属部分。 热影响区的宽度主要取决于焊接 线能量的大小。
3．熔合区
熔合区是焊缝区和热影响区的交 界处，在焊接过程中，处于固、 液状态的半熔化区。
熔合区一般很窄，约有 0.1~0.4mm宽，常称熔合线，在 合金钢焊接接头中很难区分出熔 合区。
焊缝中的氧来源有2个：一是高温条件下氧向熔池金 属里溶解，冷却时来不及逸出；二是一些合金元素氧 化后形成氧化物残留在焊缝中。
焊接过程的氧化作用，将导致焊缝中有益合金元素 （如锰、硅等）的烧损；溶解在焊缝中的氧在适当条 件下与碳生成CO气孔，残留在焊缝中的氧会降低焊 缝金属的力学性能和耐腐蚀性。
防止措施：加强保护，选用合适的气体流量、短弧焊， 防止空气进入；焊前清理坡口及两侧的锈及水；烘干 焊条、焊剂；冶金处理，从焊条药皮或焊丝中加入铁 合金（锰、硅）脱氧。
1．焊接方法 焊接方法不同，加热速度、高温停留时间和焊 后冷却速度都会有所不同。气焊加热速度慢， 冷却速度也慢，高温停留时间长；而钨极氩弧 焊，则加热速度快，冷却速度也快，高温停留 时间较短。
2。焊接规范及线能量的影响
焊接规范指焊接时的主要工艺参数，也就是保证焊接质量而选 定的各物理量，如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等。
4．焊接热循环的主要特点
1）急剧加热且温度高，熔池（焊缝）附近 最高加热温度比一般热处理加热温度都高， 故发生过热，致使该区晶粒长大粗化严重。
2）急速冷却且速度快，从而致使焊接接头 容易发生淬硬，形成淬硬组织，加剧了焊 接冷裂纹的产生。
二、影响焊接热循环的因素
影响焊接热循环的因素主要有焊接方法、 焊接规范、焊接线能量、预热和层间温度、焊 件厚度和接头型式及材料本身的导热性等。
2．氮的影响
氮在高温时与液态金属接触，一方面以 原子状态直接溶解到液态金属中；另一 方面与氧生成氧化氮（NO）被溶解到焊 缝中，当氮量过多时，容易产生N2气孔。 凝固时，氮的溶解度急剧降低，析出氮 气，来不及逸出熔池表面便形成气孔。
主要来源是空气，防止措施只有加强熔 池的保护。
氮在焊缝中存在会使焊缝金属变脆，塑 性和韧性变劣。
三、焊缝金属组织与性能的关系
1．一次结晶组织与性能的关系
焊缝一次结晶组织中细柱状晶比粗柱状 晶好，胞状晶比树枝晶好，因为粗晶体 金属的强度、塑性和韧性都较低，而且 热裂纹敏感性大，尤其是粗大的树枝晶 对热裂纹的敏感倾向很强。
由于偏析、化学成分极不均匀，焊缝的 抗裂性变差，偏析越严重，力学性能和 抗腐蚀性的不均匀程度就越大，偏析使 S、P聚集在焊缝中心，就容易产生热裂 纹。
2．低合金高强度钢的焊缝组织
低合金钢合金元素含量较小时，其焊缝 组织与低碳钢相似，在一般冷速条件下 为铁素体加少量珠光体，冷速过大时， 也会产生粒状贝氏体。
合金元素含量较高时，淬硬性较好的低 合金高强度钢焊缝金属组织为贝氏体或 低碳马氏体，高温回火后为回火索氏体。
3．铬钼和铬钼钒耐热钢的焊缝组织
六、焊接材料化学成分的影响
焊条焊丝和钢材一样，由于冶炼的原因， 除含铁（Fe）、碳(C)元素外，还含有锰 (Mn)、硅Si、硫S、磷P等，为获得某一 性能，焊接材料中需加入一些其他合金 元素。这些元素的存在对焊接冶金和焊 缝金属性能有很大的影响。
1．碳C
碳是焊芯、焊丝的主要元素，它对焊缝性能起主导作 用，碳量越高，焊缝的强度和硬度越高，但塑性越低， 淬硬性越大，裂纹倾向越大。
