焊接专业知识课件.ppt

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1、,焊接专业知识,1,焊接专业知识,一、焊接概述 二、典型焊接方法 三、焊条 四、埋弧焊焊接材料五、焊接工艺评定六、奥氏体不锈钢的焊接要点,2,焊接概述,1 焊接的定义两种或两种以上的材料（同种材料或异种材料），通过原子或分子之间的结合和扩散，造成永久性连接的工艺过程，叫做焊接。 焊接技术是19世纪末期、20世纪初期发展起来的一种重要的金属加工工艺。由于它具有一系列技术上和经济上的优越性，目前已发展成为一门独立的学科，广泛应用于航空、航天、原子能、化工、造船、电子技术、建筑、交通、电力、机械制造等工业部门。2焊接方法的优点(1) 成形方便：焊接方法灵活多样，工艺简便；在制造大型、复杂结构和零件时

2、，可采用铸焊、锻焊方法，化大为小，化复杂为简单，再逐次装配焊接而成。(2) 适应性强：采用相应的焊接方法，不仅可生产微型、大型和复杂的金属构件，也能生产气密性好的高温、高压设备和化工设备；此外，采用焊接方法，还能实现异种金属或非金属的连接。(3) 生产成本低：与铆接相比，焊接结构可节省材料10%20%，并可减少划线、钻孔、装配等工序。另外，采用焊接结构能够按使用要求选用材料。在结构的不同部位，按强度、耐磨性、耐腐蚀性、耐高温等要求选用不同材料，具有更好的经济性。,3,3焊接方法的分类根据实现金属原子或分子间结合的方式不同，可分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。,4,(1) 熔焊: 是利用局部加热，

3、使连接处的金属熔化，并加入（或不加入）填充金属而使其结合的焊接方法。它是最有利于金属原子间结合的方法。工业中常用的气焊、电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊等都属于熔焊。(2) 压焊 是对焊接接头施加足够的压力，使接触处的金属相结合的焊接方法。这类焊接有两种形式，一是将被焊金属局部加热至塑性状态或半熔化状态，再施加一定的压力，使金属原子间相互结合，形成牢固的接头。如锻焊、接触焊、摩擦焊就属于这种类型的压焊方法。,5,另一种是不进行加热，仅在被焊金属的接触面施加足够大的压力，借助于压力所引起的塑性变形，使原子间相互接近而获得牢固的挤压接头，这种压焊的方法有冷压焊、爆炸焊等，这种方法只适用于塑性变形

4、相当好的金属材料。(3) 钎焊: 是把熔点低于被焊金属的钎料金属加热熔化，使其渗透到被焊金属接缝的间隙中而达到结合的方法。焊接时，被焊金属处于固态，只适当的加热（或不加热），依靠液体金属与固体金属间的原子扩散作用，形成牢固的焊接接头。钎焊是一种古老的焊接方法，但由于在焊接时被焊金属不变形，以及一些特殊的性能，所以在现代焊接技术中仍占有一定的地位。常见的有火焰钎焊、烙铁钎焊等。,焊料熔点温度高于450的钎焊称为硬钎焊, 低于450则称为软钎焊.,6,4焊接电弧,焊接电弧是指发生在电极与工件之间的强烈、持久的气体放电现象。(1) 电弧的引燃 常态下的气体由中性分子或原子组成，不含带电粒子。要使气体

5、导电，首先要有一个使其产生带电粒子的过程。产生中一般采用接触引弧。 先将电极（钨棒或焊条）和焊件接触形成短路,此时在某些接触点上产生很大的短路电流，温度迅速升高，为电子的逸出和气体电离提供能量条件; 而后将电极提起一定距离（5mm），在电场力的作用下，被加热的阴极有电子高速逸出，撞击空气中的中性分子和原子，使空气电离成阳离子、阴离子和自由电子。这些带电粒子在外电场作用下定向运动，阳离子奔向阴极，阴离子和自由电子奔向阳极。 在它们的运动过程中，不断碰撞和复合，产生大量的光和热，形成电弧.电弧的热量与焊接电流和电压的乘积成正比，电流愈大，电弧产生的总热量就愈大。,7,(2) 电弧的组成 焊接电弧由

