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金属材料焊接知识 第一节 金属材料焊接性的基本概念 一、焊接性的定义 金属的焊接性是指材料对焊接加工的适应性，主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度，它包括两个方面的内容。 （1）接合性能：既在一定的焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性。 （2）使用性能：既在一定的焊接工艺条件下，一定金属的焊接接头对使用要求的适应性。 金属焊接性的内容是多方面的，对于不同材料、不同工作条件下的焊件，焊接性的内容不同。因此焊接性只是相对的概念。 二、影响焊接性的因素 金属材料焊接性的好坏主要决定于材料化学成分，而且与结构的复杂程度、钢度、焊接方法、采用的焊接材料、焊接工艺条件及结构的使用条件有密切关系。 1．结构因素 焊接接头的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性产生影响，焊接时应尽量使焊接接头处于钢度较小的状态，使之能够自由收缩，这样有利于防止焊接裂纹。 2．材料因素 材料因素包括母材本身和使用的焊接材料，如焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。它们在焊接时都参与熔池或半熔化区内的冶金过程，直接影响焊接质量。 母材或焊接材料选用不当时，会造成焊接金属化学成分不合格，力学性能和其他使用性能降低：这会出现气孔、裂纹等缺陷。也就是使结合性能变差。 3．工艺因素 对于同一母材，当采用不同的焊接工艺方法和工艺措施时，所表现的焊接性也不同。焊接方法对焊接的影响，首先表现在焊接热源能量密度大小、温度高低以及热输入的多少。 工艺措施对防止焊接接头缺陷，提高使用性能也有重要的作用。如焊前预热、焊后缓冷和去氢处理等，他们对防止热影响区淬硬变脆、降低焊接应力、避免氢致冷裂纹是比较有效的措施，另外，如合理安排焊接顺序，则能减小应力变形。 4．使用条件 焊接结构的使用条件是多种多样的，有在高温、低温下工作，在腐蚀介质中工作及在静载或动载工作下工作等。在高温工作，可能产生蠕变，在低温工作或有冲击载荷工作时，容易发生脆性破坏，在腐蚀介质下工作时，接头要求具有耐腐蚀性。总之，使用条件越不利，焊接性就越不能保证。 第二节 低碳钢的焊接 目前我国锅炉和压力容器生产中最常用的低碳钢是Q235B、Q235C和20g等，由于它的含碳量（含碳量在0.25%以下），及其他合金元素少，这类钢材焊接性能良好。 低碳钢焊接特点 1．可装配成各种不同接头，适应各种不同位置施焊，且焊接工艺和技术比较简单，容易掌握。 2．焊接一般不需要预热。若在寒冷地区焊接，也可以将焊件预热至150℃左右。 3．塑性较好，焊缝产生裂纹和气孔的倾向小，可制造各类大型构架和压力容器。 4．不需要使用特殊的设备，对焊接电源没有特殊要求。交直流弧焊机都可以焊接，但在焊接低碳钢时，如焊条或工艺规范选择不当，可能出现热影响区晶粒长大，温度越高，热影响区在高温停留时间越长，晶粒长大越严重。 低碳钢焊接 低碳钢几乎可采用所有的焊接方法来进行焊接，并都能保证焊接接头的良好质量。用得最多的焊接方法如手工电弧焊，埋弧自动焊、电渣焊、氩弧焊和二氧化碳焊等。 1．手工电弧焊 焊接低碳钢的手工焊焊条见表12-1、表12-3、表12-4，焊条的选择主要是根据被焊接低碳钢的强度等级以及焊接结构的工作条件。 表12-1 常用低碳钢（部分）的焊接材料 钢号 手工焊 自动焊 焊条牌号 焊丝牌号 焊剂牌号 Q235A?B 结422 H08A 焊剂431 20R 结422 结426结427 H08MnA 焊剂431 20g 结422 结427 H08MnA 焊剂431 焊接规范的确定，主要考虑焊接过程的稳定、焊缝成型的良好及焊缝中不产生缺陷。当基本金属厚度较大或周围温度较低时，由于焊缝金属及热影响区的冷却速度很快，也有可能出现裂缝，这时需要对焊件进行适当预热，预热温度一般为100-150℃。 2．埋弧自动焊 低碳钢的自动焊接头的等级强度，主要靠选择相应焊丝和焊剂来获得。焊丝和焊接见表12-2。 表12-2 常用低碳钢（部分）的焊接材料 钢号 埋 弧 自 动 焊 二氧化碳气体 保护焊焊丝 焊丝牌号 焊剂牌号 Q235A?B H08A 焊剂431 H08Mn2SiA 20R H08MnA 焊剂431 H08Mn2SiA 20g H08MnA 焊剂431 H08Mn2SiA 表12-3 几种常用碳钢焊条的化学成分（%） 焊条 牌号 国际 型号 Mn Si Ni Cr Mo V S P J422 E4303 ― ― ― ― ― ― 0.035 0.040 J427 E4315 1.25① ≤0.09 0.30① 0.20① 0.30① 0.08① J426 E4316 J502 E5003 ― ― ― ― ― ― J507 E5015 1.60