1、.,1,金屬材料的焊接,碳鋼的焊接 耐熱鋼和不銹鋼的焊接 有色金屬的焊接 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接 鑄鐵的補焊 異種金屬的焊接,.,2,碳鋼的焊接,一、低碳鋼的焊接 低碳鋼含碳量0.25，其塑性好，一般沒有淬硬傾向，對焊接過程不敏感，焊接性好。焊這類鋼時，不需要采取特殊的工藝措施，通常在焊后也不需進行熱處理(電渣焊除外)。 厚度大于 50 mm的低碳鋼結(jié)構(gòu)，常用大電流多層焊，焊后應進行消除內(nèi)應力退火。低溫環(huán)境下焊接剛度較大的結(jié)構(gòu)時，由于焊件各部分溫差較大，變形又受到限制，焊接過程容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應力，有可能導致結(jié)構(gòu)件開裂，因此應進行焊前預熱。,.,3,低碳鋼可以用各種焊接方法進行焊接。 應用最廣泛的：

2、焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護焊和電阻焊等。 熔焊法焊接結(jié)構(gòu)鋼時，焊接材料及工藝的選擇主要應保證焊接接頭與工件材料等強度。 焊條電弧焊焊接一般低碳鋼結(jié)構(gòu)，可選用E4313(J421)、E4303(J422)、E4320(J424)焊條。 焊接動載荷結(jié)構(gòu)、復雜結(jié)構(gòu)或厚板結(jié)構(gòu)時，應選用E4316(J426)、E4315(J427)或E5015(J507)焊條。 埋弧焊時，一般采用H08A或H08MnA焊絲配焊劑431進行焊接。,.,4,二、中、高碳鋼的焊接 中碳鋼含碳量在0.250.6之間。隨著含碳量的增加，淬硬傾向越加明顯，焊接性逐漸變差。實際生產(chǎn)中，主要是焊接各種中碳鋼的鑄件與鍛件。 中

3、碳鋼的焊接特點： (1) 熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋。 中碳鋼屬淬火鋼，熱影響區(qū)金屬被加熱超過淬火溫度區(qū)段時，受工件低溫部分的迅速冷卻作用，勢必出現(xiàn)馬氏體等淬硬組織。 當焊件剛性較大或工藝不當時，就會在淬火區(qū)產(chǎn)生冷裂紋，即焊接接頭焊后冷卻到相變溫度以下或冷卻到室溫后產(chǎn)生裂紋。 (2) 焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋傾向較大。,.,5,二、中、高碳鋼的焊接 中碳鋼含碳量在0.250.6之間。隨著含碳量的增加，淬硬傾向越加明顯，焊接性逐漸變差。實際生產(chǎn)中，主要是焊接各種中碳鋼的鑄件與鍛件。 中碳鋼的焊接特點： (1) 熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋。 (2) 焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋傾向較大。 焊接中碳鋼時，因

4、工件基體材料含碳量與硫、磷雜質(zhì)含量遠遠高于焊芯，基體材料熔化后進入熔池，使焊縫金屬含碳量增加，塑性下降，加上硫、磷等雜質(zhì)的存在，焊縫及熔合區(qū)在相變前就可能因內(nèi)應力而產(chǎn)生裂紋。,.,6,焊接前： 焊接中碳鋼構(gòu)件，焊前必須進行預熱，使焊接時工件各部分的溫差小，以減小焊接應力，同時減慢熱影響區(qū)的冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織： 一般情況下，35鋼和45鋼的預熱溫度可選為150250。結(jié)構(gòu)剛度較大或鋼材含碳量更高時，預熱溫度應再提高些。 焊接后： 由于中碳鋼主要用于制造各類機器零件，焊縫一般有一定的厚度，但長度不大： 焊接中碳鋼多采用焊條電弧焊。 厚件可考慮采用電渣焊，但焊后要進行相應的熱處理。,.,7,

5、焊條選擇 焊接中碳鋼焊件，應選用抗裂能力較強的低氫型焊條： 要求焊縫與工件材料等強度時，可根據(jù)鋼材強度選用E5016(J506)、E5015(J507)、E6016D1(J606)、E6015D1(J607)焊條。 若不要求等強度時，可選用E4315 (J427)型強度低些的焊條，以提高焊縫的塑性。 不論用哪種焊條焊接中碳鋼件，均應選用細焊條、小電流，開坡口進行多層焊，以防止工件材料過多地熔入焊縫，同時減小焊接熱影響區(qū)的寬度。,.,8,高碳鋼的焊接： 特點： 高碳鋼的焊接特點與中碳鋼基本相似。由于含碳量更高，焊接性變得更差。 工藝： 進行焊接時，應采用更高的預熱溫度、更嚴格的工藝措施。 應用：