6、阴极区、阳极区和弧柱区3部分组成，如图。 阴极区因发射大量电子而消耗一定能量，产生的热量较少，约占电弧热的36%，阳极表面受高速电子的撞击，传入较多的能量，因此阳极区产生的热量较多，占电弧热的43%。其余21%左右的热量在弧柱区产生。 电弧中阳极区和阴极区的温度因电极的材料（主要是电极熔点）不同而有所不同。用钢焊条焊接钢材料时，阳极区热力学温度约2600K，阴极区热力学温度约2400K，弧柱区热力学温度高达50008000K。 正接时，电弧热量主要集中在焊件（阳极）上，有利于加快焊件熔化，保证足够的熔深，适用于焊接较厚的工件。反接时，焊条接阳极，适用于焊接有色金属及薄钢板，以避免烧穿焊件。,8

7、,5. 焊接热循环,在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程称为该点的焊接热循环。 当热源向该点靠近时，该点的温度随之升高，直到达到最大值；随着热源的离开，温度又逐渐降低，整个过程可以用一条曲线来表示，这种曲线称为焊接热循环曲线。显然，在焊缝两侧距焊缝远近不同的各点，所经历的热循环并不相同，距焊缝越近的各点，加热达到的最高温度越高，越远的各点加热的最高温度越低。 焊接热循环的主要参数是加热速度、加热所达到的最高温度、在组织转变温度以上停留的时间和冷却速度。,9,6. 焊接接头的金属组织与性能,(1) 焊接工件上温度的变化与分布 焊接时，电弧沿着工件逐渐移动并对工件进行局部加热。因此在

8、焊接过程中: 焊缝区,随着各点金属所在位置的不同，其最高加热温度是不同的。 因热传导需要一定时间，所以各点达到该点最高温度的时间是在不同的。 但总的看来，在焊接过程中，焊缝受到一次冶金过程，焊缝附近区相当于受到一次不同规范的热处理，因此必然有相应的组织与性能的变化。,10,焊接接头组织与性能,(2) 焊接接头金属组织与性能的变化 以低碳钢为例，来说明焊缝和焊缝附近区由于受到电弧不同加热而产生的金属组织与性能的变化。 如图，左侧下部是焊件的横截面，上部是相应各点在焊接过程中被加热的最高温度曲线（并非某一瞬时该截面的实际温度分布曲线）。 图中1、2、3等各段金属组织性能的变化，可从右侧所示的部分铁

9、碳合金状态图来对照分析。工件截面图上已示出了相应各点的金属组织变化情况。,11,焊接接头组织与性能,12, 焊缝金属 其结晶过程，首先从熔池和母材的交界处开始，然后以联生结晶的方式，即依附于母材晶粒现成表面而形成共同晶粒的方式向熔池中心生长，形成柱状晶，如图所示。 不利因素： a. 因结晶时各个方向冷却速度不同，因而形成柱状的铸态组织，由铁素体和少量珠光体所组成。 b. 因结晶是从熔池底壁的半熔化区开始逐次进行的，低熔点的硫磷杂质和氧化铁等易偏析，集中在焊缝中心区，将影响焊缝的力学性能，因此对焊条或其他焊接材料应慎重选用。 有利因素： a.焊接时，熔池金属受电弧吹力和保护气体吹动，使熔池底壁的

10、柱状晶体成长受到干扰，因此柱状晶体呈倾斜层状，晶粒有所细化。 b. 又因焊接材料的渗合金作用，焊缝金属中锰、硅等合金元素含量可能比基本金属高，所以焊缝金属的性能可不低于基本金属。,13, 焊接热影响区 是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织性能变化的区域。由于焊缝附近各点受热情况不同，热影响区可分为熔合区、过热区、正火区(相变重结晶区）和部分相变区（不完全重结晶区）等。a. 熔合区 是焊缝和基本金属的交界区，相当于加热到固相线和液相线之间，焊接过程中母材部分熔化，所以也称为半熔化区。熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化金属因加热温度过高而成为过热粗晶。 在低碳钢焊接接头中，熔合区虽然很窄（约0.11m

