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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
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