關于常用金屬材料的焊接及工藝第1頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三3、鋼材焊接性的評定方法鋼材焊接性的影響因素：

（1）材料的化學成分：Wc↑→焊接性↓接頭淬硬程度是引起焊接裂紋的原因。（2）焊接方法，焊接材料，焊件結構間接判斷法：用碳當量評價鋼的焊接性碳當量的定義：指把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當含量。即把影響焊接性能的元素對可焊性的影響折算為碳的影響。焊接學會推薦的碳鋼和低合金高強鋼CE計算公式為：第2頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三根據經驗分析：1）C當量＜0.4%時，焊接性好。一般的焊接工藝條件下，不會產生裂紋;厚大件或在低溫焊接時需預熱；2）C當量=0.4～0.6%時，塑性降低，淬硬傾向逐漸明顯，焊接性較差。需焊前預熱，采取工藝措施；3）C當量＞0.6%時，塑性差，淬硬傾向大，焊接性差。焊接前、中、后需都需采取措施。第3頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三練習：試比較下列鋼材的焊接性09Mn2Cu的碳當量為：09MnV的碳當量為：14MnMoV的碳當量為：

Ceq值越大，焊接性差；且工件板厚越厚，焊接性差。第4頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三1、碳鋼的焊接低碳鋼的焊接1）焊接性：焊接性良好——Wc<0.25%，CE<0.4%，一般不會產生淬硬、冷裂傾向。2）焊接工藝：一般不需要預熱，不需要特殊的焊接工藝措施，焊后也不需要進行熱處理；對于在低溫焊接時或厚大件（>50mm）需預熱或焊后熱處理。二、常用鋼材的焊接手工電弧焊時，根據母材強度等級一般選用酸性焊條E4303(J422)、E4320(J424)等；承受動載荷、結構復雜的厚大焊件，選用抗裂性好的堿性焊條E4351(J427)、E4316(J426)等。埋弧焊時，一般選用焊絲H08A或H08MnA配合焊劑HJ431。第5頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三2）中碳鋼焊接的主要特點（存在問題）：中碳鋼的焊接：焊接性較差1）焊接性：Wc=0.25～0.6%C當量≥0.4～0.6%可焊性較差，隨C↑，由中變差。1）“HAZ”區產生淬硬組織M及冷裂紋；2）焊縫金屬易產生熱裂紋。防止裂紋（冷裂、熱裂）工藝措施：1）選用抗裂性能好的低H型焊條J506、J507等2）焊前預熱；↓應力、↓冷速

Wc<0.45%預熱150～250℃；

C、件厚↑,預熱250～350℃。第6頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三2、低合金結構鋼的焊接

焊接結構中，用得最多的是低合金結構鋼。主要用于建筑結構和工程結構，如壓力容器、鍋爐、橋梁、船舶、車輛和起重機械等。(1)焊接主要問題如下:①熱影響區有淬硬傾向:

淬硬程度與鋼材的化學成分和強度級別有關。普低鋼以熱軋或正火狀態供應，按σs分六級：300、350、400低等級（強度）普低鋼或低合金鋼450、500、550高等級（強度）普低鋼或低合金鋼第7頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三1、300、350、400低等級（強度）焊接特點：

C當量<0.4%焊接性良好。300級與Q235A(A3)幾乎無差別。16Mn（Q345為350級）可與低碳鋼同等對待。等級↑，“HAZ”區淬硬傾向↑，但只要規范得當（低H型焊條、預熱150～250℃、板厚>20mm焊后熱處理）仍可得良好的質量。2、450、500、550高等級（強度）焊接特點：

C當量=0.40～0.50%焊接性稍差。淬硬傾向增加，熱影響區容易產生馬氏體組織，硬度明顯增高，塑性和韌度則下降。2、低合金結構鋼的焊接

第8頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三強度級別高，易出現冷裂紋；級別↑，裂紋加劇。影響冷裂紋的因素三方面：焊縫及“HAZ”的含H量；（重要因素）“HAZ”的淬硬程度；接頭處殘余應力大小。（又稱延遲裂紋）②焊接接頭的裂紋傾向：2、低合金結構鋼的焊接

(1)焊接主要問題如下:①熱影響區有淬硬傾向:

第9頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三(2)低合金結構鋼焊接生產中采取的措施：1.強度級別低，一般和低碳鋼一樣；2.對鍋爐、壓力容器等重要構件，當厚度大于20mm時，焊后必須進行退火處理，以消除應力。3.強度級別高，焊前一般均需預熱；焊接時，應調整焊接參數，以控制熱影響區的冷卻速度。焊后還應進行熱處理以消除內應力。2、低合金結構鋼的焊接