11、m），但因强度、塑性和韧性都下降，而此处接头断面变化，引起应力集中，在很大程度上决定着焊接接头的性能。,14,b. 过热区 被加热到AC3（以上100200C至固相线温度区间，奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，因而过热区的塑性及韧性降低。对于易淬火硬化钢材，此区脆性更大。Ac3：亚共析钢加热时，所有铁素体均转变为奥氏体的温度 。对于亚共析钢，若加热温度没有超过Ac3，而在稍高于Ac1停留，只能使原始组织中的珠光体转变为奥氏体，而共析铁素体仍将保留。只有进一步加热至Ac3以上并保温足够时间，才能得到单相的奥氏体。 c. 正火区 被加热到AC3至AC3以上100200C区间，金属发生重结晶，冷却后

12、得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织，其机械性能优于母材。d. 部分相变区 相当于加热到AC1AC3温度区间。珠光体和部分铁素体发生重结晶，使晶粒细化；部分铁素体来不及转变，冷却后晶粒大小不匀，因此力学性能稍差。Ac1:加热时珠光体转变为奥氏体的温度；钢加热时，开始形成奥氏体的温度； 在焊接热影响区中，熔合区和过热区的性能最差，产生裂缝和局部破坏的倾向性也最大，应使之尽可能减小,15,7. 焊接应力与变形,金属构件在焊接以后，总要发生变形和产生焊接应力，且二者是彼此伴生的。 焊接应力的存在，对构件质量、使用性能和焊后机械加工精度都有很大影响，甚至导致整个构件断裂； 焊接变形不仅给装配工作带来很大

13、困难，还会影响构件的工作性能。变形量超过允许数值时必须进行矫正，矫正无效时只能报废。 因此, 在设计和制造焊接结构时，应尽量减小焊接应力和变形。 (1) 焊接应力与变形的产生原因：焊接过程中，对焊接件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。 (2) 焊接变形的基本形式：常见的焊接变形有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等五种形式。,16,典型焊接方法,1. 手工电弧焊 手工电弧焊是熔化焊中最基本的一种焊接方法。它利用电弧产生的热熔化被焊金属，使之形成永久结合。由于它所需要的设备简单、操作灵活,可以对不同焊接位置、不同接头形式的焊缝方便地进行焊接，因此是目前应用最为广泛

14、的焊接方法。 手工电弧焊按电极材料的不同可分为熔化极手工电弧焊和非熔化极手工电弧焊。非熔化极手工电弧焊如手工钨极气体保护焊。熔化极手工电弧焊是以金属焊条作电极，电弧在焊条端部和母材表面燃烧的方法。 右图是手工电弧焊示意图，图中的电路是以弧焊电源为起点，通过焊接电缆、焊钳、 焊条、工件、接地电缆形成回路。,17,手工电弧焊,手工电弧焊所用的设备需根据焊条和被焊材料选取。电源分为交流电和直流电两种。 使用酸性焊条焊接低碳钢一般构件时，应优先考虑选用价格低廉、维修方便的交流弧焊机； 使用碱性焊条焊接高压容器、高压管道等重要钢结构，或焊接合金钢、有色金属、铸铁时，则应选用直流弧焊机。如结507时，必须

15、选用直流焊接电源，而且要注意此时应将电焊机的负极接工件，正极接焊条，称为直流反接法；反之称为正接法。,（a）正接法,（b）反接法,因为正接时电弧燃烧不稳定.飞溅严重,噪声大，而反接时电弧燃烧稳定,非溅小，声音平静均匀；,18,埋弧自动焊的特点及应用,2 埋弧自动焊 埋弧焊（SAW）又称焊剂层下电弧焊。它是通过保持在光焊丝和工件之间的电弧将金属加热，使被焊件之间形成刚性连接。 插入颗粒状焊剂层下的焊丝末端与母材之间产生电弧，电弧热使邻近的母材、焊丝和焊剂熔化，并有部分被蒸发。焊剂蒸气将熔化的焊剂（熔渣）排开，形成一个与外部空气隔绝的封闭空间，这个封闭空间不仅很好地隔绝了空气与电弧和熔池的接触，而

