材料成型技術第四章焊接第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3常用金屬材料的焊接4.3.1材料的焊接性

焊接性是材料在限定的施工條件下焊成按規(guī)定設計要求的構件，并滿足預定服役要求的能力。1.材料焊接性的影響因素:（1）材料的化學成分：

1）在Fe－C合金中，隨含C量的增加，焊接性下降；

2）非鐵合金的焊接性一般均較差。第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）焊接方法:

同種材料采用不同的焊接方法，材料的焊接性差別很大。采用埋弧焊、等離子弧焊、激光焊等方法時，焊接性較好。例如：焊接難熔金屬，異種材料時，若采用手工電弧焊、氣體保護焊等較困難，但采用等離子弧焊、激光焊等可獲得良好的接頭。

（3）焊接材料:

指焊條、焊絲、焊劑和氣體等。例如：選用堿性焊條，焊縫力學性能比選用酸性焊條要高。第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）焊接結構類型:

焊件結構越復雜或板厚越大，焊接性就越差。（5）服役要求（使用要求）:焊接使用要求不高時，焊接性好些。

2.焊接性的評價:（1）估算法：

1）碳當量法：即把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當含量，作為評價鋼材焊接性的一種參考指標。第4頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月國際焊接學會推薦的公式：式中ＣＥ＿＿碳當量（％）；

ω（Ｃ）、ω（Ｍｎ）＿＿碳、錳等相應成分的質(zhì)量分數(shù)（％）。第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月AUTSCE值愈大，焊接性愈差。①CE＜0.4%時，焊接性能良好。

淬硬、冷裂傾向不大，不需特殊的工藝措施。②CE=0.4%～0.6%時，焊接性能較差。

淬硬、冷裂傾向明顯，需一定的工藝措施。（焊前預熱、焊后緩冷）③CE＞0.6%時，焊接性能很差。

淬硬、冷裂傾向嚴重，需嚴格的工藝措施。（焊前較高溫度的預熱，焊后緩冷并進行去應力退火）第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月2）冷裂紋敏感系數(shù)法PW考慮了板厚、焊縫氫量的影響。

式中Pw_____冷裂紋敏感系數(shù)；

ω(C)、ω(Mn)等_____碳、錳等相應成分的質(zhì)量分數(shù)(%)；第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月［H］_____100克焊縫金屬中擴散氫的含量(Ml)；

h_____材料板厚(mm)。防止裂紋要求的最低預熱溫度Tp：

Tp=1440Pw-392（℃）Pw值越大（反映材料焊接性差），預熱溫度Tp越高。（2）焊接性試驗：即評定母材焊接性的試驗。如焊接裂紋試驗接頭、力學性能試驗、接頭耐腐蝕性能試驗等。第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月常用金屬材料的焊接性能材料種類焊接性主要焊法工藝措施低碳鋼良好所有方法

一般不需，只有焊厚大構件或在0℃以下低溫環(huán)境中焊接時，應適當預熱低合金結構鋼低強度良好手弧、埋弧、電渣、CO2高強度較差手弧、埋弧、電渣、Ar+CO2焊前需預熱，重要件焊后去應力退火中碳鋼較差手弧、埋弧、氣焊等

焊前預熱，焊后緩冷高碳鋼很差手弧、埋弧、氣焊等

焊前預熱，焊后緩冷并熱處理第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月材料種類焊接性主要焊法工藝措施不銹鋼奧氏體良好

氬弧焊、手弧、埋弧不需馬氏體鐵素體較差焊前預熱，焊后緩冷，有時需熱處理銅、鋁、鈦等有色金屬較差氬弧焊、氣焊、電阻焊、釬焊

厚板需焊前預熱鑄鐵極差（只焊補）手弧焊、氣焊（薄壁）重要件、復雜件

焊前預熱，焊后緩冷（續(xù)表）第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2常用金屬材料的焊接1.碳鋼的焊接⑴低碳鋼的焊接低碳鋼的ＣＥ＜０.４％，焊接性良好．應用：一般的工程結構和強度要求不高的機器零件⑵中碳鋼的焊接：中碳鋼的ＣＥ一般為０.４％～０.６％，焊接性較差，焊接接頭易產(chǎn)生淬硬組織和裂紋．第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月改善焊接性的措施：

①預熱和后熱；②選用低氫型焊條或堿度較多的焊劑；③使用小電流、低速焊和多層焊；④焊后應當立即進行熱處理。⑶高碳鋼的焊接：高碳鋼的ＣＥ＞０.６％，焊接性更差。措施：采用更高的預熱溫度和更嚴格的工藝措施。應用：工具、模具的修補。第12頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月２．低合金鋼結構⑴強度級別低的低合金鋼的焊接當бS=295~390Mpa，CE＜0.4%時，焊接性較好。⑵強度級別較高的低合金鋼的焊接：當бS=440~540Mpa，CE：0.4~0.6%時，焊接性較差。采取措施：①預熱和后熱②采用堿性焊條堿度較高的焊劑③焊后需進行去應力退火或高溫回火．第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月３．耐熱鋼的焊接：焊接性一般均較差．措施：①焊前清理；②預熱和后熱；③選用低氫型焊條或堿度較高的焊劑；④焊后熱處理。第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月４.不銹鋼的焊接：焊接性一般均較差。措施：①采用高純焊接材料；②選用高堿度焊劑或低氫型焊條；③焊接時須采用熱量集中的焊法、小的熱輸入、低的層間溫度，以減少熱影響區(qū)的受熱程度；④焊后熱處理。第15頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月５．鑄鐵的焊接：

焊接時易產(chǎn)生裂紋、白口及淬硬組織，故焊接性較差。需采取一定的工藝措施。常用的焊接方法有：⑴異質(zhì)焊縫冷焊：即選用焊縫為非鑄鐵型組織的焊條；以防止出現(xiàn)白口組織和裂紋。常用焊條電弧焊，通常不預熱。應用：純鎳鑄鐵焊條僅用于機床導軌面；碳鋼鑄鐵焊條只能用于焊補鑄鐵件的非加工面。第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵同質(zhì)焊縫熱焊：

即選用焊縫為鑄鐵型的焊條或焊絲，焊前將鑄件整體或局部預熱至550－650℃，且焊時溫度不低于400℃。常用焊條電弧焊和氣焊，焊后需去應力退火。優(yōu)點：有效地防止白口、淬硬組織及裂紋，接頭切削加工性好。缺點：成本高，生產(chǎn)效率低，勞動條件差。應用：用于形狀復雜、剛性大且焊后需切削加工的重要鑄件。第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月６．非鐵金屬的焊接

⑴鋁及鋁合金工業(yè)純鋁和非熱處理強化的變形鋁合金，焊接性較好。可熱處理強化變形鋁合金和鑄造鋁合金，焊接性較差。焊接的主要困難：①極易生成熔點高、密度大的氧化物使焊縫產(chǎn)生未熔合或夾渣缺陷；②易產(chǎn)生內(nèi)應力、變形和裂紋；第18頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月③易使焊縫產(chǎn)生氣孔；④所含的低沸點合金元素焊接時極易蒸發(fā)、燒損；⑤鋁的熱導率和熱容量大，焊接時熱損失大等。焊接時注意事項：①盡量選用能量集中的強熱源；②焊絲成分一般應與母材相同或相近；③焊前清理焊絲和焊件；④板厚較大或氣溫較低時需預熱