4．不锈钢焊缝组织
奥氏体不锈钢一般为奥氏体加少量 （2%~6%）铁素体
铁素体不锈钢组织与采用的焊接材料有 关，焊接材料与母材金属化学成分相近 时，其焊缝组织为铁素体，焊接材料为 铬镍奥氏体时其焊缝组织为奥氏体。
马氏体不锈钢焊缝组织与焊接材料和热 处理状态有关，焊接材料与母材金属化 学成分相近时，焊态组织为马氏体，回 火后为回火马氏体，焊接材料为铬镍奥 氏体时，焊缝组织为奥氏体。
2．二次结晶组织与性能的关系
二次结晶组织的类型、特征和形态不同，则 焊缝金属的性能也不同。
1）强度高低 马氏体比其它组织的强度都高， 铁素体、奥氏体较低，贝氏体介于马氏体和 铁素体加珠光体之间。
2）塑性和韧性 奥氏体在温度下降时无明显 脆性转变现象，塑性和韧性比其他组织好， 铁素体加珠光体次之，粒状贝氏体具有较低 的强度和较好的韧性，高碳马氏体硬而脆， 几乎无韧性，低碳马氏体具有较高的强度和 一定的塑性和韧性。
。
3．焊缝的性能
焊缝金属的性能决定于化学成分和组织， 焊缝的特点是碳低。但有一定数量的合 金元素，一般来说焊缝的化学成分比较 理想。但焊缝的组织较差（晶粒粗大、 组织疏松、成分偏析），没有轧制的母 材组织均匀，因此，焊缝的强度可以达 到母材，但塑性、韧性比母材差。
五、焊接区域的气体对焊缝金属的影响
2．基本要素
（1） 加热速度 （2）最高加热温度 （3）高温停留时间 （4）冷却速度
3．焊接热循环特性指标
反映焊接热循环特性的指标主要有2个：t 过和t8/5。
t间过，：其焊值接越接大头，在焊110接0℃接头以的上高组温织与的停性留能越时 差。
的t 8时/5间：，焊这接个接温头度由区80域0℃是冷焊却缝到金5属00固℃态所相需 变过程，其值大小，对焊缝金属的充分转 变、过热过程或淬硬倾向均有一定影响。
第三节 焊缝的金属Biblioteka Baidu织和性能
熔池中的金属从液态变为固态的这种过 程称为熔池的一次结晶。
熔池凝固后的焊缝金属从高温冷却到室 温时，还会发生固态的相变，产生不同 的组织。焊缝的这种固态相变过程称为 焊缝金属的二次结晶。
焊缝金属组织除与化学成分有关外，在 很大程度上取决于这两次结晶的特征， 而焊缝金属的性能与其组织有密切关系。
3）抗裂性 铁素体加珠光体和奥氏体抗裂性 能好，奥氏体加少量铁素体的双向组织比单 向奥氏体具有更好的抗裂性。贝氏体加马氏 体和马氏体对冷裂纹的敏感性最大。
4）晶粒度，晶粒越细，组织越均匀，其性能 比粗大的不均匀组织要好。
铁素体、奥氏体的强度较低，而塑性和韧性 好，抗裂性好；珠光体的强度比铁素体高， 塑性和韧性比铁素体差；马氏体强度高，高 碳马氏体硬而脆，低碳马氏体具有相当高的 强度和较良好的塑性、韧性相结合的特点； 粒状贝氏体的强度和塑性、韧性介于马氏体 和铁素体加珠光体之间。低碳钢焊缝过热形 成的粗大的魏氏组织，使塑性、韧性降低。
在熔化焊的条件下，焊缝及其邻近的 母材组织及性能发生变化的区域共同组成 焊接接头。
一．焊接接头的组成
焊接接头一般由三个区域组成： （1）焊缝 （2）熔合区 （3）热影响区
1．焊缝
焊缝是焊接接头的主体，
焊缝金属是焊接时由填充金属（焊 条、焊丝）和部分基本金属经过熔 化、结晶凝固而形成的。
焊缝区的宽度取决于坡口型式和焊 接线能量。
二．焊接接头的特点：
（1）具有组织和性能的不均匀性， （2）易产生各种焊接缺陷， （3）存在着应力集中、焊接残余应力、 焊接变形等。