16、且可完全阻挡有碍操作的电弧光的辐射。 电弧在这里继续燃烧，焊丝便不断地熔化，呈滴状进入熔池与母材熔化的金属和焊剂提供的合金化元素混合。熔化的焊丝不断地被补充，送入到电弧中，同时不断地添加焊剂。随着焊接过程的进行，电弧向前移动，焊接熔池随之冷却而凝固，形成焊缝。密度较小的熔化焊剂浮在焊缝表面形成熔渣层。未熔化的焊剂可回收再用。,埋弧焊示意图,19,埋弧自动焊的特点及应用,埋弧焊电弧焊接示意图,20,埋弧自动焊的特点及应用, 焊接质量好 焊接过程能够自动控制。各项工艺参数可以调节到最佳数值。焊缝的化学成分比较均匀稳定。焊缝光洁平整，有害气体难以侵入，熔池金属冶金反应充分，焊接缺陷较少。 生产率高

17、焊丝从导电嘴伸出长度较短，可用较大的焊接电流，而且连续施焊的时间较长，这样就能提高焊接速度。同时，焊件厚度在14mm以内的对接焊缝可不开坡口，不留间隙，一次焊成，故其生产率高。 节省焊接材料 焊件可以不开坡口或开小坡口，可减少焊缝中焊丝的填充量，也可减少因加工坡口而消耗掉的焊件材料。同时，焊接时金属飞溅小，又没有焊条头的损失，所以可节省焊接材料。 易实现自动化，劳动条件好，劳动强度低，操作简单。埋弧自动焊的缺点是：适应性差，通常只适用于水平位置焊接直缝和环缝，不能焊接空间焊缝和不规则焊缝，对坡口的加工、清理和装配质量要求较高。 埋弧自动焊通常用于碳钢、低合金结构钢、不锈钢和耐热钢等中厚板结构的

18、长直缝、直径大于300mm环缝的平焊。此外，它还用于耐磨、耐腐蚀合金的堆焊、大型球墨铸铁曲轴以及镍合金、铜合金等材料的焊接。,21,3 气体保护电弧焊,气体保护焊是指用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。特点： （1）气体保护焊是明弧焊接，焊接时便于监视焊接过程，故操作方便，可实现全位置自动焊接，焊后还不用清渣，可节省大量辅助时间，大大提高了生产率。 （2）由于保护气流对电弧有冷却压缩作用，电弧热量集中，因而焊接热影响区窄，工件变形小，特别适合于薄板焊接。,22,氩弧焊,氩弧焊 氩弧焊是以氩(Ar)气作为保护气体的气体保护电弧焊。氩气是一种惰性气体，在高温下，它不与金属和其他任何元

19、素起化学反应，也不熔于金属，因此保护效果良好，所焊接头质量高。 按使用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊即钨极氩弧焊（TIG焊）和熔化极氩弧焊（MIG）两种，如图。,1送丝轮；2焊丝；3导电嘴；4喷嘴；5进气管；6氩气流；7电弧；8工件；9钨极；10填充焊丝,23,氩弧焊, 钨极氩弧焊（TIG焊） 常采用熔点较高的钍钨棒或铈钨棒作为电极，电流种类与极性的选择原则是：焊接铝、镁及其合金时，采用交流电；焊其他金属（低合金钢、不锈钢、耐热钢、钛及钛合金、铜及铜合金等）采用直流正接。由于钨极的载流能力有限，其电功率受到限制，所以钨极氩弧焊一般只适于焊接厚度小于6mm的工件。 熔化极氩弧焊（MIG）

