金属材料的焊接性
发布时间:2013-06-05 14:30
碳当量法
焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性，即金属材料在一定的焊接工艺条件下(焊接方法，焊接材料，焊接工艺参数和结构形式等)，获得优质焊接接头的难易程度。
焊接性包括两方面的内容，一是结合性能，即在一定焊接工艺条件下，焊接接头产生焊接缺陷的敏感性；二是使用性能，即在一定焊接工艺条件下，焊接接头对使用要求的适应性。
影响金属焊接性的因素很多，可归类为材料（化学成分，组织状态，力学性能等），设计（结构型式），工艺（焊接方法，焊接规范等）及服役环境（工作温度，负荷条件，工作环境等）4个方面。评价金属材料的焊接性，可通过估算或试验确定。
焊接性主要取决于金属材料的化学成分，物理特性等。生产中，常根据钢材的化学成分估计其焊接性。钢的含碳量对其焊接性的影响最为明显，通常把钢中合金元素的含量，按其作用换算成碳元素的相当含量，与含碳量的总和称为碳当量。
碳当量常作为评定钢材焊接性的一种参考指标。用碳当量评定钢材焊接性的方法，称为碳当量法。实践表明，碳当量越高，钢材的焊接性越差。
当碳当量小于0.4%时，钢材的塑性良好。通过塑性变形能够减缓焊件中产生的应力，减少产生裂纹的倾向，焊接性良好。焊接时，一般不需要采取特殊的工艺措施。
当碳当量等于0.4%-0.6%时，钢材的塑性稍差，焊接性也较差。焊接时，须采取预热，缓冷等工艺措施，防止裂纹产生。
当碳当量大于0.6时，钢材的塑性差，焊接性不好，焊前必须预热到较高温度，采取减少焊接应力和防止裂纹的严格工艺措施，焊后进行适当热处理，才能保证焊接质量。
上述碳当量法由于没有考虑焊接方法，结构钢度，环境温度等因素的影响，故只能粗略估算焊接性，对钢材实际焊接性，应该考虑焊接具体条件，再通过试验测定。
常用金属的焊接
⑴碳钢
随着碳的含量增加，钢在迅速冷却的条件下易形成硬化组织，焊接性能就随之变坏。钢中的杂质磷和硫，会造成钢的冷脆和热脆。除了易于形成硬化组织外，碳的燃烧还易生成气泡，焊接金属易于过热以及导热性降低，阻碍温度均匀而引起温度应力，都是使焊接性能变坏的原因。
低碳钢在加热冷却前后不会形成硬化组织，因而用各种方法焊接都可获得合格的焊缝性能。含碳量超过0.25%的钢具有较差的焊接性能，含碳量大于0.5%的钢则焊接困难，厚度大的焊接件药要焊前预热和焊后热处理。
⑵合金钢
低合金钢的合金成分不多，且含碳量与低碳钢相近。对焊接性能除了碳发生影响外，合金元素也起作用，另外导热性小，易于引起内应力和裂纹。低合金钢具有一定的焊接性能。当工件较厚和不希望热影响区焊后硬化，可在焊接前预热和焊后回火。焊接时选用较小的电流或火焰功率，电弧焊时要用优质焊条。
中、高合金钢的焊接裂纹倾向，随着合金元素含量的增多而变化，此外还因钢种不同而各有不同的问题，要选用不同的焊接方法和规范。例如不锈钢较少用气焊，应采用手工电弧焊和氩弧焊。若手工电弧焊应选用低氢焊条，以及采取强迫冷却，快速施焊，采用小的电流等措施。
⑶铸铁
铸铁是多孔性的组织，空隙中存在游离石墨，性脆，在快速冷却下会转变为白口。铸铁可以用热焊和冷焊法进行焊接。热焊时将铸铁加热到600-700℃用高碳、硅焊条并用溶剂防止氧化，焊后随炉缓冷。热焊可用气焊或电弧焊，焊接质量好，但较费事。铸铁冷焊不需要预热工件，用低碳钢焊条焊接，质量不及热焊好，但施工快，成本低。
⑷铜、铝及其合金
铜、铝及其合金的焊接较钢复杂，因为它们有导热性很大，易于氧化以及高温下脆性增大的特性。常采用碳极电弧焊和气焊，例如目前多采用氩弧焊焊接铜、铝及其合金，接头质量良好。焊接时针对导热性大应采用较大的焊接电流和火焰功率，铝合金应采用溶剂以脱氧或降低氧化物熔点，并采用碳化焰焊接以防氧化，焊接过程应当尽快进行。
本文参考《焊接材料手册》一书。 相关链接