第二节 焊接热循环
一、焊接热循环的特点
1．概念 焊接热循环是指在焊接热源的作用下，
焊件上某点的温度随着时间由低而高、又 由高而低的变化过程。
在加热和冷却过程中，焊件上不同位置 所经受的热循环状态是不同的，靠焊缝越 近的位置，被加热的最高温度越高，反之， 越远的位置被加热的最高温度越低。
3．氢的影响
氢侵入焊缝的主要原因各种形态的水分： 焊接材料潮湿、坡口表面附近有油锈水 分，或焊接环境介质的湿度太大，氢在 高温条件下是以原子状态溶解到熔化的 金属中。
氢的存在危害极大，它使焊缝金属变脆， 塑性和韧性显著降低，导致氢致裂纹、 氢白点和氢气孔缺陷。
控制氢的措施：烘干焊条、焊剂，清除 锈、水、油污。选用低氢型焊条，采用 后热、消氢处理等。
焊接线能量是单位长度焊缝内输入的焊接能量，对电弧焊常用 下式表示：
Q= IU/υ Q-----线能量，J/cm I----焊接电流，A U-焊接电压，V υ—焊速， cm/s
焊接线能量越大，热影响区越宽，加热到1100℃以上高温区域也 就越宽，而且t过和t8/5越大，焊接线能量偏小时，不利于焊缝的熔透 和成形，因此焊接线能量必须在一个合理的范围才能保证焊接接头 具有良好的性能。
对低合金焊芯、焊丝，碳在高温下与碳化物形成元素 形成的碳化物容易分解，且聚集长大，对抗蠕变能力 和持久强度起不良作用。
2．锰(Mn)
锰是一个良好的合金剂，当焊缝含锰量在2% 以下时，锰量越高。焊缝的力学性能越好， 特别是强度和韧性的提高最为明显，当锰量 ＞2%时，可提高焊缝金属耐磨性，但却增加 了焊缝的淬硬和过热的敏感性。
一般通过焊接规范来调整焊接线能量，不同的焊接方法，在常规规 范条件下，焊接线能量的差别较大，埋弧焊时焊接线能量较大，手 工电弧焊次之、钨极氩弧焊最小。
3．预热与层间温度的影响
焊接性差的钢材，一般要采取预热和保持层 间温度的技术措施，以降低焊接接头的冷却速 度，降低焊接过程的淬硬倾向，防止裂纹的产 生。
碳中的在含焊量接。过程中是一个良好的脱氧剂，减少O2在焊缝
但碳的含量不能过高，除淬硬性使焊接性变差外，还 会由于强烈的还原反应引起焊接过程中的较大金属飞 溅，产生来不及逸出的CO气体。碳量过高，焊缝金 属凝固点变低，对仰焊操作不利，因而焊芯、焊丝的 碳含量一般控制在0.2%以下，常用低碳钢焊芯、焊 丝碳含量小于0.10%。
二、焊缝金属的二次结晶
焊缝熔池金属一次结晶后的组织基本是 柱状奥氏体，在冷却至室温的过程中， 焊缝金属还会发生组织转变，这就是焊 缝金属的二次结晶。。
1．低碳钢的焊缝组织
低碳钢的焊缝组织含碳量低，组织一般 为粗大的柱状铁素体和少量珠光体，如 果高温停留时间过长（如气焊、电渣焊） 焊缝还会出现魏氏组织。多层多道焊时， 后一层焊道对前一层焊道有热处理作用， 部分柱状晶可转化为细小的等轴晶，其 金属组织为细小的铁素体和少量的珠光 体。
焊接时焊接区域中主要有一氧化碳 （ CO）、 二 氧 化 碳 （ C O2）、 氢 （H2 ）、水蒸汽（H2O）、氧（O2）、 氮（N2）等气体，其中氧、氮、氢对焊 接质量的影响最大。
1．氧（O2）的影响
氧在焊缝中的存在形式主要是FeO夹杂物。在焊接过 程中，FeO与碳生成CO，会产生气孔，引起飞溅，影 响焊接过程的稳定性。