20、 可分为半自动焊和自动焊两种，一般采用直流反接法。 与TIG焊相比，MIG焊可采用高密度电流，母材熔深大，填充金属熔敷速度快，生产率高。 MIG焊和TIG焊一样，几乎可焊接所有的金属，尤其适合于焊接铝及铝合金、铜及铜合金以及不锈钢等材料。主要用于中、厚板的焊接。目前采用熔化极脉冲氩弧焊可以焊接薄板，进行全位置焊接、实现单面焊双面成型以及封底焊。,24,CO2气体保护焊,(2) CO2气体保护焊 是利用廉价的CO2气体作为保护气体的电弧焊。 CO2保护焊的焊接装置如图所示。它是利用焊丝作电极，焊丝由送丝机构通过软管经导电嘴送出。电弧在焊丝与工件之间发生。 CO2气体从喷嘴中以一定的流量喷出，包围

21、电弧和熔池，从而防止空气对液体金属的有害作用。 CO2保护焊可分为自动焊和半自动焊。目前应用较多的是半自动焊。,25,CO2气体保护焊特点,优点： CO2气体保护焊除具有前述的气体保护焊的那些优点外，还有焊缝含氢量低，抗裂性能好；CO2气体价格便宜、来源广泛，生产成本低等优点。缺点： 由于CO2气体是氧化性气体，高温时可分解成CO和氧原子，易造成合金元素烧损、焊缝吸氧，导致电弧稳定性差、飞溅较多、弧光强烈、焊缝表面成形不够美观等缺点。若控制或操作不当，还容易产生气孔。 措施： 为保证焊缝的合金元素，须采用含锰、硅较高的焊接钢丝或含有相应合金元素的合金钢焊丝。 常用的焊焊丝是H08Mn2SiA，

22、适于焊接低碳钢和普通低合金钢结构钢（b600MPa）。还可使用Ar和气体混合保护，焊接强度级别较高的普通低合金高强钢。 为了稳定电弧，减少飞溅，焊接采用直流反接。,26,2022/11/26,27,电阻焊,4. 电阻焊 利用加压(或同时加热)的方法使两工件的结合面紧密接触并产生一定的塑性变形，借用原子之间的结合力将它们牢固地连接起来。这类焊接方法称为压力焊。根据加热加压的方式不同，压力焊可分为电阻焊、摩擦焊、超声波焊、扩散焊和爆炸焊等。 电阻焊是利用电流通过焊件及其接触面产生的电阻热作热源，将焊件局部加热到塑性或熔融状态，然后在压力下形成焊接接头的一种焊接方法。 根据焦耳楞次定律，电阻焊在焊接

23、过程中产生的热量为Q0.24I2Rt (J) 由于电阻R(包括工件本身电阻和工件间接触电阻)有限，为使工件在极短的时间(t0.01秒至几秒)内迅速加热到焊接温度，以减少散热损失，必须采用很大的焊接电流(Il03104A)，因此电阻焊设备的特点就是低电压、大功率。 电阻焊分为点焊、缝焊、对焊三种形式，其示意图如图所示。,28,a-点焊 b-缝焊 c-对焊,29,1. 焊条组成和作用 焊条由焊芯和药皮两部分组成。焊芯是金属丝，药皮是压涂在焊芯表面的涂料层。 (1) 焊芯 焊芯的作用，一是作为电极传导电流，二是熔化后作为填充金属与母材形成焊缝。焊芯的化学成分和杂质含量直接影响焊缝质量。生产中有不同用

24、途的焊丝（焊芯），如焊条焊芯、埋弧焊焊丝、CO2焊焊丝、电渣焊焊丝等。 (2) 药皮 药皮的作用，一是改善焊接工艺性，如药皮中含有稳弧剂，使电弧易于引燃和保持燃烧稳定。二是对焊接区起保护作用。药皮中含有造渣剂、造气剂等，造渣后熔渣与药皮中有机物燃烧产生的气体对焊缝金属起双重保护作用。三是起有益的冶金化学作用。药皮中含有脱氧剂、合金剂、稀渣剂等，使熔化金属顺利地进行脱氧、脱硫、去氢等冶金化学反应，并补充被烧损的合金元素。,焊条,30,2. 焊条分类,焊条按用途不同分为十大类：结构钢焊条，钼和铬钼耐热钢焊条，低温钢焊条，不锈钢焊条，堆焊焊条，铸铁焊条，镍及镍合金焊条，铜及铜合金焊条，铝及铝合金焊条

