第13讲常用金属材料的焊接
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1、材料成型基础材料成型基础 刘志卫单位：机械工程学院 机械制造与自动化教研室手机：15605540807 邮箱：安徽理工大学安徽理工大学材料成型基础材料成型基础第第1313讲讲 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接p一、金属材料的焊接性p二、碳素钢和低合金结构钢的焊接p三、不锈钢的焊接p四、铸铁的补焊p五、非铁金属的焊接常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接主要内容主要内容p 焊接性焊接性：采用一定焊接方法、材料、工艺参数及结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度。p 焊接性一般包括两个方面：焊接性一般包括两个方面：接合性能：接合性能：在给定焊接工艺条件下，形成完好焊接接头的能力，特别是接头对
2、产生裂纹的敏感性；使用性能：使用性能：在给定焊接工艺条件下，焊接接头在使用条件下安全运行的能力，包括焊接接头的力学性能和其它特殊性能（如耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等）。金属材料的焊接性金属材料的焊接性焊接性概念焊接性概念p 材料因素：材料因素：金属材料和焊接材料。p 焊接方法：焊接方法：不同材料选用不同方法。p 工艺因素：工艺因素：焊接电流、电压等的选择。p 使用条件：使用条件：耐腐蚀、耐高温等。金属材料的焊接性金属材料的焊接性影响焊接的因素影响焊接的因素p 钢的裂纹倾向与化学成分有关钢的裂纹倾向与化学成分有关:通常将影响最大的碳作为基础元素其它元素的质量分数对焊接性的影响折合成碳的相当质量分数p
3、 碳当量碳当量:碳的质量分数和其它合金元素的相当质量分数之和p 国际焊接学会推荐的碳钢和低合金结构钢:金属材料的焊接性金属材料的焊接性焊接性评定方法碳当量焊接性评定方法碳当量15)()(5)()()(6)()()(CuwNiwVwMowCrwMnwCwCEwp 碳当量越高，裂纹倾向越大，钢的焊接性越差。碳当量越高，裂纹倾向越大，钢的焊接性越差。p wCE0.4%时，淬硬和冷裂倾向不大,焊接性良好；p wCE=0.4%0.6%时，钢的淬硬和冷裂倾向逐渐增加,焊接性较差,焊接时需要采取一定的预热、缓冷等工艺措施，以防止产生裂纹；p wCE0.6%时，钢的淬硬和冷裂倾向严重，焊接性很差，一般不用于生
4、产焊接结构。金属材料的焊接性金属材料的焊接性焊接性评定方法碳当量焊接性评定方法碳当量p 低碳钢的焊接低碳钢的焊接(Wc0.25%)Q235、10、15、20等是应用最广的焊接结构材料，塑性好，淬硬倾向小，不易产生裂纹，焊接性最好。任何焊接方法和最普通的焊接工艺即可获得优质的焊接接头。p 注意以下问题：（1）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时，应该进行预热，否则容易产生裂纹。（2）重要结构焊后进行去应力退火消除焊接应力。低碳钢对焊接方法几乎没有限制，应用最多的是手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和电阻焊。碳素钢和低合金结构钢的焊接碳素钢和低合金结构钢的焊接碳素钢的焊接碳素钢的焊接p 低碳钢的
5、焊接低碳钢的焊接(Wc0.25%)碳素钢和低合金结构钢的焊接碳素钢和低合金结构钢的焊接碳素钢的焊接碳素钢的焊接低碳钢焊接材料的选择p 中碳钢的焊接中碳钢的焊接(WC 0.25%0.60%)中碳钢有淬硬倾向，接头易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹，焊接性较差。一般为锻件和铸钢件，常进行补焊。p 焊接方法：手工电弧焊手工电弧焊。p 焊条选用：抗裂性好的低氢型焊条(如J426、J427、J506、J507)，焊缝有等强度要求时，选择相当强度级别的焊条。焊接时，应采取焊前预热、焊后缓冷等措施以减小淬硬倾向，减小焊接应力。接头处开坡口进行多层焊，采用细焊条小电流，可以减少母材金属的熔入量,降低裂纹倾向。碳素
6、钢和低合金结构钢的焊接碳素钢和低合金结构钢的焊接碳素钢的焊接碳素钢的焊接p 高碳钢的焊接高碳钢的焊接(WC 0.60%)其焊接特点与中碳钢基本相同，但淬硬和裂纹倾向更大，焊接性更差。一般这类钢不用于制造焊接结构，大多是用手工电弧焊或气焊来补焊修理一些损坏件。p 焊接时，应注意焊前预热和焊后缓冷。焊接时，应注意焊前预热和焊后缓冷。碳素钢和低合金结构钢的焊接碳素钢和低合金结构钢的焊接碳素钢的焊接碳素钢的焊接p 按屈服强度分为九级：Q300、350、400、450、500、550、600、700、800MPa。p 400MPa的低合金结构钢，的低合金结构钢，wCE0.4%，存在淬硬和冷裂问，存在淬硬
7、和冷裂问题，焊接性与中碳钢相当，需焊前预热(150左右左右)可以降低冷却速度，避免出现淬硬组织；p 适当调节焊接工艺参数，可以控制热影响区的冷却速度，保证焊接接头获得优良性能；焊后热处理能消除残余应力，避免冷裂。碳素钢和低合金结构钢的焊接碳素钢和低合金结构钢的焊接低合金结构钢的焊接低合金结构钢的焊接p 按屈服强度分为九级：Q300、350、400、450、500、550、600、700、800MPa。p 含C较低，对较低，对S、P控制较严，控制较严，手弧焊手弧焊、埋弧焊埋弧焊、气保焊气保焊和电渣焊电渣焊均可用，以手工电弧焊和埋弧焊较常用；选择焊接材料时，通常从等强度原则出发，为了提高抗裂性，尽
