機器焊接技能

1什么是焊接性？試述碳鋼的焊接性。

焊接性是指質料在限定的施工條件下焊接成按劃定設計要求的構件，并滿足預定服役要求的能

力。焊接性受質料、焊接要領、構件類型及使用要求四個因素的影響。

碳鋼是以鐵元索為底子的，鐵碳合金，碳為合金元素■，其碳的質量分數不凌駕1%,別的，鋪的

質量分數不凌駕1.2%,硅的質量分數不凌駕0.5%,后兩者皆不作為合金元素。其它元素如

Ni、C「、Cu等均控制在殘余量的限度以內，更不作為合金元索。雜質元素如S、P、O、N等，

憑據鋼材品種和品級的差異，均有嚴格限制。因此，碳鋼的焊接性主要取決于含碳量:，隨著含碳

量的增加，焊接性逐漸變差，其中以低碳鋼的焊接性最好，見表1。

表1碳鋼焊接性與含碳量的干系

名典也硬

“碳的質量分數（%）典典范用途焊接性

稱度

特殊板材和型材薄板、帶材、

低碳<60HRB優(yōu)

焊絲

鋼

?0.2590HRB結構用型材、板材、棒材良

中碳

25HRC呆板部件和東西中（需預熱、后熱，推薦使用低氫焊接

鋼

要領）

高碳

>40HRC彈簧，模具，鋼軌劣（需預熱、后熱，必須使用低氫焊接

鋼

要領）

2什么是碳當量？碳鋼的碳當量如何盤算？

把鋼中合金元素（包羅碳）的含量按其作用換自成碳的相當含量，稱為該種鋼材的碳當量，可作

為評定鋼材焊接性的一種參考指標。

碳鋼中的元素除C外，主要是Mn和Si,它們的含量增加，焊接性變差，但其作用不及碳強烈。

國際焊接學會推薦的碳當量公式為

MnCu+NiCr+Mo+V

CE（IIW）=C+—+------------+------------------

（質量分數）（％）

6155

隨著碳當量值的增加，鋼材的焊接性會變差。當CE值大于0.4%?0.6%時，冷裂紋的敏感性

將增大，焊接時需要接納預熱、后熱及用低氫型焊接質料施焊等一系列工藝步伐。

3利用碳當量值評價鋼材焊接性有何局限性？

碳當量值只能在一定范疇內，對鋼材歸納綜合地、相對地評價其焊接性，這是因為：

1）如果兩種鋼材的碳當量值相等，但是含碳量不等，含碳量較高的鋼材在施焊歷程中容易產生

淬硬組織，其裂紋傾向顯然比含碳量較低的鋼材來得大，焊接性較差。因此，當鋼材的碳當量值

相等時，不能看成焊接性就完全相同。

2）碳當量盤算值只表達了化學身分對焊接性的影響，沒有考慮到冷卻速度差異，可以得到差異

的組織，冷卻速度快時，容易產生淬硬組織，焊接性就會變差。

3）影響焊縫金屬組織從而影響焊接性的因素，除了化學身分和冷卻速度外，另有焊接循環(huán)中的

最高加熱溫度和在高溫停留時間等參數，在碳當量值盤算公式中均沒有體現(xiàn)出來。

因此，碳當量值的盤算公式只能在一定的鋼種范疇內，歸納綜合地、相對地評價鋼材的焊接性，

不能作為準確的評定指標。

4試述低碳鋼的焊接性。

由于低碳鋼含碳量低，鋅、硅含量也少，所以，通常情況下不會因焊接而產生嚴重硬化組織或淬

火組織。低碳鋼焊后的討論塑性和打擊韌度良好，焊接時，一般不需預熱、控制層間溫度和后熱，

焊后也不必接納熱處置懲罰改進組織，整個焊接歷程不必接納特殊的工藝步伐，焊接性優(yōu)良

但在少數情況下，焊接時也會出現(xiàn)困難:

1）接納舊冶煉要領生產的轉爐鋼含氮量高，雜質含量多，從而冷脆性大，時效敏感性增加，焊

接討論質量低落，焊接性變差。

2）沸騰鋼脫氧不完全，含氧量較高，P等雜質漫衍不均，局部地域含量會超標，時效敏感性及

冷脆敏感性大，熱裂紋傾向也增大。

3）接納質量不切合要求的焊條，使焊縫金屬中的碳、硫含量過高，會導致產生裂紋。如某廠接

納酸性焊條焊接Q235-A鋼時，因焊條藥皮中鐳鐵的含碳量過高，會引起焊縫產生熱裂紋。

4）某些焊接要領會低落低碳鋼焊接討論的質量。如電渣焊，由于線能量大，會使焊接熱影響區(qū)

的粗晶區(qū)晶粒長得卜分粗大，引起打擊韌度的嚴重下降，焊后必須進行細化晶粒的正火處置懲罰，

以提高打擊韌度。

總之，低碳鋼是屬于焊接性最好、最容易焊接的鋼種，所有焊接要領都能適用于低碳鋼的焊接。

5低碳鋼焊接時，如何正確地選用焊接質料？

⑴手弧焊焊條的選用

常用低碳鋼Q235的抗拉強度平均值為，憑據等強度原則，與之幾配的焊條應為E43系列。兒

種差異鋼號的低碳鋼手弧焊時焊條的選用，見表2。

表2低碳鋼手弧焊時焊條的選用

動載荷、龐大、厚板結構，鍋爐受壓施

?般結構選用的

鋼容器，低溫焊接焊

號條

焊親型號

選用的焊條型號件

Q235E4316.E4315一般不預熱

匚4313,E4303.匚4301,

Q255E4320,E4311一般不預熱

(E5016.E5015)