6、 實際上，高碳鋼的焊接一般只限采用焊條電弧焊進行修補工作。,.,9,耐熱鋼和不銹鋼的焊接,珠光體耐熱鋼 ：以Cr，Mo為基礎(chǔ)的低、中合金鋼 碳當量數(shù)值約為0.45%0.90%，焊接性較差 焊條電弧焊：選用與母材成分相近的焊條，預熱溫度150400，焊后應及時進行高溫回火處理。 低溫鋼：含Ni量較高的5Ni，9 Ni鋼等 焊前不需預熱 焊條成分要與母材匹配 焊接線能量輸入要小 焊后回火注意避開“回火脆性區(qū)” 耐蝕鋼： 除P含量較高的鋼以外，其它耐蝕鋼焊接性較好，不需預熱或焊后熱處理等。 選擇與母材相匹配的耐蝕焊條。,.,10,奧氏體型不銹鋼：Cr，Ni元素含量較高，C含量低 焊接性良好，焊接時一

7、般不需要采取工藝措施 。 焊條、焊絲和焊劑的選用應保證焊縫金屬與母材成分類型相同 采用小電流、快速不擺動焊，焊后加大冷速 接觸腐蝕介質(zhì)的表面應最后施焊 鐵素體型不銹鋼 熱影響區(qū)中的鐵素體晶粒易過熱粗化 焊前預熱溫度應在150以下 采用小電流、快速焊等工藝，以降低晶粒粗大傾向。 馬氏體型不銹鋼： 焊后淬硬傾向大，易出現(xiàn)冷裂紋 焊前預熱溫度200400 焊后要進行熱處理，否則應選用奧氏體不銹鋼焊條,.,11,有色金屬的焊接,1 銅及銅合金的焊接,銅及銅合金的焊接比低碳鋼困難得多，其原因是： 銅的導熱性很高（紫銅約為低碳鋼的8倍），焊接時熱量極易散失。因此，焊前工件要預熱，焊接時要選用較大電流或火焰

8、，否則容易造成焊不透缺陷。 銅在液態(tài)易氧化，生成的Cu2O與銅組成低熔點共晶，分布在晶界形成薄弱環(huán)節(jié)；又因銅的膨脹系數(shù)大，凝固時收縮率也大，容易產(chǎn)生較大的焊接應力。因此，焊接過程中極易引起開裂。,.,12,銅在液態(tài)時吸氣性強，特別容易吸氫。凝固時氣體從熔液中析出，來不及逸出就會生成氣孔。 銅的電阻極小，不適于電阻焊接。 銅合金中的合金元素有的比銅更易氧化，使焊接的困難增大。例如黃銅（銅鋅合金）中的鋅沸點很低，極易燒蝕蒸發(fā)并生成氧化鋅（ZnO）。改變接頭化學成分、降低接頭性能，而且形成氧化鋅煙霧易引起焊工中毒。鋁青銅中的鋁，焊接時易生成難熔的氧化鋁，增大熔渣粘度，生成氣孔和夾渣。,銅及銅合金可用

9、氬弧焊、氣焊、碳弧焊、釬焊等方法進行焊接。 采用氬弧焊是保證紫銅和青銅焊接質(zhì)量的有效方法。,.,13,2 鋁及鋁合金的焊接,工業(yè)上用于焊接的主要是純鋁（熔點658）、鋁錳合金、鋁鎂合金及鑄鋁。鋁及鋁合金的焊接也比較困難，其焊接特點是：,鋁與氧的親和力很大，極易氧化生成氧化鋁（Al2O3）。氧化鋁組織致密，熔點高達2050，它覆蓋在金屬表面，能阻礙金屬熔合。此外，氧化鋁密度大，易使焊縫夾渣。 鋁的導熱系數(shù)較大，要求使用大功率或能量集中的熱源，厚度較大時應考慮預熱。鋁的膨脹系數(shù)也較大，易產(chǎn)生焊接應力與變形，并可能導致裂縫的產(chǎn)生。,.,14,液態(tài)鋁能吸收大量的氫，鋁在固態(tài)時又幾乎不溶解氫，因此在溶池