25、，特殊用途焊条等。其中结构钢焊条分为碳钢焊条和低合金钢焊条两部分。 结构钢焊条按药皮性质不同可分为酸性焊条和碱性焊条两种。 （1）酸性焊条的药皮中含有多量酸性氧化物（如SiO2，MnO2等）； （2）碱性焊条药皮中含有多量碱性氧化物（如CaO等）和萤石（CaF2）。由于碱性焊条药皮中不含有机物，药皮产生的保护气体中氢含量极少，所以又称为低氢焊条。,31,3. 焊条型号与牌号 焊条型号是国家标准中规定的焊条代号。焊接结构生产中应用最广的碳钢焊条和低合金钢焊条，相应的国家标准为GB/T5117-1995和GB/T5118-1995。标准规定，碳钢焊条型号由字母“E”和四位数字组成。如“E4301”

26、，其含义如下：,32,33,焊条牌号是焊条生产行业统一的焊条代号。下表 为焊条用途不同的分类与对应牌号。焊条牌号前的字母表示焊条类别，“”代表数字，前两位数字代表焊缝金属抗拉强度等级。末尾数字表示焊条的药皮类型和焊接电流种类关系。,34,焊条牌号末尾数字与焊条药皮类型及焊接电流种类之间的关系,35,部分常用碳钢焊条型号与对应的焊条牌号及数字含义,36,4. 焊条的选用原则：,(1) 等强度原则 焊接低碳钢和低合金钢时。一般应使焊缝金属与母材等强度，即选用与母材同强度等级的焊条。 (2) 同成分原则 焊接耐热钢、不锈钢等金属材料时，应使焊缝金属的化学成分与母材的化学成分相同或相近，即按母材化学成

27、分选用相应成分的焊条。 此外，应根据焊件的厚度、焊缝位置等条件，选用不同直径的焊条。一般焊件愈厚，选用焊条的直径就愈大。酸性焊条和碱性焊条的选择碱性焊条焊缝金属力学性能好、抗裂性好. 碱性焊条焊接工艺性差.碱性焊条对水油绣的敏感性碱性焊条有毒烟尘多焊条类型选定后，还要根据焊件厚度等条件，确定焊条标称直径。,37,埋弧焊焊接材料,焊丝 根据所焊金属材料的不同，埋弧焊用焊丝有碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝。高合金钢焊丝、各种有色金属焊丝和堆焊焊丝。按焊接工艺的需要，除不锈钢焊丝和有色金属焊丝外，焊丝表面均镀铜，以利于防锈并改善导电性能。 同一电流使用较小直径的焊丝时，可获得加大焊缝熔深、减小熔宽的

28、效果。当工件装配不良时，宜选用较粗的焊丝。焊剂 埋弧焊焊剂按用途分为钢用焊剂和有色金属用焊剂，按制造方法分为熔炼焊剂、烧结焊剂和陶质焊剂。,38,五、焊接工艺评定内容,焊接接头形式焊接接头形式一般由被焊接两金属件的相互结构位置来决定，通常分为对接接头、搭接接头、角接接头及T字接头等，见图214。每种接头形式下又有不同的坡口形式。焊接坡口形式指被焊两金属件相连处预先被加工成的结构形式一般由焊接工艺本身来决定。坡口形式的选择主要应考虑以下因素： (1)保证焊透。 (2)填充于焊缝部位的金属尽量少。 (3)便于施焊，改善劳动条件。对圆筒形构件，筒内焊接量应尽量少。 (4)减少焊接变形量，对较厚元件焊

