常用金属材料的焊接.docx

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常用金属材料的焊接

常用金属材料有碳钢、低合金结构钢、耐热钢、不锈钢和非铁金属等等。

1.碳钢的焊接

碳钢按含碳量分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。

（1）低碳钢的焊接

低碳钢的含碳量小于等于0.25%，碳当量低于0.4%，焊接性能良好。

低碳钢的焊接工艺有哪些特点呢？

1）低碳钢可采用各种焊接方法进行焊接，不易产生淬硬或冷裂缺陷，不需要采用特殊的焊接工艺措施，焊后也不需要进行热处理。

2）低碳钢母材的碳含量偏高或在低温下焊接刚性较大的结构时，才需要采用低氢型焊条或高碱度焊剂，才需要进行预热和后热。

请大家注意：

后热是为了防止急冷进行的焊后加热，并不是焊后热处理。

低碳钢焊件的应用范围？

低碳钢焊件广泛用于一般工程结构和强度要求不高的机器零件。

（2）中碳钢的焊接

中碳钢的含碳量大于0.25%小于等于0.60%。

用于焊接的中碳钢的碳当量一般大于等于0.4%小于等于0.6%。

中碳钢的焊接接头易产生淬硬组织、裂纹等缺陷，焊接性较差。

需要采取哪些工艺措施保证中碳钢的焊接质量？

1）预热

中碳钢焊接时预热温度一般为100～200℃，不能预热的焊件应采用奥氏体不锈钢焊条进行焊接，以使焊缝获得奥氏体组织而避免淬硬，但其强度低于母材，焊后需要进行后热；

2）需要采用低氢型焊条或碱度较高的焊剂；

3）采用小电流、低焊速和多层焊，防止母材过多的熔化；

4）焊后应立即进行热处理，以消除应力。

中碳钢焊件的应用范围？

中碳钢焊件常用于综合力学性能要求较高的构件。

（3）高碳钢的焊接

高碳钢的含碳量高于0.60%。

碳当量也大于0.6%，高碳钢的焊接性更差，焊接接头更易产生淬硬组织和裂纹。

需要采取哪些工艺措施保证高碳钢的焊接质量？

1）高温预热，一般要预热到250~350℃；

2）还要采取更严格的工艺措施。

实际生产中，高碳钢的焊接主要用于哪里？

高碳钢焊接主要用于工具、模具的修补以及钢轨的对接。

2．低合金结构钢的焊接

（1）强度级别低的低合金结构钢

强度级别低的低合金结构钢的合金总量低于5%，屈服强度在295~390MPa之间。

强度级别低的低合金结构钢的焊接工艺有哪些特点？

强度级别低的低合金结构钢的焊接工艺类似于低碳钢：

1）焊接时不需预热，

2）也不需后热，

3）但必须采用碱性焊条或碱性焊剂。

强度级别低的低合金结构钢焊件的应用范围？

强度级别低的低合金结构钢价格较低，广泛用于较重要的焊接结构，例如Q345（也就是老牌号的16Mn），应用很广。

（2）强度级别较高的低合金结构钢的屈服强度在400~540MPa之间。

强度级别较高的合金结构钢焊件的应用范围？

强度级别较高的合金结构钢主要用于高强度、高韧性及在低温或动载下工作的重要焊接结构。

强度级别较高的低合金结构钢的焊接工艺特点？

强度级别较高的低合金结构钢的焊接工艺类似于中碳钢:

1）需要进行焊前预热和焊后的后热，

2）应采用碱性焊条或者碱度较高的碱性焊剂焊剂；

3）焊后需要进行去应力退火或高温回火。

3．耐热钢的焊接

耐热钢的淬硬组织和裂纹类似于中碳钢，焊接性一般均较差。

最常用的珠光体型耐热钢的焊接工艺有哪些特点？

最常用的耐热钢是珠光体型耐热钢，珠光体型耐热钢是含Cr、Mo、V、W等合金元素的低碳、低合金钢，焊接接头易产生淬硬组织和裂纹，焊接工艺措施要求较为严格。

（1）焊前应仔细清理焊丝和坡口；

（2）必须进行预热，预热温度一般为150～300℃，还要进行后热；

（3）选用低氢型焊条或碱度较高的焊剂；

（4）焊后应立即进行去应力退火或高温回火。

4．不锈钢的焊接

各种不锈钢的焊接性都较差。

最常用的奥氏体不锈钢的焊接工艺措施有哪些措施?

