金屬材料的焊接性

WW第節(jié)金材的接1.焊接性的概念—定焊接技術(shù)條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度即金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性稱為金屬材料的焊接性。2．焊接性評(píng)價(jià)1)碳當(dāng)量法碳當(dāng)量是把鋼中的合金元素(包括)的含量，按其作用換算成碳的相對(duì)含量。國際焊接學(xué)會(huì)推薦的碳當(dāng)量(CE)公式為：(Mn)(Cr)＋(Mo)(V)＋(Cu)[(C)＋＋％615式中，、－碳、錳等相應(yīng)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(。當(dāng)CE<0.4時(shí)，鋼材的塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性良好。在一般的焊接技術(shù)條件下焊接接頭不會(huì)產(chǎn)生裂紋但對(duì)厚大件或在低溫下焊接應(yīng)考慮預(yù)熱；當(dāng)CE在0.4～0.6時(shí)，鋼材的塑性下降，淬硬傾向逐漸增加，焊接性較差。焊前工件需適當(dāng)預(yù)熱，焊后注意緩冷，才能防止裂紋；當(dāng)CE>0.6％時(shí)，鋼材的塑性變差淬硬傾向和冷裂傾向大焊接性更差工件必須預(yù)熱到較高的溫度采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的技術(shù)措施后還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼?)冷裂紋敏感系數(shù)法

冷裂紋敏感系數(shù)的其計(jì)算式為：P[＋

30

＋

＋＋20

＋

(Ni)60

＋

15

10

(B)

[H]]％60式中－冷裂紋敏感系數(shù)；－板厚；[H]－縫金屬擴(kuò)散氫的含量(mL)。冷裂紋敏感系數(shù)越大，則產(chǎn)生冷裂紋的可能性越大，焊接性越差。3．碳鋼的接低碳鋼的CE小于％，塑性好，一般沒有淬硬傾向，對(duì)焊接熱過程不敏感，焊接性良好。4．、高碳的焊接中碳鋼的CE一般為％～0.6％，隨著的增加，焊接性能逐漸變差。高碳鋼的一般大于0.6％，焊接性能更差，這類鋼的焊接—般只用于修補(bǔ)工作。為了保證中、高碳鋼焊件焊后不產(chǎn)生裂紋，并具有良好的力學(xué)性能，通常采取以下技術(shù)措施：1)焊前預(yù)熱焊后緩冷

焊前預(yù)熱和焊后緩冷的主要目的是減小焊接前后的溫差，降低冷卻速度，減少焊接應(yīng)力，從而防止焊接裂紋的產(chǎn)生。預(yù)熱溫度取決于焊件的含碳量、焊件的厚度、焊條類型和焊接規(guī)范。2)盡量選用抗裂性好的堿性低氫焊條也可選用比母材強(qiáng)度等級(jí)低一些的焊條，以提高焊縫的塑性。當(dāng)不能預(yù)熱時(shí)，也可采用塑性好、抗裂性好的不銹鋼焊

條。3)選擇合適的焊接方法和規(guī)范，降低焊件冷卻速度。5.普通低合鋼的焊屈服強(qiáng)度～392MPa的普通低合金鋼，其大多小于0.4%，焊接性能接近低碳鋼焊縫及熱影響區(qū)的淬硬傾向比低碳鋼稍大常溫下焊接不用復(fù)雜的技術(shù)措施便可獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭當(dāng)施焊環(huán)境溫度較低或焊件厚度剛度較大時(shí)則應(yīng)采取預(yù)熱措施預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)工件厚度和環(huán)境濕度進(jìn)行考慮焊接16Mn鋼的預(yù)熱條件如

表

1

所示。強(qiáng)度等級(jí)較高的低合金鋼，有一定的淬硬傾向焊接性較差。應(yīng)采取的技術(shù)措施是：盡可能選用低氫型焊條或使用堿度高的焊劑配合適當(dāng)?shù)暮附z規(guī)范對(duì)焊條進(jìn)行烘干，仔細(xì)清理焊件坡口附近的油、銹、污物、防止氫進(jìn)入焊接區(qū)；焊前預(yù)熱，一般預(yù)熱溫度超過℃；焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行熱處理以消除內(nèi)應(yīng)力。表1焊接16Mn鋼的預(yù)熱條件工件厚度/<16>40