厚板結構預熱

Q275E4316,E4315E5016,E5015

150C以上

E4316.E4315

08、10、15、E4303,E4301,E4320,

一般不預熱

20E4311

(E5016,E5015)

厚板結構預熱

25E4316.E4315E5016.E5015

以上

E4316,E4315

厚板結構預熱

20g,22gE4303.E4301

100?150C

(E5016,E5015)

E4316.E4315

20RE4303.E4301一般不預熱

(E5016.E5015)

注：表中括弧內的焊條型號體現(xiàn)可以代用。

焊件厚度（mm）在種種氣溫下的預熱溫度

<30不低于一300c時不預熱；低于一30c時預熱100?150C

31?50不低于一10℃時不預熱；低于一10C時預熱100?150c

51?70不低于0℃時不預熱：低于0℃時預熱100?150℃

表5低碳鋼管道、壓力容器低溫焊接的預熱溫度

焊件厚度（mm）在種種氣溫下的預熱溫度

<16不低于一30℃時不預熱；低于一30c時預熱100?150c

17?30不低于一20℃時不預熱：低于一20C時預熱100?150c

31?40不低于一10七時不預熱：低于一10C時預熱100?150c

41?50不低于0C時不預熱；低于（FC時預熱100?150C

7試述中碳鋼的焊接性。

中碳鋼的碳的質量分數為0.25%?0.60%。當碳的質量分數靠近0.25%而含鎬量不高時，焊

接性良好。隨著含碳量的增加，焊接性逐漸變差。如果碳的質量分數為0.45%左右而仍按焊接

低碳鋼常用的工藝施焊時，在熱影響區(qū)可能會產生硬脆的馬氏體組織，易于開裂，即形成冷裂紋。

焊接時.，相當數量的母材被熔化進入焊縫，使焊縫的含碳量增高，促使在焊縫中產生熱裂紋，特

別是當硫的雜質控制不嚴時，更易出現(xiàn)。這種裂紋在弧坑處更為敏感，漫衍在焊縫中的熱裂紋于

是與焊縫的魚鱗狀波紋線和垂直，見圖lo

8中碳鋼焊接時，如何正確地選用焊條？

中碳鋼的焊接目前多數接納手弧焊。為提高焊接討論的抗裂性，應選用低氫型焊條。個體情況卜,

也可接納鈦鈣型和鈦鐵礦型酸性焊條，但此時應接納嚴格的工藝步伐，如焊前預熱、淘汰烽合比

（低落焊縫含碳量）等。

中碳鋼手弧焊時焊條的選用，見表6.

表6中碳鋼手弧焊時焊條的選用

焊件力學性能（之）選用焊條型號

鋼焊接asob6*aK

焊件含碳量（%）s要求等強

號件不要求等強度

度

(MPa)(MPa)(%)(%)(J)

35一般315530204555E4303.E4301E5016,

ZG270?一般270500182522E4316.E4315E5015

500

1?

E4303.E4301

45

較差355600164039E5016,

E4316.E4315

ZG310-

較差310570152115E5015

570

E5016.E5015

E4303.E4301

55

0.52?0.60很差3806451335—E5016.

E4316.E4315

ZG340?

很差340640101810E5015

340

E5016.E5015

特殊情況下，中碳鋼焊接時可接納銘銀不銹鋼焊條,如E0?19?10?16(A102)、E0-19-10-5

(A107),El-23-13-16(A302)、El-23-13-15(A307)、E2-26-21-16(A402)、

E2-26-21-15(A407)等，因奧氏體焊縫金屈的塑性良好，可以減小焊接討論應力，縱然焊

件焊前不預熱，也可制止熱影響區(qū)產生冷裂紋。

9試述中碳鋼的焊接工藝要點。

⑴預熱

預熱有利于減低中碳鋼熱影響區(qū)的最高硬度，防備產生冷裂紋,這是焊接中碳鋼的主要工藝步伐,

預熱還能改進討論塑性，減小焊后殘余應力。通常，35和45鋼的預熱溫度為150?250℃含

碳量再高大概因厚度和剛度很大，裂紋傾向大時，可將預熱溫度提高至250?400C。

若焊件太大，整體預熱有困難時，可進行局部預熱，局部預熱的加熱范疇為焊口兩側各150?

200mm。

⑵焊條

條件許可時優(yōu)先選用堿性焊條。

⑶坡口形式

將焊件盡量開成U形坡口式進行焊接。如果是鑄件缺陷，鏟挖出的坡口外形應圓滑，其目的是

淘汰母材熔入焊縫金屬中的比例，以低落焊縫中的含碳量，防備裂紋產生。

⑷焊接工藝參數

由于母材熔化到第一層焊縫金屬中的比例最高達30%左右，所以第一層焊^焊接時，應盡量接

納小電流、慢焊接速度，以減小母材的熔深。

⑸焊后熱處置懲罰

焊后最好對焊件立即進行消除應力熱處置懲罰，特別是對付大厚度焊件、高剛性結構件以及嚴厲

條件下(動載荷或打擊載荷)事情的焊件更應如此。消除應力的回火溫度為600?650C.

