常用金属材料的焊接

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1、第五单元常用金属材料的焊接【学习目标】　本单元主要讲解常用金属材料的焊接工艺等基础知识，要求通过本单元的学习，理解碳钢的焊接特点与焊接工艺；理解合金结构钢的焊接特点与焊接工艺；了解不锈钢和耐热钢的焊接特点与焊接工艺；了解铸铁的焊接特点与焊接工艺；了解铝及铝合金、铜及铜合金的焊接特点与焊接工艺。综合知识模块一　碳素钢的焊接碳素钢是以Fe为基础，以少量C为合金元素的铁碳合金，可以简称为碳钢。碳钢有不同的分类方法，按含C量可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢；按品质分可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素结构钢；按用途可分为结构钢和工具钢；根据某些行业特殊要求及用途，有一些专业用钢，比如：压力容器用碳

2、钢、锅炉用碳钢、船用碳素结构。碳钢的焊接性主要取决于碳含量。随着碳含量的增加，焊接性逐渐变差。碳钢中的Mn和Si对焊接性也有影响，随着它们含量的增加，焊接性变差，但不及碳作用强烈。把钢中合金元素的含量按其作用换算成碳的相当含量，就叫做碳当量。它可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。这样，就可以把C、Mn和Si对焊接性的影响汇合成一个适用于碳素钢的碳当量Ceq经验公式：Ceq值增加，产生冷裂纹的敏感性增大，焊接性变差。通常，当Ceq值小于0.4%时，钢材的淬硬倾向不大，焊接性良好，不需预热。Ceq值在0.4%～0.6%之间时，钢材的淬硬倾向大，冷裂纹的敏感性将增大，焊接性一般，焊接时需要采取一些

3、工艺措施，如预热等。Ceq值大于0.6%时，焊接性变得很差。碳钢中的杂质(如S、P、Ｏ、N)和一些微量元素(如Cr、Mo、V、Cu)等对焊接接头的裂纹敏感性和力学性能都有重大影响。实际上，焊接性的好坏不只取决于合金元素的含量，还取决于焊接接头冷却速度。尤其中、高碳钢在某种焊接热循环的作用下，冷却速度较快，碳钢可能在焊缝和热影响区中形成马氏体组织，马氏体量越多，硬度越高，焊接性越差，产生裂纹倾向越大，因此，焊接时控制冷却速度也成为至关重要的问题。采用预热、控制层间温度和后热，或使用大焊接热输入，都能降低焊接接头冷却速度，从而控制组织和硬度，减小冷裂纹的可能性。金属熔焊基础与材料焊接第五单元　常

4、用金属材料的焊接　　除上述影响碳钢焊接性的诸多因素以外，母材焊前热处理状态对焊接性影响也是碳钢焊接时不容忽视的问题。低碳钢的焊接1.低碳钢的焊接特点低碳钢碳含量较低，Mn、Si含量又少，所以，通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织或淬火组织。这种钢材的塑性和冲击韧度优良，焊成的接头塑性和冲击韧度也很好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织。可以说，整个焊接过程中不需要特殊的工艺措施，其焊接性优良。但在少数情况下，低碳钢的焊接性也会不好，焊接时出现困难，例如：低碳钢母材成分不合格，S、P、O等杂质含量过高，焊接方法选择不当等。总之，低碳钢是最容易焊接的钢种，但

5、有时也会出现某种问题。许多焊接方法都适用于低碳钢焊接，并能获得良好的焊接接头。目前，焊条电弧焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊、埋弧焊、电渣焊、气焊、电阻焊等都是焊接低碳钢的成熟焊接方法。2.焊接方法和焊接材料的选择(1)焊条电弧焊焊接低碳钢时大多采用焊条电弧焊，低碳钢选用焊条的主要原则是等强度原则，大多使用E43××系列的焊条，因为低碳钢通常的抗拉强度平均值为417.5MPa，而E43××系列焊条熔敷金属的抗拉强度不小于420MPa，在力学性能上正好与之匹配。这一系列焊条有多种型号，商品牌号更多，可根据具体母材、受载情况等加以选用，比较重要的结构或受载情况复杂的结构，尽量选用低氢型焊条，表5-

6、1为几种情况的举例。其他钢材选用焊条请参照JB/T4709—2007等行业标准或国家标准。(2)二氧化碳气体保护焊　近年来，二氧化碳气体保护焊用来焊接低碳钢也很普遍。二氧化碳气体保护焊用焊丝可分为实心焊丝和药芯焊丝两大类，低碳钢选用焊丝的主要原则也是等强度原则，举例见表5-1。其他请参照GB/T8110—1995《气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝》等国家标准。焊接用的CO2气体纯度应不低于99.5％。(3)埋弧焊　低碳钢的焊接采用埋弧焊的也很多，尤其是中、厚度钢板。低碳钢埋弧焊一般选用实芯焊丝H08A或H08MnA等，它们与高锰高硅低氟熔炼焊剂HJ430、HJ431或HJ433配合，应用甚广。

7、烧结焊剂应用也日益广泛，有的烧结焊剂附加铁粉，可以在衬垫上单面焊双面成形，焊缝美观，效率甚高。几种低碳钢埋弧焊常用焊接材料的选用举例，见表5-1。(4)手工TIG焊　在比较重要的结构中，低碳钢管对焊时，一般要求焊接接头必须是全焊透结构。许多工厂采用手工TIG焊封底，焊条电弧焊填充和盖面的方法或全部采用手工TIG焊焊接。低碳钢TIG焊用焊丝尽量选用专用焊丝以减少化学成分的变化，保证焊缝一定的力学性能，20、20