1、 第第3 3章章 連接成形連接成形第第2 2節節 常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接 第第3 3章章 連接成形連接成形一、金屬的一、金屬的焊接性焊接性 1 1、焊接性的概念、焊接性的概念：指金屬材料在限定的施焊條件下，焊接成形并獲得符合設計要求指金屬材料在限定的施焊條件下，焊接成形并獲得符合設計要求及滿足使用要求的焊件的能力。及滿足使用要求的焊件的能力。（1 1）結合性能，特別是接頭中產生焊接缺陷的傾向性）結合性能，特別是接頭中產生焊接缺陷的傾向性（2 2）使用性能，如耐熱性、耐蝕性等）使用性能，如耐熱性、耐蝕性等例如：奧氏體不銹鋼例如：奧氏體不銹鋼HAZ在腐蝕介質使用一段在腐蝕介質使用一段

2、 時間后出現的晶間腐蝕時間后出現的晶間腐蝕 第第3 3章章 連接成形連接成形2 2、影響焊接性的因素、影響焊接性的因素（1 1）金屬的化學成分）金屬的化學成分（2 2）焊接工藝條件）焊接工藝條件（3 3）焊接結構）焊接結構（4 4）使用條件）使用條件金屬的金屬的焊接性焊接性 第第3 3章章 連接成形連接成形（2 2）間接評估法）間接評估法碳當量法碳當量法碳鋼和低合金鋼碳當量公式：碳鋼和低合金鋼碳當量公式： CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%)CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%) CE 0.4% CE 0.6% CE 0.6%

3、焊接性差焊接性差金屬的金屬的焊接性焊接性3 3、焊接性的評定方法、焊接性的評定方法（1 1）直接實驗法）直接實驗法-焊接裂紋實驗焊接裂紋實驗-接頭力學性能試驗接頭力學性能試驗-接頭耐蝕性試驗接頭耐蝕性試驗-HAZHAZ最高硬度試驗最高硬度試驗 第第3 3章章 連接成形連接成形例：由碳當量看例：由碳當量看碳素碳素鋼的焊接鋼的焊接 低碳鋼低碳鋼 碳含量碳含量0.25%，塑性好，一般沒有淬硬傾向，塑性好，一般沒有淬硬傾向，對焊接過程不敏感，焊接性良好。對焊接過程不敏感，焊接性良好。可用各種焊接方法進行可用各種焊接方法進行焊接而不需采取特殊的工藝措施。焊接而不需采取特殊的工藝措施。 注意：注意：特殊情

4、況下要預熱或焊后去應力退火。特殊情況下要預熱或焊后去應力退火。 中碳鋼中碳鋼 碳含量碳含量0.250.6%，焊接，焊接性明顯變差，性明顯變差，主要問題：焊縫及焊接熱影響區易產生淬硬組織和裂紋。主要問題：焊縫及焊接熱影響區易產生淬硬組織和裂紋。 工藝措施：焊前預熱（工藝措施：焊前預熱（150250）；焊后：熱處理（重要結構件）；焊后：熱處理（重要結構件） 高碳鋼高碳鋼 碳含量大于碳含量大于.0，其焊接特點與中碳鋼基其焊接特點與中碳鋼基本相同，但淬硬和裂紋傾向更大，焊接性比中碳鋼更差。本相同，但淬硬和裂紋傾向更大，焊接性比中碳鋼更差。 這類鋼一般不用于制造焊接結構，大多是用手工電弧焊或氣焊來不這類

5、鋼一般不用于制造焊接結構，大多是用手工電弧焊或氣焊來不焊修理一些損壞件，且焊接時注意焊前預熱和焊后緩冷。焊修理一些損壞件，且焊接時注意焊前預熱和焊后緩冷。 第第3 3章章 連接成形連接成形二、低合金高強鋼的焊接二、低合金高強鋼的焊接低合金高強鋼焊接性分析低合金高強鋼焊接性分析1) 1) 結晶裂紋結晶裂紋 原因：液態薄膜拉應力，和焊縫中的原因：液態薄膜拉應力，和焊縫中的S/P/CS/P/C的含量有很大的的含量有很大的關系關系熱軋正火鋼的含碳量較低，熱軋正火鋼的含碳量較低，Mn/SMn/S比值滿足抗裂要求，在焊材比值滿足抗裂要求，在焊材和焊接工藝選擇恰當的情況下，一般不會產生結晶裂紋。和焊接工藝選