29、接应尽量选,39,焊接接头,对接接头将两金属件位置在同一平面内(或曲面内)使其边缘相对，沿边缘直线(或曲线)进行焊接的接头叫对接接头。对接接头是最常见、最合理的接头形式。圆筒形锅炉压力容器筒身的纵缝、环缝，封头钢板的拼接焊缝，凸形封头与筒身的连接焊缝，接管及管子的对接焊缝等，都是对接接头。对接接头处结构基本上是连续的，承载后应力分布比较均匀。在焊接接头设计中，应尽量采用对接接头。搭接接头 两块板料相叠，而在端部或侧面角焊的接头称搭接接头。搭接接头不需要开坡口即可施焊，对装配要求也相对松些。角接接头及T字接头 两构件成直角或一定角度，而在其连接边缘焊接的接头称角接接头。两构件成T字形焊接在一起的

30、接头，叫T字接头。角接接头和T字接头都形成角焊缝，形式相近，常用于锅炉压力容器接管、法兰、夹套、管板、管子、凸缘等的焊接。,40,焊接性的含义,钢材的焊接性：是指被焊钢材在采用一定的焊接方法、焊接材料、焊接规范参数及焊接结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度。所谓优质焊接接头包括制造上和使用上两方面的意义，从制造上说，所形成的焊接接头是完整的，没有裂纹等缺陷；从使用上说，焊接接头的力学性能符合设计要求，能够满足使用需要。即焊接性包括两个方面： (1)工艺焊接性。主要指焊接接头出现各种裂纹的可能性，也称抗裂性。 (2)使用焊接性。主要指焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的力学性能(强度

31、、塑性、韧性、硬度以及抗裂纹扩展的能力等)和其他特殊性能(如耐热、耐腐蚀、耐低温、抗疲劳、抗时效等)。,41,焊接性的估算,工程上通常用碳当量Ceq估算钢材的焊接性，即以钢中碳的百分含量为基础，将其他合金元素的百分含量折算成碳的含量，其总和即为钢的碳当量。国内外估算钢材碳当量的经验公式很多，公认比较有代表性的是国际焊接学会、英国及日本相关机构推荐的公式（我国一般用国际焊接协会比较多）： (国际焊接学会)推荐的公式,42,一般经验认为，当碳当量Ceq06时，钢材的淬硬倾向很强，难于焊接，需采取较高的焊件预热温度和严格的工艺措施。碳当量法主要是对焊接产生冷裂纹倾向及脆化倾向的一种估算方法，难于全面

32、及准确地衡量钢材的焊接性。钢材焊接性还受钢板厚度、焊后应力条件、氢含量等因素的影响。除估算碳当量外，还应进行焊接性试验，以作为制订合理焊接工艺规范的依据。,43,焊接性试验主要内容,(1)焊接接头的抗热裂纹能力 热裂纹是一种比较常见的焊接缺陷，特别是在焊接铬镍不锈钢和某些镍基合金时，热裂纹问题是焊接性中的主要问题。 (2)焊接接头的抗冷裂纹能力 焊接接头的焊缝和热影响区都可能产生冷裂纹，这是一种非常普遍非常严重的焊接缺陷，对低合金高强钢来说，更是其焊接性中的关键问题。 (3)焊接接头的抗脆性转变能力 焊接接头的局部或全部有可能在焊接过程中脆化，需要考虑接头金属抗脆性转变的能力。 (4)焊接接头

33、的使用性能 包括焊接接头的力学性能和产品所要求的其他特殊性能，如耐腐性、耐热性、低温韧性等。,44,焊接工艺评定,焊接工艺评定应在制订焊接工艺指导书以后，焊接产品以前进行，其过程是： (1)制订焊接工艺指导书； (2)由本单位技术熟练的焊工依据焊接工艺指导书焊制试件： (3)对试件焊接接头进行外观检查及无损探伤； (4)在上述检查合格的试件上切取力学性能试验的试样，包括拉力、弯曲及冲击试样； (5)测定试样是否具有所要求的力学性能； (6)提出焊接工艺评定报告。,45,控制焊接质量的工艺措施,焊前预热：预热温度一般选择在50250之间。有利作用可以归纳为如下几点：（1）可改变焊接过程循环，降低