若焊后不能進行消除應力熱處置懲罰，應立即進行后熱處置懲罰。

10試述高碳鋼的焊接工藝要點。

⑴焊接性

當高碳鋼的碳的質量分數大于0.60%時,，焊后的硬化、裂紋敏感傾向更大，因此焊接性極差，

不能用于制造焊接結構。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接事情主要是焊補修

復。

⑵焊條選用

由于高碳鋼的抗拉強度多數在675MPa以上，所以常用的焊條型號為E7015、E6015,對構

件結構要求不高時可選用E5016、E5015焊條。別的，亦可接納銘銀奧氏體鋼焊條進行焊接。

⑶焊接工藝

1）由于高碳鋼零件為了得到高硬度和耐磨性，質料自己都需經過熱處置懲罰，所以焊前應先進

行退火，才氣進行焊接。

2）焊件焊前應進行預熱，預熱溫度一般為250?350C以上，焊接歷程中必須保持層間溫度不

低于預熱溫度。

3）焊后焊件必須保溫緩冷，并立即送入爐中在650C進行消除應力熱處置懲罰。

11低合金高強鋼的碳當量如何盤算？

低合金而強鋼碳當量的盤算公式目前以國際焊接學會（HW）所推薦的CE和日本JIS尺度所劃

定的Ceq應用最為遍及，其盤算公式為

MnCr+Mo+vCu+Ni

CE（IIW）=C+——+-----------+-------

（質量分數）（%）

6515

MnSiNiCrMoV

Ceq（JIS）=C+------+-------+-------+-------+-------+-------

（質量分數）（％）

624405414

式中，化學元素都體現(xiàn)該元素在鋼中的質量分數，盤算時，元素含量均取其身分范疇的上限。

CE主要適用于文藝報非調質量低合金高強鋼（ob=500-900MPa）焊接性的估算；Ceq主要

適用于低碳鋼調質鋼和低合金高強鋼（ob=500?1000M〉a）,但均適用于含碳量偏高的鋼種

（C的質量分數20.18%）,這類鋼化學身分的范萌如下

C的質量分數為WO.2%、SiW0.55%、MML5%、CuW0.5%、NH2.5%、CrW1.25%、

Mo<0.7%xV<%fUB<0.006%o

12試述低合金高強鋼的焊接性。

強度級別較低的低合金高強鋼，如300?4OOMPa級，由于鋼中合金元素含量較少，其焊接性

良好、靠近于低碳鋼。隨著鋼中合金元素的增加，強度級別提高，鋼的焊接性也逐漸變差，出現(xiàn)