金属材料预热温度一般不超过350℃，在低 温（600℃）时对冷却速度能起到显著的降低作 用，对t过值影响不大，所以预热对焊接线能量 不起增强作用，对焊接热循环是有利的。
在多层多道焊接中，层间温度一般等于或略 高于预热温度，控制层间温度的目的在于降低 焊接接头在低温时的冷却速度，有利于焊接热 循环的作用。
第八章
焊接接头的性能及其影响因素
主要内容
第一节
焊 接 接头
第二节
焊 接 热循环
第三节 焊缝的金属组织和性能
第四节 熔合区和热影响区的组织和性
能
第 五节 影响焊接接头性能的因素及其
处理方法
第一节 焊 接 接 头
焊接接头是基本金属或基本金属和填充 金属在高温热源的作用下，经过加热和冷 却过程而形成不同组织和性能的不均匀体。
4．连接结构和钢材性能的影响
焊缝处的连接结构是由焊件厚度和接头型式 决定的，焊件厚度越大，焊接接头的相对冷却 速度越大，t8/5越小；当焊缝为角接接头时，其 冷却速度比对接接头速度要大，t8/5比对接接头 焊缝要小
钢材的导热性能对焊接热循环具有直接的影 响，导热性不同的钢材在相同的线能量条件下， 焊接接头的t过和t8/5是不同的，导热性好的钢材 t过和t8/5都小于导热性差的钢材。
一、焊接熔池的一次结晶
1．结晶过程的特点
（1）熔池的体积小、冷却速度快； （2）液态金属温度高； （3）运动状态下结晶； （4）以散热方向向焊缝中呈柱状生长。
2．组织特征与组织偏析
柱状晶是一次结晶的组织特征。
由于冷却速度极快，相内的成分来不及趋于 一致，所以保持着结晶先后而产生成分不均 匀性，这种不均匀性就是晶内偏析，
合 金 含 量 较 多 （ Cr5%~9%） 的 耐 热 钢 在焊接材料化学成分与母材成分相近、 焊前预热和焊后缓冷条件下，其焊缝组 织为贝氏体，有时可能出现马氏体，高 温回火后可得到回火索氏体，当采用奥 氏体焊接材料时，焊缝组织主要为奥氏 体。
2．热影响区
受焊接热循环作用，组织和性能 发生变化的基本金属部分。 热影响区的宽度主要取决于焊接 线能量的大小。
3．熔合区
熔合区是焊缝区和热影响区的交 界处，在焊接过程中，处于固、 液状态的半熔化区。
熔合区一般很窄，约有 0.1~0.4mm宽，常称熔合线，在 合金钢焊接接头中很难区分出熔 合区。
焊缝中的氧来源有2个：一是高温条件下氧向熔池金 属里溶解，冷却时来不及逸出；二是一些合金元素氧 化后形成氧化物残留在焊缝中。
焊接过程的氧化作用，将导致焊缝中有益合金元素 （如锰、硅等）的烧损；溶解在焊缝中的氧在适当条 件下与碳生成CO气孔，残留在焊缝中的氧会降低焊 缝金属的力学性能和耐腐蚀性。
防止措施：加强保护，选用合适的气体流量、短弧焊， 防止空气进入；焊前清理坡口及两侧的锈及水；烘干 焊条、焊剂；冶金处理，从焊条药皮或焊丝中加入铁 合金（锰、硅）脱氧。
1．焊接方法 焊接方法不同，加热速度、高温停留时间和焊 后冷却速度都会有所不同。气焊加热速度慢， 冷却速度也慢，高温停留时间长；而钨极氩弧 焊，则加热速度快，冷却速度也快，高温停留 时间较短。
2。焊接规范及线能量的影响
焊接规范指焊接时的主要工艺参数，也就是保证焊接质量而选 定的各物理量，如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等。
4．焊接热循环的主要特点
1）急剧加热且温度高，熔池（焊缝）附近 最高加热温度比一般热处理加热温度都高， 故发生过热，致使该区晶粒长大粗化严重。
