常用金屬材料的焊接

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1、第五單元常用金屬材料的焊接【學(xué)習(xí)目標(biāo)】　本單元主要講解常用金屬材料的焊接工藝等基礎(chǔ)知識，要求通過本單元的學(xué)習(xí)，理解碳鋼的焊接特點與焊接工藝；理解合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接特點與焊接工藝；了解不銹鋼和耐熱鋼的焊接特點與焊接工藝；了解鑄鐵的焊接特點與焊接工藝；了解鋁及鋁合金、銅及銅合金的焊接特點與焊接工藝。綜合知識模塊一　碳素鋼的焊接碳素鋼是以Fe為基礎(chǔ)，以少量C為合金元素的鐵碳合金，可以簡稱為碳鋼。碳鋼有不同的分類方法，按含C量可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼；按品質(zhì)分可分為普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；按用途可分為結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼；根據(jù)某些行業(yè)特殊要求及用途，有一些專業(yè)用鋼，比如：壓力容器用碳

2、鋼、鍋爐用碳鋼、船用碳素結(jié)構(gòu)。碳鋼的焊接性主要取決于碳含量。隨著碳含量的增加，焊接性逐漸變差。碳鋼中的Mn和Si對焊接性也有影響，隨著它們含量的增加，焊接性變差，但不及碳作用強烈。把鋼中合金元素的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量，就叫做碳當(dāng)量。它可作為評定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)。這樣，就可以把C、Mn和Si對焊接性的影響匯合成一個適用于碳素鋼的碳當(dāng)量Ceq經(jīng)驗公式：Ceq值增加，產(chǎn)生冷裂紋的敏感性增大，焊接性變差。通常，當(dāng)Ceq值小于0.4%時，鋼材的淬硬傾向不大，焊接性良好，不需預(yù)熱。Ceq值在0.4%～0.6%之間時，鋼材的淬硬傾向大，冷裂紋的敏感性將增大，焊接性一般，焊接時需要采取一些

3、工藝措施，如預(yù)熱等。Ceq值大于0.6%時，焊接性變得很差。碳鋼中的雜質(zhì)(如S、P、Ｏ、N)和一些微量元素(如Cr、Mo、V、Cu)等對焊接接頭的裂紋敏感性和力學(xué)性能都有重大影響。實際上，焊接性的好壞不只取決于合金元素的含量，還取決于焊接接頭冷卻速度。尤其中、高碳鋼在某種焊接熱循環(huán)的作用下，冷卻速度較快，碳鋼可能在焊縫和熱影響區(qū)中形成馬氏體組織，馬氏體量越多，硬度越高，焊接性越差，產(chǎn)生裂紋傾向越大，因此，焊接時控制冷卻速度也成為至關(guān)重要的問題。采用預(yù)熱、控制層間溫度和后熱，或使用大焊接熱輸入，都能降低焊接接頭冷卻速度，從而控制組織和硬度，減小冷裂紋的可能性。金屬熔焊基礎(chǔ)與材料焊接第五單元　常

4、用金屬材料的焊接　　除上述影響碳鋼焊接性的諸多因素以外，母材焊前熱處理狀態(tài)對焊接性影響也是碳鋼焊接時不容忽視的問題。低碳鋼的焊接1.低碳鋼的焊接特點低碳鋼碳含量較低，Mn、Si含量又少，所以，通常情況下不會因焊接而引起嚴(yán)重硬化組織或淬火組織。這種鋼材的塑性和沖擊韌度優(yōu)良，焊成的接頭塑性和沖擊韌度也很好，焊接時，一般不需預(yù)熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織。可以說，整個焊接過程中不需要特殊的工藝措施，其焊接性優(yōu)良。但在少數(shù)情況下，低碳鋼的焊接性也會不好，焊接時出現(xiàn)困難，例如：低碳鋼母材成分不合格，S、P、O等雜質(zhì)含量過高，焊接方法選擇不當(dāng)?shù)??？傊吞间撌亲钊菀缀附拥匿摲N，但

5、有時也會出現(xiàn)某種問題。許多焊接方法都適用于低碳鋼焊接，并能獲得良好的焊接接頭。目前，焊條電弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護焊、氬弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣焊、電阻焊等都是焊接低碳鋼的成熟焊接方法。2.焊接方法和焊接材料的選擇(1)焊條電弧焊焊接低碳鋼時大多采用焊條電弧焊，低碳鋼選用焊條的主要原則是等強度原則，大多使用E43××系列的焊條，因為低碳鋼通常的抗拉強度平均值為417.5MPa，而E43××系列焊條熔敷金屬的抗拉強度不小于420MPa，在力學(xué)性能上正好與之匹配。這一系列焊條有多種型號，商品牌號更多，可根據(jù)具體母材、受載情況等加以選用，比較重要的結(jié)構(gòu)或受載情況復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，盡量選用低氫型焊條，表5-

6、1為幾種情況的舉例。其他鋼材選用焊條請參照J(rèn)B/T4709—2007等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)。(2)二氧化碳?xì)怏w保護焊　近年來，二氧化碳?xì)怏w保護焊用來焊接低碳鋼也很普遍。二氧化碳?xì)怏w保護焊用焊絲可分為實心焊絲和藥芯焊絲兩大類，低碳鋼選用焊絲的主要原則也是等強度原則，舉例見表5-1。其他請參照GB/T8110—1995《氣體保護焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》等國家標(biāo)準(zhǔn)。焊接用的CO2氣體純度應(yīng)不低于99.5％。(3)埋弧焊　低碳鋼的焊接采用埋弧焊的也很多，尤其是中、厚度鋼板。低碳鋼埋弧焊一般選用實芯焊絲H08A或H08MnA等，它們與高錳高硅低氟熔煉焊劑HJ430、HJ431或HJ433配合，應(yīng)用甚廣。

7、燒結(jié)焊劑應(yīng)用也日益廣泛，有的燒結(jié)焊劑附加鐵粉，可以在襯墊上單面焊雙面成形，焊縫美觀，效率甚高。幾種低碳鋼埋弧焊常用焊接材料的選用舉例，見表5-1。(4)手工TIG焊　在比較重要的結(jié)構(gòu)中，低碳鋼管對焊時，一般要求焊接接頭必須是全焊透結(jié)構(gòu)。許多工廠采用手工TIG焊封底，焊條電弧焊填充和蓋面的方法或全部采用手工TIG焊焊接。低碳鋼TIG焊用焊絲盡量選用專用焊絲以減少化學(xué)成分的變化，保證焊縫一定的力學(xué)性能，20、20