34、焊接接头各区的冷却速度，遏制或减少了淬硬组织的形成；（2）减小焊接区的温度梯度，减低焊接接头的内应力，并使其分布均匀；（3）扩大焊接区的温度场，使焊接接头在较宽的区域内处于塑性状态，减弱了焊接应力的不利影响；（4）改变焊接区应变集中部件，降低残余应力峰值；（5）延长焊接区在100以上温度的停留时间，有利于氢从焊缝金属中逸出。,46,紧急后热：紧急后热温度一般在300600.焊后及时后热处理一般可以产生三种有利作用：（1）减轻残余应力；（2）改善组织，降低淬硬性；（3）减少扩散氢。多层焊多道焊多道焊或多层焊的热循环特性，实际是构成多道焊的每一道焊缝热循环的综合。多道焊时开始焊接后第一道焊是前一道

35、所具有的最低温度，即层间温度。显然对前一道来说，后一道焊道应该起到“后热”点作用，产生一定的热处理效果。若层间温度等于室温，自然 就谈不上预热作用，但这种情况下，仍然存在后一道对前一道的后热作用。,47,奥氏体不锈钢焊接,主要问题：晶间腐蚀 晶间腐蚀的原因是：不锈钢在450850的温度范围内停留，钢中的碳会向奥氏体晶界扩散，并在晶界处和铬化合析出碳化铬，使晶间附近铬含量减少产生“贫铬区”。焊接时焊缝和热影响区在升降温过程中难于避开450850的温度区间，所以焊接接头金属晶间容易“贫铬”。已产生“贫铬区”的钢材，如果在腐蚀性介质中工作，就会产生晶间腐蚀。热裂纹 产生热裂纹的原因是由于奥氏体不锈钢

36、焊缝中枝晶方向性很强，枝晶间有低熔点杂质的偏析，加之奥氏体不锈钢导热系数仅为低碳钢的12，而膨胀系数比低碳钢大50左右，使焊缝区产生较大的温差和收缩内应力，所以焊缝中容易产生热裂纹。,48,防止、减少晶间腐蚀采用的措施：,A）使焊缝形成双相组织。将铁素体形成元素铬、硅、钼、铝加入焊缝中，使焊缝形成奥氏体加铁素体的双相组织，则焊缝抗晶间腐蚀的能力就有很大提高。但通常将焊缝中铁素体的含量控制在510左右，因为铁素体过多时焊缝会变脆。B）严格控制含碳量。采用含碳量为002003的超低碳焊接材料和基本金属，即使长期在450850温度下加热也不会形成贫铬区及发生晶间腐蚀。C）添加稳定剂。在钢材和焊接材料

37、中加入能够形成更稳定的碳化物(与碳化铬相比)的元素，如钛、铌等。对提高抗晶间腐蚀能力有十分良好的作用。D）进行焊后热处理。焊后可将焊接接头加热到10501100进行固溶处理，也可将焊接接头加热到850900，保温2h进行稳定化退火，此时奥氏体晶粒内的铬扩散到晶间，使晶间含铬量上升，贫铬区消失，因而可防止晶间腐蚀。E）采用正确的焊接工艺。如采用小电流、大焊速、短弧、多层焊、强制冷却等。,49,防止热裂纹采取措施：,A）在焊缝中加入形成铁素体的元素，使焊缝形成奥氏体加铁素体双相组织。B）减少母材和焊缝的含碳量。碳是增大热裂倾向的重要元素，所以降低母材和焊缝的含碳量可以有效地防止热裂纹。在某些情况下，可以采用超低碳奥氏体不锈钢材和焊接材料。C）严格控制焊接规范。减小熔合比，采用碱性焊条，强迫冷却等，是奥氏体不锈钢焊接中防热裂的主要工艺措施。,50,祝大家学习愉快！,51,2022/11/26,52,