6、擇恰當的情況下，一般不會產生結晶裂紋。低碳調質鋼的含碳量較低，并嚴格控制硫、磷含量，一般不低碳調質鋼的含碳量較低，并嚴格控制硫、磷含量，一般不會產生結晶裂紋。會產生結晶裂紋。中碳調質鋼含碳量和合金量高，結晶區范圍寬，結晶裂紋敏中碳調質鋼含碳量和合金量高，結晶區范圍寬，結晶裂紋敏感性大。感性大。 第第3 3章章 連接成形連接成形低合金高強鋼的焊接低合金高強鋼的焊接2) 2) 冷裂紋冷裂紋原因：氫含量脆硬組織拘束應力原因：氫含量脆硬組織拘束應力熱軋正火鋼的冷裂傾向性主要和其強度級別有關，強度越高，熱軋正火鋼的冷裂傾向性主要和其強度級別有關，強度越高，則冷裂傾向性越大。如：則冷裂傾向性越大。如：18

7、MnMoNb 18MnMoNb 大于大于 Q390(15MnV)Q390(15MnV)低碳調質鋼的含碳量低，產生的低碳馬氏體具有自回火的特低碳調質鋼的含碳量低，產生的低碳馬氏體具有自回火的特點，只要在自回火溫度處冷卻速度較慢，便可有效避免冷裂點，只要在自回火溫度處冷卻速度較慢，便可有效避免冷裂中碳調質鋼含碳量和合金量高，冷裂傾向性大，焊接必須預中碳調質鋼含碳量和合金量高，冷裂傾向性大，焊接必須預熱和及時的焊后熱處理熱和及時的焊后熱處理 第第3 3章章 連接成形連接成形三、鑄鐵的焊補三、鑄鐵的焊補1. 灰鑄鐵的焊接性灰鑄鐵的焊接性 含碳量高，含硫、磷雜質高，強度低且基本無塑性，焊含碳量高，含硫、

8、磷雜質高，強度低且基本無塑性，焊接性很差，不用來制造焊接結構。鑄鐵焊接主要用于鑄接性很差，不用來制造焊接結構。鑄鐵焊接主要用于鑄鐵件的修補。鐵件的修補。1)1)電弧熱焊電弧熱焊工件整體或局部加熱到工件整體或局部加熱到600600700700，然后使用專用的鑄鐵焊條施焊然后使用專用的鑄鐵焊條施焊2. 灰鑄鐵的焊補灰鑄鐵的焊補2)2)電弧冷焊電弧冷焊（1 1）同質焊縫電弧冷焊）同質焊縫電弧冷焊（2 2）異種焊縫電弧冷焊）異種焊縫電弧冷焊 第第3 3章章 連接成形連接成形四、不銹鋼的焊接（奧氏體不銹鋼）四、不銹鋼的焊接（奧氏體不銹鋼） 1 1、常用的焊接結構用奧氏體不銹鋼：、常用的焊接結構用奧氏體不

9、銹鋼： 18-818-8鋼鋼: 0Cr18Ni9: 0Cr18Ni9、 00Cr19Ni1100Cr19Ni11、1Cr18Ni8Ti1Cr18Ni8Ti、 25-2025-20鋼鋼: 2Cr25Ni20Si2: 2Cr25Ni20Si2、4Cr25Ni204Cr25Ni20 反應器反應器( (乙酰裝置）乙酰裝置） 尺寸尺寸:4650:4650383813770,13770,重重量量:207t:207t 材質材質: :殼殼:00Gr19Ni10,:00Gr19Ni10,管管:00Cr19Ni10:00Cr19Ni10 第第3 3章章 連接成形連接成形 2 2、奧氏體不銹鋼常見的焊接缺陷、奧氏體

10、不銹鋼常見的焊接缺陷 （1 1）焊接熱裂紋）焊接熱裂紋 200m 原因：原因： 1 1）凝固后期存在較大的拉應力；）凝固后期存在較大的拉應力； 2 2）易于聯生結晶形成方向強的柱）易于聯生結晶形成方向強的柱狀晶焊縫組織。狀晶焊縫組織。 第第3 3章章 連接成形連接成形 （2 2）晶間腐蝕（）晶間腐蝕（intergranular corrosion） 晶間腐蝕是一種非常危險的接頭缺陷晶間腐蝕是一種非常危險的接頭缺陷晶間腐蝕：晶間腐蝕： 在腐蝕介質的作用下，晶界相或與之緊鄰的區在腐蝕介質的作用下，晶界相或與之緊鄰的區域優先腐蝕，而晶內很少或沒有腐蝕的一種選擇性腐蝕。域優先腐蝕，而晶內很少或沒有腐蝕

11、的一種選擇性腐蝕。 奧氏體不銹鋼常見的焊接缺陷奧氏體不銹鋼常見的焊接缺陷 第第3 3章章 連接成形連接成形3 3、 奧氏體不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕問題奧氏體不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕問題（1） 晶間腐蝕出現部位晶間腐蝕出現部位晶間腐蝕在接頭的焊縫區、熔合區及熱影響區均可能出現晶間腐蝕在接頭的焊縫區、熔合區及熱影響區均可能出現 第第3 3章章 連接成形連接成形（2） 晶間腐蝕產生機理晶間腐蝕產生機理貧鉻理論：貧鉻理論：不當的焊接工藝過程，導致奧氏體不銹鋼晶粒晶不當的焊接工藝過程，導致奧氏體不銹鋼晶粒晶界部位的含鉻量小于界部位的含鉻量小于1212，從而在晶界形成所謂的貧鉻區，從而在晶界形成所謂的貧鉻