的主要問題是：

⑴熱影響區(qū)的淬硬傾向

含碳時較少、強度級別較低的鋼種,如09Mn2、09Mn2Si、09MnV鋼等,淬硬傾向很小。隨

著強度級別的提高，淬硬傾向也開始加大，如16Mn、15MnV鋼焊接時，快速度冷卻會導致在

熱影響區(qū)出現(xiàn)馬氏體組織。

⑵冷裂紋

低合金高強鋼焊接時.，熱影響區(qū)的冷裂紋傾向加大，并且這種冷裂紋往往具有延遲的性質，危害

性很大。例如，質料為18MnMoNb鋼壁厚115mm的一大型容器，由于預熱溫度不敷，焊后

在熱影響區(qū)形成大量冷裂紋。

低合金高強鋼的定位焊^很容易開裂，其原因是由于焊縫尺寸小、長度短、冷卻速度快，這種開

裂屬于冷裂紋性質。

⑶熱裂紋

一般情況下，強度品級為294?392MPa的熱軋、正火鋼，熱裂傾向較小，但在厚壁壓力容器

的高稀釋率焊道（如根部焊道或靠近坡口邊沿的多層埋弧庫焊道）中也會出現(xiàn)熱裂紋。電渣焊時，

若母材的含碳量偏高并含銀時，電渣焊健中可能會出現(xiàn)呈八字形漫衍的熱裂紋。

強度品級為800?1176MPa的中碳調質鋼（如30C「MnSiA鋼），焊接時熱裂的敏感性較大。

⑷粗晶區(qū)脆化

熱影響區(qū)中被加熱至110TC以上的粗晶區(qū)，當焊接線能量過大時，粗晶區(qū)的晶粒將迅速長大或

出現(xiàn)魏氏組織而使韌性下降，出現(xiàn)脆化段。

13試述低合金高強鋼焊接時的主要工藝步伐。

⑴預熱

預熱是防備裂紋的有效步伐，并且另有助于改進討論性能。但預熱會惡化勞動條件，便生產工2

龐大化，過高的預熱溫度還會低落討論韌性。因此，焊前是否需要預熱以及預熱溫度簡直定應憑

據鋼材的身分（碳當量）、板厚、結構形狀、剛度巨細以及情況溫度等決定。

⑵焊接線能量的選擇

含碳低的熱軋鋼（09Mn2、09MnNb鋼等）以及含碳量偏下限的16Mn鋼焊接時?，因為這些鋼

的冷裂淬硬、脆化等傾向小，所以對焊接線能量沒有嚴格的限制。焊接含碳量偏高的16Mn鋼

時，為低落淬硬傾向，焊接線能量應偏大一點。對付含V、Nb、Ti的鋼種，為低落熱影響區(qū)粗

晶脆化所造成的倒霉影響，應選擇較小的焊接線能量。如15MnVN鋼的焊接線能量應控制在

40?45kJ/cm以下。

對付碳及合金元素含量較高而屈服點為490MPd的正火鋼（如18MnMoNb鋼等），因淬硬傾

向大，應選擇較大的焊接線能量，但當接納焊前預熱時，為了制止過熱傾向，可以適本地淘汰線

能量。

⑶后熱及焊后熱處置懲罰

后熱是指焊接結束或焊完一條焊縫后，將焊件立即加熱至150?250c范疇內，并保溫一段時

間，使討論中的氫擴散逸出，防備延遲裂紋產生。

對付厚壁容器、高剛性的焊接結構以及一些在低溫、耐蝕條件下事情的構件，焊后應實時進行消

除應力的高溫回火，其目的是消除焊接殘余應力，改進組織。

焊后立即進行高溫問火的焊件，無需再進行后熱處置懲罰。

14低合金高強鋼焊接時，如何正確地選用焊接質料？

總的原則是憑據等強度的要求，即熔敷金屬的強度品級應與母材在同一檔次來選用焊接質料，具

體選用，見表7。

表7低合金高強鋼焊接質料的選用

埋電

強哎級別手弧焊

鋼弧渣

CO2焊焊絲

號焊焊

(MPa)

