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1、金屬焊接性及其試驗方法第一節(jié)金屬焊接性概念一、金屬焊接性（Weldability)金屬焊接性：就是金屬是否能適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接頭的特性。金屬焊接性的概念有兩方面內(nèi)容：金屬在焊接加工中是否容易形成缺陷—結(jié)合性能（好不好焊）焊成的接頭在一定的使用條件下可靠運行的能力—使用性能（好不好用）衡量金屬焊接性的好壞的標(biāo)準(zhǔn)：焊接性好：焊接工藝過程簡單而接頭質(zhì)量高、性能好時，就稱作焊接性好。焊接性差：焊接工藝過程復(fù)雜而接頭質(zhì)量低、性能差時，就稱作焊接性差。金屬焊接性的影響因素：金屬焊接性主要是金屬本身所固有的性能，但母材和
2、焊接材料的成分以及焊接工藝條件都對焊接性有重要的影響，因此，分析焊接性不能完全脫離工藝條件。二、金屬的焊接性分析除直接采用焊接試驗的方法來確定金屬的焊接性之外，通過分析金屬的化學(xué)成分、物理特性、與各種氣體的親和力、相圖特點、CCT圖或SHCCT圖、熱處理狀態(tài)、焊接工藝條件、保護(hù)方式、工藝措施等，均可以在某種程度上評價金屬的焊接性。（一）從金屬的特性分析焊接性利用化學(xué)成分分析（1）碳當(dāng)量（CarbonEquivalent,CE或Ceq)：為評估鋼材的焊接性,將各種合金元素按其對鋼材淬硬、冷裂及脆化等現(xiàn)象的影響作用大小折算成碳的相當(dāng)含量,稱為
3、碳當(dāng)量國際焊接學(xué)會(IIW)采用：上式適用于中、高強度的非調(diào)質(zhì)低合金高強鋼。日本JIS和WES采用：此式適用于低合金調(diào)質(zhì)鋼美國焊接學(xué)會采用：此式適用化學(xué)成分范圍為：C≤0.6％；Mn≤1.6%；Ni≤3.3%；Cr≤1.0%；Mo≤0.6%；Cu≤0.5%~1.0%；P0.05%~0.15%。當(dāng)Cu＜0.5%或P＜0.05%時，可不計入。由上述公式計算出來的Ceq越大，冷裂傾向也越大。但用Ceq估計焊接性是比較粗略的，大多只用于對鋼材焊接性從理論上的初步分析，因為：公式中只包括了幾種元素，而實際鋼材中還有其他元素；在不同含量和不同合金系統(tǒng)
4、中元素作用的大小不可能是相同的；元素之間相互抵消或加強影響也不能用簡單的公式反映(2)焊接冷裂紋敏感指數(shù)除碳當(dāng)量外，焊縫含氫量和接頭拘束度都對冷裂傾向有很大影響。焊接冷裂紋敏感指數(shù)Pc：式中d—板厚（mm)H—焊縫中擴(kuò)散氫含量（Ml/100g)2利用物理性能分析金屬的熔點、導(dǎo)熱系數(shù)、線脹系數(shù)、密度、熱容量等因素，都對熱循環(huán)、熔化、結(jié)晶、相變等過程產(chǎn)生影響，從而影響焊接性。純銅(紫銅)導(dǎo)熱系數(shù)高，焊接時熱量散失迅速，升溫的范圍很寬，坡口不容易熔化，焊接時需要較強烈的加熱，熱源功率不足時，會產(chǎn)生熔透不足的缺陷。銅、鋁等導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，熔池結(jié)
5、晶快，易于產(chǎn)生氣孔。鈦、不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)低，焊接時溫度梯度陡，殘余應(yīng)力高、變形大，而且由于高溫停留時間延長，熱影響區(qū)晶粒長大，對接頭性能也不利。奧氏體鋼比容（密度的倒數(shù)）最小，因此，線脹系數(shù)大，接頭的變形及應(yīng)力大。密度小的鋁及鋁合金，熔池中的氣泡和非金屬夾雜物不易上浮逸出，就會在焊縫中殘留氣孔和夾雜。3利用化學(xué)性能分析鋁及鈦合金化學(xué)性質(zhì)活潑，在焊接高溫下極易氧化，需要惰性氣體保護(hù)，否則吸收氧、氮、氫等氣體后，力學(xué)性能顯著降低。4．利用合金相圖分析大多數(shù)被焊材料都是合金，或至少含有某些雜質(zhì)元素，因而可以利用他們的相圖分析焊接性問題。例如，對于
6、共晶型相圖來說，其固相線與液相線之間的溫度區(qū)間大小，會影響結(jié)晶時的成分偏析，影響生成低熔共晶的程度，也影響脆性溫度區(qū)間的大小，這對分析熱裂紋傾向是重要的參考依據(jù)。另外，若結(jié)晶凝固時形成單相組織，則焊縫晶粒易于粗大，也是形成熱裂紋的重要影響因素。5．利用CCT圖或SHCCT圖(模擬焊接熱影響區(qū)的連續(xù)冷卻曲線)分析對于各類低合金鋼，可以利用其各自的連續(xù)冷卻曲線CCT圖或SHCCT圖分析其焊接性問題。這些曲線可以大體上說明在不同焊接熱循環(huán)條件下將獲得什么樣的金相組織和硬度，可以估計有無冷裂的危險，以便確定適當(dāng)?shù)暮附庸に嚄l件。（二）從焊接工藝條件
7、分析焊接性1熱源特點各種焊接方法所采用的熱源在功率、能量密度、最高加熱溫度等方面可有很大差別，從而影響焊接質(zhì)量，使金屬在不同工藝條件下焊接時顯示出不同的焊接性。如電渣焊功率很大，但能量密度很低，最高加熱溫度也不高，焊接時加熱緩慢，高溫停留時間長，使得熱影響區(qū)晶粒祖大，沖擊韌度顯著降低，必須經(jīng)正火處理才得改善。相反，電子束焊、激光焊等方法，功率雖不算大，但能量密度很高，加熱迅速，高溫停留時間短暫，熱影響區(qū)極窄，沒有晶粒長大的危險。當(dāng)然，選擇熱源應(yīng)考慮所焊材料的特點以及焊件的厚度等因素。2．保護(hù)方法熔焊時，對熔池和熱影響區(qū)金屬的保護(hù)方法不外乎
8、是渣保護(hù)、氣保護(hù)或在真空中等幾種。這些方法分別適用于不同的金屬和合金。在真空條件下焊接時對防止氮、氫、氧的侵入最為徹底，但此法不適用于含高蒸氣壓成分（如鋅、鋰、鎂)較高的合金，而且設(shè)備復(fù)雜，成