奥氏体不锈钢是含Cr、Ni等合金元素的低碳、高合金钢，焊接接头可能出现热裂纹、脆化和晶间腐蚀等焊接缺陷。

1）应尽量采用高纯度的焊接材料；

2）选用高碱度焊剂或低氢型焊条；

3）焊接时必须采用热量集中的焊法、小的热输入、低的层间温度。

例如采用小电流、高焊速的工艺方法；

4）焊后应立即进行热处理以消除残余应力。

从各类钢的焊接工艺特点来看

焊接性较差的钢：

无论采用何种焊接方法都应采用碱性焊条或焊剂而且需要预热和后热；

焊接性越差碱度要求越高，预热温度也越高，还要采取小电流、高焊速等其他严格的工艺措施，并进行严格的接头清理。

5．铸铁的焊接

为什么铸铁的焊接性极差呢？

铸铁的含碳量高，硫、磷等杂质元素含量多，强度低、塑性差。

焊接时，冷却速度很快，碳来不及以石墨的形式析出，所以容易产生白口、裂纹、淬硬组织等缺陷。

铸铁焊件的应用范围？

由于铸铁的焊接性差，一般仅用于有缺陷的铸铁毛坯的焊补和修复损坏的铸铁零件。

随着焊接技术的发展，铸铁焊接已开始用于铸铁焊接件、铸铁与钢或非铁金属间的焊接件的生产。

常用的铸铁焊接方法有异质焊缝冷焊和同质焊缝热焊。

（1）异质焊缝冷焊，就是选用非铸铁型焊条，以防止出现白口组织和裂纹。

1）采用纯镍铸铁焊条

焊缝为镍铁合金，具有良好的抗裂性及切削加工性，但成本较高。

一般仅用于机床导轨面等重要铸铁件的加工面的修补。

2）采用碳钢铸铁焊条

焊缝为碳钢，成本低，易产生热裂纹，焊后难于切削加工，一般用于焊补铸铁件的非加工面。

异质焊缝冷焊有哪些特点?

异质焊缝冷焊的生产效率高，劳动条件好。

如何保证异质焊缝冷焊的焊接质量？

1）采用较小的焊接电流；

2）采用短段焊，每段在10～50mm；

3）还应采用断续焊，使焊接区的温度低于60℃；

4）进行分散焊；

5）焊后立即轻敲焊缝。

（2）同质焊缝热焊

同质焊缝热焊是采用铸铁型的焊条或焊丝。

同质焊缝热焊是如何保证质量的？

1）焊前整体或局部预热至550～650℃；

2）焊接时焊件温度不低于400℃；

3）因为是修补，通常采用焊条电弧焊和气焊；

4）焊后还要进行去应力退火。

同质焊缝热焊有哪些特点呢?

1）同质焊缝热焊可有效防止白口、淬硬组织、裂纹等焊接缺陷；

2）切削加工性好；

3）成本高；

4）生产效率低；

5）劳动条件极差。

同质焊缝热焊的应用?

同质焊缝热焊主要应用于形状复杂、刚性大且焊后需切削加工的重要铸件，车床床头箱、内燃机缸体等等。

6．非铁金属的焊接

（1）铝及铝合金

工业纯铝和非热处理强化的变形铝合金的焊接性较好，应用广泛。

可热处理强化的变形铝合金和铸造铝合金的焊接性较差。

铝及铝合金焊接的主要困难有：

极易生成熔点高（2050℃）、密度大（3.97g/cm3）的氧化物，使焊缝产生未熔合或夹渣缺陷；

铝的线膨胀系数大，易产生内应力、变形和裂纹；

铝液可溶解大量氢气而固态时几乎不溶解氢，易使焊缝产生气孔；

铝合金的低沸点合金元素（如镁、锌、锰等）焊接时极易蒸发、烧损；

铝的热导率和热容量大，焊接时热损失大等等。

铝及铝合金可采用大多数焊接方法，熔焊时应尽量选用能量集中的强热源。

铝及铝合金的焊接首选氩弧焊，焊接工艺简便，焊接质量好，易于实现自动化和进行全位置焊接，因而氩弧焊在铝及铝合金的焊接中应用广泛。

也可采用气焊。

气焊的设备简单、操作灵便，但生产效率低，接头质量不高，适于焊接要求不高的薄壁件及小件。

焊丝成分一般应与母材相同或相近，焊前须严格清理焊丝和工件，板厚较大或气温较低时需要预热。

（2）铜及铜合金

铜及铜合金的焊接性较差，其熔焊接头的各种性能一般都低于母材。

铜及铜合金焊接的主要困难有：

铜在液态时易氧化，进而引起热裂纹；

铜在液态时对氢的溶解度远大于凝固时，易生成气孔；

铜的线膨胀系数大，易引起内应力、变形和裂纹；

铜的热导率和热容量大，焊接时易产生未熔合、未焊透等缺陷。

铜及铜合金可采用气焊、埋弧焊、氩弧焊、等离子弧焊、电阻焊和摩擦焊。

熔焊时，焊丝成分一般应与母材成分相近，焊接热输入最好大一些。

板厚较大时应预热并保持一定的层间温度，焊后应轻敲焊缝使其产生塑性变形以减小或消除应力，必要时还需进行去应力退火以防接头产生脆裂。