焊條焊劑焊絲焊劑焊絲

09Mn2HJ430HlOMnSi

H08A

09Mn2Si294E43HJ431H08Mn2Si

H08MnA

09MnVSJ301H08Mn2SiA

薄板：H08A

SJ501

H08Mn2Si

H08MnA

中板開坡口對接

16MnH08Mn2SiA

HJ431

HJ431

開I形坡口對接

16MnCu343E50H08MnMoAYJ502-1

HJ430

HJ360

H08MnA

14MnNbYJ502-3

SJ301

H10Mn2

YJ506-4

國板深坡口

HJ350

H10Mn2

H08MnMoA

JFI形坡口對接

H08MnA

HJ430

中板開坡口對接

15MnV

HJ431

E50HJ431H10MnMoH08Mn2Si

H10Mn2

15MnVCu392

E55HJ360H08Mn2MoVAH08Mn2SiA

HlOMnSi

16MnNb

HJ250

厚板深坡口

HJ350

H08MnMoA

SJ101

SJ431H10Mn2

IbMnVN

HJ350

E55HJ431H10MnMoH08Mn2Si

H08MnMoA

ISMnVNCu441

HJ250

E60HJ360H08Mn2MoVAH08Mn2SiA

H08Mn2MoA

15MnVTiRe

SJ101

18MnMoNbHJ250H08Mn2MoAH10Mn2MoA

E60HJ431

14MnMoV490HJ350H08Mn2MoVAH10Mn2MoVAH08Mn2SiMoA

E70HJ360

14MnMoVCuSJ101H08Mn2NiMoH10Mn2NiMoA

15試述16Mn鋼的焊接工藝。

16Mn鋼屬于碳缽鋼，碳當量為0.345%?0.491%,屈服點即是343MPa（強度級別屬于

343MPa級）。16Mn鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預熱。但由于16Mn鋼

的淬硬傾向比低碳鋼稍大，所以在低溫下（如冬季露天作業(yè)）或在大剛性、大厚度結構卜.焊接時,

為防備出現(xiàn)冷裂紋，需接納預熱步伐。差異板厚及差異情況溫度下16Mn鋼的預熱溫度，見表8。

16Mn鋼手弧焊時應選用E50型焊條，如堿性焊條E5015、E5016,對付不重要的結構，也可

選用酸性焊條E5003、E5001o對厚度小、坡口窄的焊件，可選用E4315、E4316焊條。

表8焊接16Mn鋼的預熱溫度

焊件厚度

差異氣溫下的預熱溫度計（°C）

<mm）

16以上不低于一10C不預熱，-10C以下預熱100?150C

16?24不低于一5℃不預熱.一5c以下預熱100?150C

25?40不低于0℃不預熱，0℃以下預熱100?150c

40以上均預熱100?15CTC

16Mn鋼埋弧焊時H08MnA焊絲配合焊劑HJ431（開I形坡口對接）或H10Mn2焊絲配合焊

劑HJ431（中板開坡口對接），當需焊接厚板深坡口焊縫時，應選用H08MnMoA焊絲配合焊

劑HJ431。

16Mn鋼是目前我國應用最廣的低合金鋼，用于制造焊接結構的16Mn鋼均為16MnR和

16Mng鋼。

16試述18MnMoNb鋼的焊接工藝。

18MnMoNb鋼的屈服點即是490MPa（屬于490MPa級鋼），由于碳及合金鋼元素的含量都

較高，所以淬火硬傾向及冷裂傾向均比16Mn鋼大。焊接工藝要點：

1）除電渣焊外，焊前對焊件應接納預熱步伐，預熱溫度控制在150?180C。對付剛度較大的

討論，預熱溫度應提高至180?230℃。焊后或中斷焊接時，應立即進行250?350C的后熱

處置懲罰。

2）焊接質料的選用，見表7。

3）為包管討論性能和質量，應適當控制焊接線能量，如手弧焊時，焊接線能量應控制在24kJ/cm

以下；埋弧焊時，焊接線能量應控制在35kJ/cm以下。但焊接線能量不能過小，不然焊接討論

易出現(xiàn)淬硬組織和低落韌性。同時，層間溫度應控制在預熱溫度和30CTC之間。

4）焊后應進行熱處置懲罰，電渣焊討論熱處置懲罰的方法是900?980c正火加630?670C

回火。手弧焊及埋弧焊討論進行消除焊接殘余應力的高溫回火處置懲罰，回火溫度比一般鋼材回

火溫度低30C左右。

17試述低溫用鋼的焊接工藝。

事情溫度即是或低于一20C的低碳素結構鋼和低合金鋼稱為低溫用鋼，其牌號及身分，見表9°

對低溫用鋼的主要要求是應包管在使用溫度下具有足夠的逑性及反抗脆性破壞的能力。

表9低溫容器用鋼的牌號及身分

鋼化學身分（質量分數）（%）

號CMnSiVTi

16MnDRW??

09MnTiCuREDR<<

09Mn2VDR<?

06MnNbDRV

化學q分（質量分數）（％）

鋼

S1P

號CuNbRE

<

16MnDR

09MnTiCuREDR0.035

-----0.15（參加量）

09Mn2VDR0.035

06MnNbDR

低溫用鋼由于含碳量低，淬便傾向和冷裂傾向小，所以焊接性良好。焊接時，為制止焊縫金屬及

熱影響區(qū)形成粗晶組織而低落低溫韌性，要求接納小的焊接線能量，焊接電流不宜過大，宜用快

速多道焊以減輕焊道過熱，并通過多層焊的垂熱作用細化品粒，多道焊時要控制層間溫度不得過

高，如焊接06MnNbDR低溫用鋼時，層間溫度不得大于300C。

焊接低溫用鋼的焊條，見表10。

表10焊接低溫用鋼焊條

焊主

條要

'焊條型號

牌用

號途

J506GE5016G

焊接一40七事情的16MnDR鋼

J507GRE5015G

焊接一70C事情的09Mn2V及09MnTiCuRe鋼

W707TW70-7CU

焊接一70c事情的低溫鋼及2.5%Ni鋼

W707NiE5515C1

焊接一90℃事情的3.5%Ni鋼

W907NiE5515C2

焊接一100C事情的06MnNb、06AINbCuN及3.5%Ni鋼

W107NiTW10-7Cu

低溫用鋼焊后可進行消除應力熱處置懲罰，以低落焊接結構的脆斷傾向。

18試述珠光體耐熱鋼的焊接工藝。

高溫下具有足夠的強度和抗氧化性的鋼稱為耐熱鋼，以Cr、M。為主要合金元素的低合金耐熱

鋼，基體組織是珠光體（或珠光體+鐵素體）稱為珠光體耐熱綱，常用鋼號有15CrMo.l2CrMoV.

12Cr2MoWVTiB、14MnMov.18MnMoNb>13MnNiMoNb.