2）急速冷却且速度快，从而致使焊接接头 容易发生淬硬，形成淬硬组织，加剧了焊 接冷裂纹的产生。
二、影响焊接热循环的因素
影响焊接热循环的因素主要有焊接方法、 焊接规范、焊接线能量、预热和层间温度、焊 件厚度和接头型式及材料本身的导热性等。
2．氮的影响
氮在高温时与液态金属接触，一方面以 原子状态直接溶解到液态金属中；另一 方面与氧生成氧化氮（NO）被溶解到焊 缝中，当氮量过多时，容易产生N2气孔。 凝固时，氮的溶解度急剧降低，析出氮 气，来不及逸出熔池表面便形成气孔。
主要来源是空气，防止措施只有加强熔 池的保护。
氮在焊缝中存在会使焊缝金属变脆，塑 性和韧性变劣。
三、焊缝金属组织与性能的关系
1．一次结晶组织与性能的关系
焊缝一次结晶组织中细柱状晶比粗柱状 晶好，胞状晶比树枝晶好，因为粗晶体 金属的强度、塑性和韧性都较低，而且 热裂纹敏感性大，尤其是粗大的树枝晶 对热裂纹的敏感倾向很强。
由于偏析、化学成分极不均匀，焊缝的 抗裂性变差，偏析越严重，力学性能和 抗腐蚀性的不均匀程度就越大，偏析使 S、P聚集在焊缝中心，就容易产生热裂 纹。
2．低合金高强度钢的焊缝组织
低合金钢合金元素含量较小时，其焊缝 组织与低碳钢相似，在一般冷速条件下 为铁素体加少量珠光体，冷速过大时， 也会产生粒状贝氏体。
合金元素含量较高时，淬硬性较好的低 合金高强度钢焊缝金属组织为贝氏体或 低碳马氏体，高温回火后为回火索氏体。
3．铬钼和铬钼钒耐热钢的焊缝组织
六、焊接材料化学成分的影响
焊条焊丝和钢材一样，由于冶炼的原因， 除含铁（Fe）、碳(C)元素外，还含有锰 (Mn)、硅Si、硫S、磷P等，为获得某一 性能，焊接材料中需加入一些其他合金 元素。这些元素的存在对焊接冶金和焊 缝金属性能有很大的影响。
1．碳C
碳是焊芯、焊丝的主要元素，它对焊缝性能起主导作 用，碳量越高，焊缝的强度和硬度越高，但塑性越低， 淬硬性越大，裂纹倾向越大。
4．不锈钢焊缝组织
奥氏体不锈钢一般为奥氏体加少量 （2%~6%）铁素体
铁素体不锈钢组织与采用的焊接材料有 关，焊接材料与母材金属化学成分相近 时，其焊缝组织为铁素体，焊接材料为 铬镍奥氏体时其焊缝组织为奥氏体。
马氏体不锈钢焊缝组织与焊接材料和热 处理状态有关，焊接材料与母材金属化 学成分相近时，焊态组织为马氏体，回 火后为回火马氏体，焊接材料为铬镍奥 氏体时，焊缝组织为奥氏体。
2．二次结晶组织与性能的关系
二次结晶组织的类型、特征和形态不同，则 焊缝金属的性能也不同。
1）强度高低 马氏体比其它组织的强度都高， 铁素体、奥氏体较低，贝氏体介于马氏体和 铁素体加珠光体之间。
2）塑性和韧性 奥氏体在温度下降时无明显 脆性转变现象，塑性和韧性比其他组织好， 铁素体加珠光体次之，粒状贝氏体具有较低 的强度和较好的韧性，高碳马氏体硬而脆， 几乎无韧性，低碳马氏体具有较高的强度和 一定的塑性和韧性。
。
3．焊缝的性能
焊缝金属的性能决定于化学成分和组织， 焊缝的特点是碳低。但有一定数量的合 金元素，一般来说焊缝的化学成分比较 理想。但焊缝的组织较差（晶粒粗大、 组织疏松、成分偏析），没有轧制的母 材组织均匀，因此，焊缝的强度可以达 到母材，但塑性、韧性比母材差。
五、焊接区域的气体对焊缝金属的影响
2．基本要素
（1） 加热速度 （2）最高加热温度 （3）高温停留时间 （4）冷却速度
3．焊接热循环特性指标
反映焊接热循环特性的指标主要有2个：t 过和t8/5。