不同氣溫的預(yù)熱溫度不低于-10℃不預(yù)熱不低于-5℃不預(yù)熱不低于0不預(yù)熱

℃以下預(yù)熱~150℃下預(yù)熱100℃0℃以下預(yù)熱100℃預(yù)熱℃6.奧氏體不鋼的焊奧氏體不銹鋼是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的不銹鋼其焊接性能良好幾乎所有的熔化焊方法都可采用焊接時(shí)一般不需要采取特殊措施主要應(yīng)防止晶界腐蝕和熱裂紋。奧氏體不銹鋼由于本身導(dǎo)熱系數(shù)小線膨脹系數(shù)大焊接條件下會(huì)形成較大拉應(yīng)力，同時(shí)晶界處可能形成低熔點(diǎn)共晶，導(dǎo)致焊接時(shí)容易出現(xiàn)熱裂紋。因此，為了防止焊接接頭熱裂紋，一般應(yīng)采用小電流、快速焊，不橫向擺動(dòng)，以減少母材向熔池的過渡。7.鑄鐵的焊鑄鐵焊補(bǔ)的主要困難是焊接接頭易產(chǎn)生白口組織硬度很高焊后很難進(jìn)行機(jī)械加工；焊接接頭易產(chǎn)生裂紋，鑄鐵焊補(bǔ)時(shí)，其危害性比形成白口組織大；鑄鐵含碳量高，焊接過程中熔池中碳和氧發(fā)生反應(yīng)，生成大C氣體，若來不及從熔池中逸出而存留在焊縫中，焊縫中易出現(xiàn)氣孔。鑄鐵的焊補(bǔ)，一般采用氣焊、焊條電弧焊，對(duì)焊接接頭強(qiáng)度要求不高時(shí)，也可采用釬焊。鑄鐵的焊補(bǔ)過程根據(jù)焊前是否預(yù)熱，可分為熱焊和冷焊兩類。8.鋁及鋁合的焊接鋁及鋁合金焊接的困難主要是鋁容易氧化成Al。此外，鋁及鋁合金液態(tài)23

時(shí)能吸收大量的氫氣但在固態(tài)幾乎不溶解氫熔入液態(tài)鋁中的氫大量析出使焊縫易產(chǎn)生氣孔；鋁的熱導(dǎo)率為鋼4倍，焊接時(shí)，熱量散失快，需要能量大或密集的熱源，同時(shí)鋁的線膨脹系數(shù)為鋼的倍，凝固時(shí)收縮率達(dá)6.5％，易產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形并可能產(chǎn)生裂紋鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)無塑性過程及顏色的變化，因此，焊接操作時(shí)，很容易造成溫度過高、焊縫塌陷、燒穿等缺陷。鋁和鋁合金的焊接常用氬弧焊、氣焊、電阻焊和釬焊等方法。鋁及鋁合金的焊接無論采用哪種焊接方法前都必須進(jìn)行氧化膜和油污的清理。7.銅及銅合的焊接銅及銅合金焊接性較差，焊接接頭的各種性能一般均低于母材。銅及銅合金焊接的主要困難是銅及銅合金的導(dǎo)熱性很強(qiáng)焊接時(shí)熱量很快從加熱區(qū)傳導(dǎo)出去導(dǎo)致焊件溫度難以升高金屬難以熔化以致填充金屬與母材不能很好的熔合銅及銅合金的線膨脹系數(shù)及收縮率都較大并且由于導(dǎo)熱性好，而使焊接熱影響區(qū)變寬，導(dǎo)致焊件易產(chǎn)生變形；另外，銅及銅合金在高溫液態(tài)下極易氧化生成的氧化銅與銅形成易熔共晶體沿晶界分布使焊縫的塑性和韌度顯著下降，易引起熱裂紋；銅在液態(tài)時(shí)能溶解大量氫，而凝固時(shí)，溶解度急劇下降，焊接熔池中的氫氣來不及析出，在焊縫中形