由于珠光體耐熱鋼中含有一定量的Cr、M。和其它一些合金元素，所以熱影響區(qū)會產生硬桅的

馬氏體組織，低溫焊接或焊接剛性較大的結構時，易形成冷裂紋。因此在焊接時應接納以下幾項

工藝步伐：

⑴預熱

預熱是焊接珠光體耐熱鋼的重耍工藝步伐。為了確保焊接質量，豈論在定位焊或正式施焊歷程中，

焊件都應預熱并保持為80?150c用氧弧焊打底和CO2氣體掩護焊時，可以低落預熱溫度或

不預熱。

⑵焊后緩冷

焊后應立即用石棉布籠罩焊縫及熱影響區(qū)，使其遲鈍冷卻。

⑶焊后熱處置懲罰

焊后應立即進行高溫回火，防備產生延遲裂紋、消除應力和改進組織。焊后熱處置懲罰溫度應制

止在350?500C溫度區(qū)間內進行，因珠光體耐熱鋼在該溫度區(qū)間內有強烈的加火脆性現(xiàn)象。

幾種常用珠光體耐熱鋼的焊后熱處置懲罰溫度見表11。

表工工珠光體耐熱鋼焊后熱處置懲罰溫度

鋼

號需熱處置懲罰厚度（mm）焊后高溫回火溫度（C）

15CrMo>10680?700

12CrlMoV>6720-760

20CrMo任何厚度720?760

12Cr2MoWVB任何厚度760-780

12Cr3MoVSiTiB任何厚度740-780

19珠光體耐熱鋼焊接時，如何正確地選用焊接質料？

總的原則是憑據化學身分的要求，即熔敷金屬的化學身分應與母材相當來選用焊接質料。具體選

用，見表12。

表12珠光體耐熱鋼焊接質料的選用

手埋

鋼弧弧氣體掩護焊

號焊焊

焊條牌號焊條型號焊絲與焊劑匹配焊絲牌號

ISCrMoR307E5515-B2H08CrMoA+IU350H08CrMnSiMo

12CrMoVR317E5515-B2-VH08CrMoV+HJ350H08CrMnSiMoV

Cr2MoR407E6015-B3H08Cr3MoMnA4-hJ350H08Cr3MoMnSi

12CrMoWV-TiBR347E5515-B3-VWBH08Cr2MoWVNb3+HJ250H08Cr2MnWVNbB

14MnMoVJ606E6016-D1

H08Mn2MoA+HJ350H08Mn2SiMo

18MnMoNbJ607E6015-D1

13MnNiMoNbJ607NiE6015GH08Mn2NiMo+HJ350H08Mn2NiMoSi

原則上，種種金屬都能進行焊接，但金屬自己固有的基天性能，還不能直接表明它在焊接時會出

現(xiàn)什么問題以及焊接后討論性能是否能滿足使用要求，所以，金屬質料對焊接加工的適應性用焊

接性來權衡。

1.焊接性觀點

金屬的焊接性是指在?定的焊接工藝條件卜，得到優(yōu)質焊接討論的難易水平。其內容包羅兩個方

面：一是金屬在經受焊接加工時對缺陷的敏感性，即，藝餌接性；二是焊成的討論在使用條件下

可靠運行的能力，縱然用焊接性。

1）工藝焊接性

工藝焊接性是一個相對的觀點，如果一種金屬可以在很簡樸的工藝條件下焊接而得到完好的討

論，能夠滿足使用要求，就可以說是焊接性良好。反之，如果必須包管很龐大的工藝條件，如高

溫預熱、焊后龐大熱處置懲罰等，或所焊的討論在性能上不能很好地滿足要求，就可以認為焊接

性差。工藝焊接性就是指金屬在一定的工藝條件下，能得到優(yōu)質焊接討論的能力。它不是金屬自

己固有的性能，而是隨焊接條件的變革而變革。

2）使用焊接性

使用焊接性是指整個焊接討論或整體結構滿足技能條件劃定的使用性能的水平。包羅力學性能、

缺口敏感性、耐腐化性等。

2.焊接性試驗要領

評價焊接性的要領是多種多樣的，每一種試驗要領都是從某一特定的角度來考核或說明焊接性的

某一方面。因此，往往需要進行一系列的試驗才可能較全面地說明焊接性，從而有助于確定焊接

要領、焊接質料、工藝范例及須要的工藝步伐等。

焊接性試驗的內容主要有：熱裂紋試驗、冷裂紋試驗、脆性試驗、使用性能試驗等。其實施的要

領分模擬、實焊、理論盤算二:大類。最常用的是斜Y坡口裂紋試驗、插銷試驗、剛性牢固對接

裂紋試驗、可變拘束裂紋試驗、碳當量法等。

金屬質料的可焊性是指被焊金屬在接納?定的焊接要領、焊接質料、工藝參數及結構型式條件下，

得到優(yōu)質焊接討論的難易水平。

鋼材可焊性的主要因素是化學身分。在種種元素中，碳的影響最明顯，其它元素的影響可折合成

碳的影響，因此可用碳當量要領來估算被焊鋼材的可焊性硫、磷對鋼材焊接性能影響也很大，

在種種及格鋼材中，硫、磷都要受到嚴格限制。

鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，可焊性良好。

鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，可焊性較差。

鋼材塑性較低，淬硬傾向很強，可焊性欠好。

常用鋼材的可.焊性一般為低碳及低合金鋼較好，中碳及中合金鋼較差，高碳及高合金鋼最差

鑄鐵含碳量高，組織不均勻，塑性很低，屬于可焊性很差的金屬質料，因此不應該考慮鑄鐵的焊

接構件。鑄鐵的焊接主要是焊補事情。鑄鐵焊補時熔合區(qū)易產生白口組織，易產生裂縫，易產生

氣孔。

焊前將鑄鐵工件整體或局部預熱到600?700C,焊后遲鈍冷卻的工藝稱為熱焊法。

