金属材料的焊接性

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1、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：式中，w(C)、w(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

2、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：式中PW－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

3、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

4、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

5、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钢的预热条件工件厚度/mm不同气温的预热温度<16不低于-10℃不预热-10℃以下预热100~150℃16~24不低于-5℃不预热-5℃以下预热100~150℃25~40不低于0℃不预热0℃以下预热100~150℃>40预热100~150℃6.奥氏体不锈钢的焊接奥氏体不锈钢是实际应

6、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

7、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

8、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