t间过，：其焊值接越接大头，在焊110接0℃接头以的上高组温织与的停性留能越时 差。
的t 8时/5间：，焊这接个接温头度由区80域0℃是冷焊却缝到金5属00固℃态所相需 变过程，其值大小，对焊缝金属的充分转 变、过热过程或淬硬倾向均有一定影响。
第三节 焊缝的金属Biblioteka Baidu织和性能
熔池中的金属从液态变为固态的这种过 程称为熔池的一次结晶。
熔池凝固后的焊缝金属从高温冷却到室 温时，还会发生固态的相变，产生不同 的组织。焊缝的这种固态相变过程称为 焊缝金属的二次结晶。
焊缝金属组织除与化学成分有关外，在 很大程度上取决于这两次结晶的特征， 而焊缝金属的性能与其组织有密切关系。
3）抗裂性 铁素体加珠光体和奥氏体抗裂性 能好，奥氏体加少量铁素体的双向组织比单 向奥氏体具有更好的抗裂性。贝氏体加马氏 体和马氏体对冷裂纹的敏感性最大。
4）晶粒度，晶粒越细，组织越均匀，其性能 比粗大的不均匀组织要好。
铁素体、奥氏体的强度较低，而塑性和韧性 好，抗裂性好；珠光体的强度比铁素体高， 塑性和韧性比铁素体差；马氏体强度高，高 碳马氏体硬而脆，低碳马氏体具有相当高的 强度和较良好的塑性、韧性相结合的特点； 粒状贝氏体的强度和塑性、韧性介于马氏体 和铁素体加珠光体之间。低碳钢焊缝过热形 成的粗大的魏氏组织，使塑性、韧性降低。
在熔化焊的条件下，焊缝及其邻近的 母材组织及性能发生变化的区域共同组成 焊接接头。
一．焊接接头的组成
焊接接头一般由三个区域组成： （1）焊缝 （2）熔合区 （3）热影响区
1．焊缝
焊缝是焊接接头的主体，
焊缝金属是焊接时由填充金属（焊 条、焊丝）和部分基本金属经过熔 化、结晶凝固而形成的。
焊缝区的宽度取决于坡口型式和焊 接线能量。
二．焊接接头的特点：
（1）具有组织和性能的不均匀性， （2）易产生各种焊接缺陷， （3）存在着应力集中、焊接残余应力、 焊接变形等。
第二节 焊接热循环
一、焊接热循环的特点
1．概念 焊接热循环是指在焊接热源的作用下，
焊件上某点的温度随着时间由低而高、又 由高而低的变化过程。
在加热和冷却过程中，焊件上不同位置 所经受的热循环状态是不同的，靠焊缝越 近的位置，被加热的最高温度越高，反之， 越远的位置被加热的最高温度越低。
3．氢的影响
氢侵入焊缝的主要原因各种形态的水分： 焊接材料潮湿、坡口表面附近有油锈水 分，或焊接环境介质的湿度太大，氢在 高温条件下是以原子状态溶解到熔化的 金属中。
氢的存在危害极大，它使焊缝金属变脆， 塑性和韧性显著降低，导致氢致裂纹、 氢白点和氢气孔缺陷。
控制氢的措施：烘干焊条、焊剂，清除 锈、水、油污。选用低氢型焊条，采用 后热、消氢处理等。
焊接线能量是单位长度焊缝内输入的焊接能量，对电弧焊常用 下式表示：
Q= IU/υ Q-----线能量，J/cm I----焊接电流，A U-焊接电压，V υ—焊速， cm/s
焊接线能量越大，热影响区越宽，加热到1100℃以上高温区域也 就越宽，而且t过和t8/5越大，焊接线能量偏小时，不利于焊缝的熔透 和成形，因此焊接线能量必须在一个合理的范围才能保证焊接接头 具有良好的性能。
对低合金焊芯、焊丝，碳在高温下与碳化物形成元素 形成的碳化物容易分解，且聚集长大，对抗蠕变能力 和持久强度起不良作用。
2．锰(Mn)