焊補之前，工件不預熱或只進行400C以下低溫預熱的焊補要領稱為冷焊法。冷焊法一般是用

手工電弧焊進行焊補

鋼芯鑄鐵焊條焊絲為低碳鋼，一種是藥皮有強氧化性身分能使熔池中的硅、碳大量燒損，以得到

塑性較好的低碳鋼焊縫。另一種是在藥皮中參加大量機鐵，能使焊縫金屬成為高機鋼，因此具有

較好的抗裂性及加工性，可用于高強度鑄鐵及球墨鑄鐵的補焊。

銀基鑄鐵焊條焊絲是純鍥或銀銅合金，焊補后，焊縫為塑性好的鍥基合金。

銅基鑄鐵焊條用銅絲作焊芯或用銅芯鐵皮焊芯，外涂低氫型涂料。

有色金屬可焊性較差，一般用家弧焊要領焊接。

異種金屬焊接性也較差，通過增加過渡層金屬和堆焊斷絕層的要領解決熔合和母材金屬稀釋問題

研究在熔化焊接歷程中所產生的''氣體?熔渣?金屬〃之間的物理、化學變革，熔化金屬的結晶凝

固，以及由于焊接熱循環(huán)造成的焊接熱影響區(qū)內金屬的組織和性能的變革。運用冶金學的知識研

究焊接歷程,促進了焊接的生長；同時焊接冶金的生長也促使出現(xiàn)了新的冶金工藝一二次重熔。

焊接化學冶金

焊接化學冶金反響的特點是溫度高而時間短促；相間反響界面的比外貌積大；因此，反響極為猛

烈。焊接化學冶金歷程是分區(qū)域（或階段）連續(xù)進行的；以手工電弧焊為例，可分為藥皮反響區(qū)、

熔滴反響區(qū)和熔池反響區(qū)（圖1）。

焊接熔渣是在焊接歷程中，主要由焊條藥皮或焊劑形成的，起冶金處置懲罰、機器掩護金屬

和改進焊接工藝性能的作用。焊接熔渣的主要組成是種種氧化物，另有氟化物、氯化物和硼酸鹽

類。氧化物有酸性的、中性的和堿性的。權衡熔渣的堿性強弱接納堿度，最常用和輕便的盤算要

領是堿性氧化物的重量總和同酸性氧化物的重量總和之比［見爐渣）。堿度大于的焊渣稱為堿性

渣，反之稱為酸性渣。焊渣堿度對焊接冶金歷程有很大影響。接納堿性焊渣時，焊健金屬具有較

好的綜合機器性能，抗裂性能提高，同時焊縫的脫氧及脫硫也較好。

完善的脫氧可提高焊縫金屬（如鋼）的綜合機器性能。焊接時的脫氧歷程可分為兩類：①先

期脫氧，即焊條藥皮或焊劑中的脫氧劑（Mn、Si、Al、Ti等）與高價氧化物和碳酸鹽類在焊接的

熔池中早期產生還原反響。②沉淀脫氧，溶于液態(tài)金屬（如鋼液）中的脫氧劑直接與金屬液體中

的FeO產生脫氧反響：種種鋼焊接時，利用Si、Mn聯(lián)合脫氧能取得較好的脫氧效果。沉淀脫氧

在脫氧歷程中起最后的決定性作用。

焊縫金屬的凝固

焊接熔池的凝固條件差異于一般鑄錠。焊接熔池體積小、溫度高而不均勻，中心溫度近于沸點，

而周圍都是未熔化的被焊接金屬（母材），因此溫度梯度大、冷卻速度快。焊縫凝固結晶始于熔

池邊沿的最低溫度處，以半熔化的母材金屬晶粒為非自發(fā)品核，開始結晶生長，即所謂''聯(lián)生結

晶“。另一特點為由于冷卻速度快，所以結晶從半熔化的晶粒外貌開始后，沿著與散熱相反的偏

向，以柱狀晶的形態(tài)向熔泄中心迅速生長，直到柱狀晶相互打仗為止。同時，由于柱狀品的生長

速度很快，熔池中縱然存在著難熔質點，也很難作為晶核長大成等軸晶粒。這樣，焊縫就具有柱

狀品特征（圖2）。

焊接熱作用特點

焊接熱源的局部會合，導致不均勻的溫度場。離焊縫越遠，被加熱到達的峰值溫度越低，如圖3

所示。不均勻的溫度場將引起不均勻的應力和變形，并造成不均勻的組織和性能變革。別的，焊

接熱源始終處于運動狀態(tài)之中，焊接區(qū)中任何一點的溫度變革都是準穩(wěn)態(tài)，熱源移近時迅速升溫,

熱源移開時則迅速降溫。運就決定了焊接歷程中所產生的種種冶金學變革都無法到達平衡狀態(tài)。

焊接熱循環(huán)特性

焊接區(qū)某點的溫度隨時間的變革歷程稱為焊接熱循環(huán)。圖4為單道焊接的熱循環(huán)特性。溫度很

快地升高到峰值溫度（Tmax,例如低合金鋼手弧焊時在4秒內即可升到1100℃。而高溫停留

時間tH很短，例如在Ac3f見鐵碳平衡圖）以上只有幾秒到十幾秒鐘。冷卻速度3c相當大，往

往會引起淬火。決定焊接熱循環(huán)特性的主要因素是質料的熱物理性能、焊件尺寸、焊件初始溫度

以及焊接工藝參數。

多道焊時，其焊接熱循環(huán)具有?更為龐大的特點。后一焊道對前一焊道起后熱作用，產生熱處

置懲罰效果；而前一焊道對后一焊道具有預熱的作用。

焊接熱影響區(qū)的范疇和組織變革

加熱峰值溫度低于質料的熔化溫度（Ts）而又高于質料能產生組織變革的臨界溫度（Tc「）的母材區(qū)

域，即為熱影響區(qū)。對大多數非調質鋼常取其Acl為其Ter；而對換質鋼，其實際回火溫度即為

其Ter。在焊接熱循環(huán)的作用下，熱影響區(qū)內實質上在進行著一種特殊形式的熱處置懲罰，其結

果往往是使焊前的熱處置懲罰效果受到破壞，在差異的局部位置會產生種種組織變革，從而引起

硬化、軟化以及脆化現(xiàn)象，甚至還會產生焊接裂紋。

一般說來，對換質鋼而言，凡凌駕Acl的部位可能產生淬火組織，而溫度介于Acl和原始溫

度之間的部位將進行回火歷程。對非調質鋼而言,在凌駕Acl的部位由于產生相變，隨溫度差異

而使其晶粒粗細差異很大。例如圖5為正火處置懲罰的15MnVNb鋼埋弧自動焊時的熱影響區(qū)