第10頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三第11頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三三、鑄鐵件的焊補為修補鑄件的缺陷而進行的焊接稱為補焊。1、鑄鐵的焊接特點1）接頭易產生白口組織及淬硬組織：局部加熱，冷速快3）鑄鐵含碳量高，焊接時易生成CO2和CO氣體，產生氣孔。2）易產生裂縫：鑄鐵強度低，塑性差；雜質含量高4）流動性好，液體易流失，只適用平焊。第12頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三1）熱焊法焊前將工件局部或整體預熱到600～700℃，焊后緩慢冷卻。特點是：焊補質量好，但生產率低，成本高，勞動條件差，一般用于重要鑄件。鑄鐵的焊補一般采用氣焊和手工電弧焊2、鑄鐵的補焊工藝2）冷焊法焊前工件不預熱或只進行400℃以下的低溫預熱的焊補方法。冷焊法主要依靠焊條的化學成分來防止產生白口組織和裂縫。特點是：生產率高，成本低，勞動條件好，但質量不易保證。第13頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三四、有色金屬及其合金的焊接1.銅及銅合金的焊接1）銅及銅合金的焊接特點：銅的導熱性高，焊接時熱量極易散失。焊不透銅在液態時易氧化，生成的CU2O與銅組成低熔點共晶，分布在晶界上形成薄弱環節；力學性能低銅的收縮系數大；易產生焊接應力和裂縫。銅在液態時吸氣性強；易產生氣孔。銅的電阻極小；不適宜電阻焊接。銅合金中的元素更易氧化，使可焊性更差。第14頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三2）銅及銅合金的常用焊接方法銅及銅合金焊條牌號焊接工藝見：GB3670—83易保證紫銅、青銅的焊接質量！黃銅焊接普遍采用的方法埋弧焊第15頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三鋁的焊接性與銅的可焊性相似---焊接困難。2.鋁及鋁合金的焊接焊絲與母材成分相近焊接表面要清潔1.易氧化；AL2O3熔點2050℃2.導熱系數大，線膨系數大，易產生應力與變形；3.液態鋁易吸氣、尤其是吸H2，比Cu還強.↑氣孔4.高溫強度、塑性低，焊縫塌陷，用墊板，液—固同色，難操作。目前焊接鋁及鋁合金的常用方法有氬弧焊、氣焊、點焊、縫焊和釬焊。其中氬弧焊是焊接鋁及鋁合金較好的方法。氣焊常用于要求不高的鋁及鋁合金工件的焊接。第16頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三第五節焊接結構設計一、焊件的選材原則（5條）1）在滿足使用性能要求的前提下，應盡量選用焊接性較好的材料。——低碳鋼和強度級別較低的低合金結構鋼2）輔助工藝的可行性——如選高碳鋼或合金結構鋼，需預熱和緩冷的條件3）注意材料與焊接方法的匹配性4）盡量不選用異種材料相互焊接。——如Al、Mg等，應選擇亞弧焊的方法——如選用，盡量使熔點、力學性能和抗氧化性能相差較小。第17頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三合理選材與減少焊縫5）盡量選用軋制型材，以減少備料工作量和焊縫數量，降低成本，且減少焊接應力、變形和焊接缺陷。第18頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三二、焊件的結構工藝性1.焊縫的布置結構設計關鍵原則要求如下：1）焊縫位置應便于施焊

a)平焊

b)橫焊c)立焊d)仰焊

焊縫的空間位置

焊條電弧焊電阻點焊或縫焊第19頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三2）焊縫的布置應盡可能分散改進密集、交叉的焊縫，會加大熱影響區及焊接應力。第20頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三3）焊縫的位置應盡可能對稱布置不合理變形最小最好是能同時施焊第21頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三4）焊縫應盡量避開最大應力和應力集中的位置最大應力處易產生應力集中！第22頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三5）焊縫應盡量遠離機械加工表面

第23頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三2.焊接接頭形式的選擇1）、接頭及坡口形式（1）焊接接頭形式

對接接頭角接接頭Ｔ形接頭搭接接頭（2）坡口形式與焊件厚度有關根據設計或工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽稱為坡口。目的：使接頭處焊透并減小焊條的熔化量。第24頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三對接接頭受力較均勻，重要的受力焊縫應盡量選用。第25頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三焊件不在同一平面，產生附加彎矩，金屬消耗量也大，一般應避免采用。但不需開坡口，焊前準備簡便，裝配時尺寸要求不高，對于受力不大的平面聯結與空間架構，采用搭接可以節省工時。第26頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三受力比對接接頭復雜，接頭成一定角度必須選用。第27頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三2）、坡口形式的選擇單面坡口的可焊性較好，但焊條消耗量大，且焊后易產生角變形；雙面坡口受熱均勻，變形較小，焊條消耗量也小，但必須兩面施焊。1、焊條電弧焊焊接板厚在6mm以下的對接焊縫時，用I型坡口直接焊接，但當焊接厚度大于6mm的構件時，需開坡口。板厚小于12mm時可直接采用I形坡口