锰是一个良好的合金剂，当焊缝含锰量在2% 以下时，锰量越高。焊缝的力学性能越好， 特别是强度和韧性的提高最为明显，当锰量 ＞2%时，可提高焊缝金属耐磨性，但却增加 了焊缝的淬硬和过热的敏感性。
一般通过焊接规范来调整焊接线能量，不同的焊接方法，在常规规 范条件下，焊接线能量的差别较大，埋弧焊时焊接线能量较大，手 工电弧焊次之、钨极氩弧焊最小。
3．预热与层间温度的影响
焊接性差的钢材，一般要采取预热和保持层 间温度的技术措施，以降低焊接接头的冷却速 度，降低焊接过程的淬硬倾向，防止裂纹的产 生。
碳中的在含焊量接。过程中是一个良好的脱氧剂，减少O2在焊缝
但碳的含量不能过高，除淬硬性使焊接性变差外，还 会由于强烈的还原反应引起焊接过程中的较大金属飞 溅，产生来不及逸出的CO气体。碳量过高，焊缝金 属凝固点变低，对仰焊操作不利，因而焊芯、焊丝的 碳含量一般控制在0.2%以下，常用低碳钢焊芯、焊 丝碳含量小于0.10%。
二、焊缝金属的二次结晶
焊缝熔池金属一次结晶后的组织基本是 柱状奥氏体，在冷却至室温的过程中， 焊缝金属还会发生组织转变，这就是焊 缝金属的二次结晶。。
1．低碳钢的焊缝组织
低碳钢的焊缝组织含碳量低，组织一般 为粗大的柱状铁素体和少量珠光体，如 果高温停留时间过长（如气焊、电渣焊） 焊缝还会出现魏氏组织。多层多道焊时， 后一层焊道对前一层焊道有热处理作用， 部分柱状晶可转化为细小的等轴晶，其 金属组织为细小的铁素体和少量的珠光 体。
焊接时焊接区域中主要有一氧化碳 （ CO）、 二 氧 化 碳 （ C O2）、 氢 （H2 ）、水蒸汽（H2O）、氧（O2）、 氮（N2）等气体，其中氧、氮、氢对焊 接质量的影响最大。
1．氧（O2）的影响
氧在焊缝中的存在形式主要是FeO夹杂物。在焊接过 程中，FeO与碳生成CO，会产生气孔，引起飞溅，影 响焊接过程的稳定性。
金属材料预热温度一般不超过350℃，在低 温（600℃）时对冷却速度能起到显著的降低作 用，对t过值影响不大，所以预热对焊接线能量 不起增强作用，对焊接热循环是有利的。
在多层多道焊接中，层间温度一般等于或略 高于预热温度，控制层间温度的目的在于降低 焊接接头在低温时的冷却速度，有利于焊接热 循环的作用。
第八章
焊接接头的性能及其影响因素
主要内容
第一节
焊 接 接头
第二节
焊 接 热循环
第三节 焊缝的金属组织和性能
第四节 熔合区和热影响区的组织和性
能
第 五节 影响焊接接头性能的因素及其
处理方法
第一节 焊 接 接 头
焊接接头是基本金属或基本金属和填充 金属在高温热源的作用下，经过加热和冷 却过程而形成不同组织和性能的不均匀体。
4．连接结构和钢材性能的影响
焊缝处的连接结构是由焊件厚度和接头型式 决定的，焊件厚度越大，焊接接头的相对冷却 速度越大，t8/5越小；当焊缝为角接接头时，其 冷却速度比对接接头速度要大，t8/5比对接接头 焊缝要小
钢材的导热性能对焊接热循环具有直接的影 响，导热性不同的钢材在相同的线能量条件下， 焊接接头的t过和t8/5是不同的，导热性好的钢材 t过和t8/5都小于导热性差的钢材。
一、焊接熔池的一次结晶
1．结晶过程的特点
（1）熔池的体积小、冷却速度快； （2）液态金属温度高； （3）运动状态下结晶； （4）以散热方向向焊缝中呈柱状生长。
2．组织特征与组织偏析
柱状晶是一次结晶的组织特征。
由于冷却速度极快，相内的成分来不及趋于 一致，所以保持着结晶先后而产生成分不均 匀性，这种不均匀性就是晶内偏析，