12、區，在腐蝕介質作用下，貧鉻區就會失去耐腐蝕能力，而產生在腐蝕介質作用下，貧鉻區就會失去耐腐蝕能力，而產生晶間腐蝕。晶間腐蝕。 第第3 3章章 連接成形連接成形（3） 晶間腐蝕的解決方法晶間腐蝕的解決方法焊縫部位的晶間腐蝕焊縫部位的晶間腐蝕： 1 1）采用超低碳的焊材；）采用超低碳的焊材； 2 2）采用含足夠穩定化元素）采用含足夠穩定化元素NbNb（ Nb 8CNb 8C）的焊材；）的焊材； 3 3）調整焊縫成分獲得一定）調整焊縫成分獲得一定數量的的鐵素體相。數量的的鐵素體相。 第第3 3章章 連接成形連接成形晶間腐蝕的解決方法晶間腐蝕的解決方法熱影響區的晶間腐蝕熱影響區的晶間腐蝕：（1 1）采

13、用超低碳或含穩定化）采用超低碳或含穩定化元素的母材；元素的母材；（2 2）采用小線能量的焊接工）采用小線能量的焊接工藝藝 E=UI/V 第第3 3章章 連接成形連接成形熔合區的晶間腐蝕熔合區的晶間腐蝕： 1 1）盡量避免交叉焊縫；）盡量避免交叉焊縫； 2 2）嚴格限制層間溫度；）嚴格限制層間溫度； 3 3）采用小線能量焊。）采用小線能量焊。 4 4）盡量使最后一道焊處于）盡量使最后一道焊處于設備的腐蝕介質設備的腐蝕介質晶間腐蝕的解決方法晶間腐蝕的解決方法焊后固熔處理是消除晶間腐蝕最徹底方法焊后固熔處理是消除晶間腐蝕最徹底方法 第第3 3章章 連接成形連接成形五、鋁五、鋁及鋁及鋁合金合金的的焊接

14、焊接焊接特點焊接特點（1）易氧化。）易氧化。（2）易在焊縫中形成氣孔。）易在焊縫中形成氣孔。（3）焊接接頭易開裂。）焊接接頭易開裂。（4）鋁及鋁合金高溫時強度和）鋁及鋁合金高溫時強度和塑性極低，易產生變形。塑性極低，易產生變形。（5）操作困難。高溫液態時，）操作困難。高溫液態時，鋁及鋁合金無顯著的顏色變化，鋁及鋁合金無顯著的顏色變化，操作時難以掌控加熱溫度，容操作時難以掌控加熱溫度，容易出現燒穿、焊瘤等缺陷。易出現燒穿、焊瘤等缺陷。 2000 m 第第3 3章章 連接成形連接成形焊接方法及工藝措施焊接方法及工藝措施（1）焊前清理，去除焊件表面的氧化）焊前清理，去除焊件表面的氧化 膜、油污、水分

15、。膜、油污、水分。 清理方法有清理方法有: 化學清理化學清理酸洗酸洗或堿洗，機械清理或堿洗，機械清理用鋼絲刷或用鋼絲刷或刮刀清楚表面氧化膜及油污。刮刀清楚表面氧化膜及油污。（2）厚度超過）厚度超過5-8mm焊件，焊前預熱焊件，焊前預熱至至100-300，以減小焊接應力，避，以減小焊接應力，避免裂紋，且有利于氫的逸出，防止免裂紋，且有利于氫的逸出，防止氣孔產生。氣孔產生。（3）焊后清理殘留在街頭處的焊劑和）焊后清理殘留在街頭處的焊劑和焊渣，防止其與空氣、水分作用，焊渣，防止其與空氣、水分作用，腐蝕焊件。可用腐蝕焊件。可用10%的硝酸溶液浸的硝酸溶液浸洗，然后用清水沖洗、烘干。洗，然后用清水沖洗、烘干。 攪拌攪拌 摩擦焊摩擦焊縫焊點焊氬弧焊釬焊氣焊焊接方法 第第3 3章章 連接成形連接成形六、銅及銅合金的焊接六、銅及銅合金的焊接 焊接特點：焊接特點： 難熔合；易氧化；易產生氣孔；易產生焊接變形；易產生焊接裂紋。難熔合；易氧化；易產生氣孔；易產生焊接變形；易產生焊接裂紋。 工藝措施：工藝措施：（1