10、凝固時易生成氣孔。 鋁在高溫時強度及塑性很低，焊接時常由于不能支持熔池金屬而引起焊縫塌陷，因此常需采用墊板。,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。 不論采用哪種焊接方法焊接鋁及鋁合金，焊前必須徹底清理焊件的焊接部位和焊絲表面的氧化膜與油污，清理質(zhì)量的好壞將直接影響焊縫性能。,.,15,合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接,合金結(jié)構(gòu)鋼分類： 機械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼 用于機械制造的合金結(jié)構(gòu)鋼零件(包括調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼)，一般都采用軋制或鍛造的坯料，焊接結(jié)構(gòu)較少。 如需焊接，因其焊接性與中碳鋼相似，所以其焊接工藝措施與中碳鋼基本相同。,.,16,焊接結(jié)構(gòu)中，用得最多的是低合金結(jié)構(gòu)鋼，

11、又稱低合金高強鋼。其焊接特點如下： (1) 熱影響區(qū)的淬硬傾向 低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時，熱影響區(qū)可能產(chǎn)生淬硬組織，淬硬程度與鋼材的化學成分和強度級別有關(guān)。鋼中含碳及合金元素越多，鋼材強度級別越高，則焊后熱影響區(qū)的淬硬傾向越大。 如300 MPa級的09Mn2、09Mn2Si等鋼材的淬硬傾向很小，其焊接性與一般低碳鋼基本一樣。 350 MPa級的 Q345(即16Mn)鋼淬硬傾向也不大，但當實際含碳量接近允許上限或焊接參數(shù)不當時，過熱區(qū)也完全可能出現(xiàn)馬氏體等淬硬組織。 強度級別較大的低合金鋼，淬硬傾向增加，熱影響區(qū)容易產(chǎn)生馬氏體組織，硬度明顯增高，塑性和韌度則下降。,.,17,焊接結(jié)構(gòu)中，用得最多的

12、是低合金結(jié)構(gòu)鋼，又稱低合金高強鋼。其焊接特點如下： (2) 焊接接頭的裂紋傾向 隨著鋼材強度級別的提高，產(chǎn)生冷裂紋的傾向也加劇。影響冷裂紋的因素主要有三個方面： 焊縫及熱影響區(qū)的含氫量； 熱影響區(qū)的淬硬程度； 焊接接頭的應力大小。 對于熱裂紋，由于我國低合金結(jié)構(gòu)鋼系統(tǒng)其含碳量低，且大部分含有一定的錳，對脫硫有利。因此產(chǎn)生熱裂紋的傾向不大。,.,18,根據(jù)低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接特點，生產(chǎn)中可分別采取以下措施進行焊接。 對于強度級別較低的鋼材： 在常溫下焊接時與對待低碳鋼基本一樣。 在低溫或在大剛度、大厚度構(gòu)件上進行小焊腳、短焊縫焊接時，應防止出現(xiàn)淬硬組織，要適當增大焊接電流、減慢焊接速度、選用抗裂性

13、強的低氫型焊條。必要時需采用預熱措施。 對鍋爐、受壓容器等重要構(gòu)件，當厚度大于20 mm時，焊后必須進行退火處理，以消除應力。,.,19,根據(jù)低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接特點，生產(chǎn)中可分別采取以下措施進行焊接。 對于強度級別高的低合金結(jié)構(gòu)鋼件： 焊前一般均需預熱。 焊接時，應調(diào)整焊接參數(shù)，以控制熱影響的冷卻速度不宜過快。 焊后還應進行熱處理以消除內(nèi)應力。不能立即熱處理時，可先進行消氫處理，即焊后立即將工件加熱到200350，保溫26 h，以加速氫擴散逸出，防止產(chǎn)生因氫引起的冷裂紋。,.,20,鑄鐵的補焊,鑄鐵含碳量高，組織不均勻，塑性很低，屬于焊接性很差的材料。因此不應用鑄鐵設(shè)計和制造焊接構(gòu)件。 但鑄鐵

14、件常出現(xiàn)鑄造缺陷，鑄鐵零件在使用過程中有時會發(fā)生局部損壞或斷裂，用焊接手段將其修復，經(jīng)濟效益是很大的。 所以，鑄鐵的焊接主要是焊補工作。,.,21,鑄鐵的焊接特點： (1) 熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織。 由于焊接時為局部加熱，焊后鑄鐵件上的焊補區(qū)冷卻速度遠比鑄造成形時快得多，因此很容易形成白口組織，其硬度很高，焊后很難進行機械加工。 (2) 易產(chǎn)生裂紋。 鑄鐵強度低，塑性差。當焊接應力較大時，就會在焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)產(chǎn)生裂紋，甚至使焊縫整體斷裂。 當采用非鑄鐵組織的焊條或焊絲冷焊鑄鐵件時，鑄鐵因碳及硫、磷雜質(zhì)含量高，基體材料過多熔入焊縫中，易產(chǎn)生裂紋。 (3) 易產(chǎn)生氣孔。 鑄鐵含碳量高，焊接時易生成

