金属材料的焊接性和焊接结构的设计.ppt

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1、第十三章金属材料的焊接性能第一节金属材料的可焊性第二节碳钢的焊接第四节铸铁的焊补第五节有色金属的焊接第三节合金结构钢的焊接1第一节金属材料焊接性的概念及评估方法一、可焊性的概念金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。焊接性包括两个方面：一是工艺焊接性主要是指焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂纹的可能性；二是使用焊接性主要是指焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的力学性能及其它特殊性能(如耐热、耐蚀性能等)。2金属材料的焊

2、接性可通过估算和试验方法来确定。二、估算钢材可焊性的方法碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：各种化学元素对焊缝组织性能、夹杂物的分布以及对焊接热影响区的淬硬程度等的影响不同，对产生裂纹倾向的影响也不同。在各种元素中，碳的影响最为明显，其它元素的影响可折合成碳的影响。影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。3根据经验：C当量＜0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，可焊性良好。在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂缝，但对厚大工件或低温下焊接时应考虑预热。C当量=0.4%～0.6%时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，可焊性较差。焊前工件需要适当预热，焊后应注意缓冷

3、，要采取一定的焊接工艺措施才能防止裂缝。C当量＞0.6%时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，可焊性不好。焊前工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，才能保证焊接接头质量。4三、小型抗裂试验从应用一般焊接工艺焊后试板有无裂缝或裂缝多少，可初步评定材料的可焊性好坏；若有裂缝，应调整工艺（如预热、缓冷等）再焊接试板，直至达到不裂。因此可通过参考抗裂试验制订出合理的焊接工艺规程与规范。5第二节碳钢的焊接低碳钢含碳量不大于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，

4、通常在焊后也不需要进行热处理（电渣焊除外）。一、低碳钢的焊接低碳钢可以用各种焊接方法进行焊接。应用最广泛的：焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。熔焊法焊接结构钢时，焊接材料及工艺的选择主要应保证焊接接头与工件材料等强度。6焊条电弧焊焊接一般低碳钢结构，可选用E4313(J421)、E4303(J422)、E4320(J424)焊条。焊接动载荷结构、复杂结构或厚板结构时，应选用E4316(J426)、E4315(J427)或E5015(J507)焊条。埋弧焊时，一般采用H08A或H08MnA焊丝配焊剂431进行焊接。二、中、高碳钢的焊接中碳钢含碳量在0.2

5、5%～0.6%之间，随含碳量的增加，淬硬倾向愈发明显，可焊性逐渐变差。在实际生产当中，主要是焊接各种中碳钢的铸钢件与锻件。7热影响区易产生淬硬组织和冷裂缝中碳钢属于易淬火钢，热影响区被加热超过淬火温度的区段时，受工件低温部分的迅速冷却作用，将出现马氏体等淬硬组织。如焊件刚性较大或工艺不恰当时，就会在淬火区产生冷裂缝，即焊接接头焊后冷却到相变温度以下或冷却到常温后产生裂缝。中碳钢的焊接特点：8焊缝金属热裂缝倾向较大焊接中碳钢时，因母材含碳量与硫、磷杂质远远高于焊条钢芯，母材熔化后进入熔池，使焊缝金属含碳量增加塑性下降，加上硫、磷低熔点杂质的存在，焊缝及熔合区在相变前就可

6、能因内应力而产生裂缝。9焊接前：焊接中碳钢构件，焊前必须进行预热，使焊接时工件各部分的温差小，以减小焊接应力，同时减慢热影响区的冷却速度，避免产生淬硬组织。一般情况下，35钢和45钢的预热温度可选为150～250℃。结构刚度较大或钢材含碳量更高时，预热温度应再提高些。焊接后：由于中碳钢主要用于制造各类机器零件，焊缝一般有一定的厚度，但长度不大：焊接中碳钢多采用焊条电弧焊。厚件可考虑采用电渣焊，但焊后要进行相应的热处理。10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（碱性焊条）。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

7、(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入焊缝，同时减小焊接热影响区的宽度。11高碳钢的焊接：特点：高碳钢的焊接特点与中碳钢基本相似。由于含碳量更高，焊接性变得更差。工艺：进行焊接时，应采用更高的预热温度、更严格的工艺措施。应用：实际上，高碳钢的焊接一般只限采用焊条电弧焊进行修补工作。12合金结构钢分类：机械制造用合金结构钢低合金结构钢用于机