組織變革特征。

對付沉淀強化合金，在熱影響區(qū)內將產生相的溶解和析出歷程，?？梢姷酱志Я５木植抗倘?/p>

區(qū)和由尸過期效而產生的軟化。對付冷作強化的金屬，在熱影響區(qū)內由于產生復興和再結晶歷程,

而可出現(xiàn)軟化區(qū)域。

第四節(jié)常用金屬質料的焊接

金屬質料的焊接性，俗稱可焊性，是指金屬質料對焊接加工的適應性。主要指在一定的焊接

工藝條件下，得到優(yōu)質焊接討論的難易水平。

焊接奧氏體不銹鋼時，很容易得到無缺陷的焊接討論，即接合性能好。

金屬質料的焊接性主要決定于焊接討論的組織及其性能。一般說來，焊接同種金屆質料時，

討論組織與焊件相同或相近，焊接性較好：焊接異種金屬質料時，討論組織至少與某一焊件差異，

焊接性較差。無論接納何種質料焊接，如果焊接討論中形成又脆又硬的組織，則焊接性就差。

一般說來，鑄造要產生鑄造熱應力，鑄造要產生形變應力，熱處置懲罰要產生組織應力。熔

焊和釬焊的焊縫金屬可以近似看成是經歷了鑄造歷程；壓焊討論可以近似看成是經歷了鑄造歷

程。焊接時局部加熱后冷卻可以近似看成是焊接討論經歷了熱處置懲罰歷程。因此，焊接歷程中

焊件內將產生熱應力、形變應力和組織應力，它們的矢量和就是焊策應力。焊策應力將導致焊接

討論產生裂紋的傾向和焊件的變形。如果被焊質料具有良好的塑性，將可能通過塑性變形減緩應

力，從而淘汰熱裂紋、冷裂紋產生的傾向性。因此，質料的塑性也是影響其焊接性的一個重要因

素。

一、金屬質料的焊接性

鋼材焊接性評定的最輕便要領就是碳當量法。在鋼材的身分中，影響最大的是碳。其次是隹、

銘、銳等，通常把鋼中合金元素（包羅碳）的含量按其作月?lián)Q算成碳的相當含量，稱為碳當量,

用標記CE來體現(xiàn)。碳當量可作為評定鋼材焊接性的一種參考指標。國際焊接學會推薦碳素結構

鋼、低合金高強度結構鋼按下面公式盤算其碳當量。

式中化學元素標記體現(xiàn)該元素在鋼中質量分數的上限。實踐證明，碳當量越大，鋼材的焊接

性就越差。

憑據經驗，當：

CEV0.4%時，鋼材的淬硬傾向小，焊接性良好，焊接這類材料時一般不需預熱。只有

在工件厚大或低溫下焊接時才考慮焊前預熱。

CE=0.4%-0.6%時，鋼材的淬硬傾向較大，焊接性較差，需要接納適當的預熱、緩冷等

工藝步伐。

CE>0.6%時，鋼材的淬硬傾向嚴重，焊接性差，需要進行較高溫度的預熱和接納嚴格的

工藝步伐。

利用碳當量法只能輕便大略地評定鋼材的焊接性，因為鋼材的焊接性還要受許多因素的影

響。鋼材的實際焊接性，還應憑據焊件的具體情況通過試驗確定。

二、常用金屬質料的焊接

（一）非合金鋼及合金鋼的焊接性

1、低碳鋼的焊接由于低碳鋼中碳的質量分數不大于

0.25%,有良好的塑性，也沒有淬硬傾向，所以，焊接性良好。

險些所有的焊接要領都可適用于焊接低碳鋼，并能包管焊接討論質量。應用最多的要領是焊

條電弧焊、埋弧、自動焊、電渣焊、氣體掩護焊和電阻焊。

2、中高碳鋼的焊接由于中碳鋼中碳的質量分數在0.25%?

0.6%之間，含碳量比力高，淬硬性比力嚴重，焊接討論易形成淬硬組織、氣孔和裂紋，因

此，焊接性比力差。

對付碳的質量分數大于66%的高碳鋼，其焊接性更差，有著與中碳鋼相似的焊接特點，這

類鋼一般不消于制造焊接結構件，有時只用來修補工件。

3、低合金高強度結構鋼的焊接在焊接生產中，由于低合金高強度結構鋼的含碳量屬于低碳鋼

范疇，因此，應用較廣。但由于合金元素的種類和含量差異，其焊接性也有所差異，當碳當量越

高，焊接性就越差。

4、奧氏體不銹鋼的焊接性在不銹鋼焊接質料中，應用最遍及的是奧氏體不銹鋼，其焊接時,

一般不需接納特殊的工藝步伐，焊接性能良好。

奧氏體不銹鋼常用焊條電強焊和鋁極氤弧焊或埋弧自動焊進行焊接，焊條電弧焊時，焊條的化學

身分必須與母材相同：氮弧焊和埋弧自動焊時，應選用能包管焊縫化學身分與母材相同的焊絲。

第三節(jié)

低碳調質鋼的焊接

一、低碳調質鋼典范鋼種身分及性能

熱扎和正火條件下，鋼中通過增加合金元素的含量來提高強度，其結果是塑性和韌性低落，并且

隨著強度提高越多，塑性和韌性低落越多。當鋼中合金元素含量凌駕一定范疇后會出現(xiàn)韌性的大

幅度下降。因此，抗拉強度大于600MPa的高強鋼一般都需要調質處置懲罰。

因此低碳調質鋼提高強度不但純通過合金強化，還要通過熱處置懲罰一一調質強化處置懲罰。鋼

中一般參加Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、T