15、 CO和 CO2氣體，鑄鐵凝固中由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)所經(jīng)過的時間很短，熔池中的氣體來不及逸出而形成氣孔。 (4) 鑄鐵的流動性好。 立焊時熔池金屬容易流失，所以一般只應進行平焊。,.,22,根據(jù)鑄鐵的焊接特點，采用氣焊、焊條電弧焊(個別大件可采用電渣焊)進行焊補較為適宜。 按焊前是否預熱，鑄鐵的補焊可分為熱焊法和冷焊法兩大類。 (1) 熱焊法 焊前將工件整體或局部預熱到600700，焊補后緩慢冷卻。 優(yōu)點： 熱焊法能防止工件產(chǎn)生白口組織和裂紋，焊補質(zhì)量較好，焊后可進行機械加工。 缺點： 熱焊法成本較高，生產(chǎn)率低，焊工勞動條件差。 應用： 一般用于焊補形狀復雜、焊后需進行加工的重要鑄件。如床頭箱、汽

16、缸體等。,.,23,焊接方法： 用氣焊進行鑄鐵熱焊比較方便。氣焊火焰還可以用于預熱工件和焊后緩冷。 填充金屬： 應使用專制的鑄鐵棒，并配以 CJ201氣焊焊劑，以保證焊接質(zhì)量。 也可用鑄鐵焊條進行焊條電弧焊焊補，藥皮成分主要是石墨、硅鐵、碳酸鈣等，以補充焊補處碳和硅的燒損，并造渣清除雜質(zhì)。,.,24,(2) 冷焊法 焊補前工件不預熱或只進行 400以下的低溫預熱。焊補時主要依靠焊條來調(diào)整焊縫的化學成分以防止或減少白口組織和避免裂紋。 優(yōu)點： 冷焊法方便、靈活、生產(chǎn)率高、成本低，勞動條件好。 缺點： 焊接處切削加工性能較差。 應用： 生產(chǎn)中多用于焊補要求不高的鑄件以及不允許高溫預熱引起變形的鑄件

17、。 工藝： 焊接時，應盡量采用小電流、短弧、窄焊縫、短焊道(每段不大于50 mm），并在焊后及時錘擊焊縫以松弛應力，防止焊后開裂。,.,25,焊接方法： 冷焊法一般采用焊條電弧焊進行焊補。 焊條選擇： 根據(jù)鑄鐵性能、焊后對切削加工的要求及鑄件的重要性等來選定焊條。常用的有： 鋼芯或鑄鐵芯鑄鐵焊條，適用于一般非加工面的焊補； 鎳基鑄鐵焊條，適用于重要鑄件的加工面的焊補； 銅基鑄鐵焊條，用于焊后需要加工的灰鑄鐵件的焊補。,.,26,異種金屬的焊接性分析,異種金屬焊接通常要比同種金屬的焊接困難，因為除了金屬本身的物理化學性能對焊接有影響外，兩種金屬材料性能的差異會更大程度上影響它們之間的焊接。,結(jié)晶

18、化學性的差異 物理性能的差異 熔點 線膨脹系數(shù) 導熱率和比熱 金屬的氧化性 金屬間化合物 焊縫與母材不等強性,.,27,為了獲得優(yōu)質(zhì)的異種金屬焊接接頭，除合理地選用焊接方法和填充材料，正確地制定焊接工藝外，還可采取如下一些工藝措施：,盡量縮短被焊金屬在液態(tài)下相互接觸時間，以防止或減少生成金屬間化合物。 熔焊時要很好地保護被焊金屬，防止金屬與周圍空氣的相互作用。 采用與兩種被焊金屬的焊接性都很好的中間層或堆焊中間過渡層，以防止生成金屬間化合物。 在焊縫中加入某些合金元素，以阻止金屬間化合物相的產(chǎn)生和增長。,.,28,異種金屬的焊接方法,熔焊 采用熔焊最大特點是控制稀釋率和金屬間化合物的產(chǎn)生。因此，為了減少稀釋率，降低熔合比或控制不同金屬母材的熔化量，?？蛇x用熱源能量密度較高的電子束焊、激光焊、等離子弧焊等方法。 解決母材金屬稀釋問題