不銹鋼等常用金屬材料焊接

常用金屬材料焊接1/12/20231內(nèi)容概述低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接不銹鋼的焊接鑄鐵的焊接鋁及鋁合金的焊接銅及銅合金的焊接1/12/20232焊接性的基本概念

焊接性金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性，主要指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。它包括兩方面的內(nèi)容：①接合性能：即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性。②使用性能：即在一定的焊接工藝條件下，一定金屬的焊接接頭對(duì)使用要求的適應(yīng)性。

1/12/20233影響焊接性的因素結(jié)構(gòu)因素（接頭、缺口、余高、化交叉焊縫等）材料因素（母材及焊接材料的成分）工藝因素（工藝方法和措施）使用條件（環(huán)境溫度、介質(zhì)、載荷性質(zhì)）

焊接性只是相對(duì)比較的概念1/12/20234碳當(dāng)量及其應(yīng)用

概念碳當(dāng)量是指把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量，作為評(píng)定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)

1/12/20235對(duì)于碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，碳當(dāng)量的計(jì)算公式：

Ce=Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%)

1/12/20236經(jīng)驗(yàn)判斷

Ce=0.4％時(shí)，鋼材的焊接性?xún)?yōu)良，淬硬傾向不明顯，焊接時(shí)不必預(yù)熱；Ce=0.4～0.6%時(shí)，鋼材的淬硬傾向逐漸明顯，需要采取適當(dāng)預(yù)熱，控制線(xiàn)能量等工藝措施；Ce>0.6％時(shí)，淬硬傾向更強(qiáng)，屬于較難焊的材料，需采取較高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工藝措施。碳當(dāng)量來(lái)評(píng)定鋼材的焊接性，只是一種近似的方法

1/12/20237第二節(jié)低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接

低合金結(jié)構(gòu)鋼分類(lèi)

強(qiáng)度鋼——按鋼材的屈服強(qiáng)度進(jìn)行分類(lèi)

（Q235Q345等）專(zhuān)業(yè)用鋼——按鋼材的用途進(jìn)行分類(lèi)

（不銹、耐蝕、耐酸等）1/12/20238普低鋼的焊接性

熱影響區(qū)的淬硬傾向

1）材料和結(jié)構(gòu)的影響2）工藝因素的影響焊接裂紋

熱裂紋冷裂紋再熱裂紋（含V、Cr、Mo鋼）1/12/20239焊接工藝特點(diǎn)焊接材料的選擇強(qiáng)度鋼應(yīng)按照等強(qiáng)原則選擇焊條。預(yù)熱預(yù)熱是防止冷裂紋、熱裂紋和熱影響區(qū)出現(xiàn)淬硬組織的有效措施。焊后熱處理多數(shù)情況下，普低鋼焊后不需進(jìn)行熱處理，只有在鋼材強(qiáng)度等級(jí)較高、厚壁容器、電渣焊接頭等才采用焊后熱處理。

1/12/202310常用低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接16Mn鋼的焊接

焊接性：（1）良好的的焊接性，（2）淬硬傾向比Q235鋼稍大些。（3）在大厚度、大剛性結(jié)構(gòu)上進(jìn)行小工藝參數(shù)、小焊道的焊接時(shí)可能出現(xiàn)裂紋，（4）在低溫條件下焊接時(shí)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱焊接方法常見(jiàn)的焊接方法都可用于16Mn鋼的焊接。

1/12/20231115MnV和15MnTi鋼的焊接（Q390）

均屬于400MPa級(jí)的普低鋼。釩和鈦的加入，能使鋼材強(qiáng)度增高，同時(shí)又能細(xì)化晶粒，減少鋼材的過(guò)熱傾向。焊接方法常用的焊接方法都可用于15MnV和15Mr1Ti的焊接。適用較小的焊接規(guī)范。

1/12/20231218MnMoNb鋼的焊接（500MPa級(jí)）焊接性碳當(dāng)量為0.57％，焊接時(shí)具有一定的淬硬傾向焊前預(yù)熱溫度為200℃～250℃焊后應(yīng)立即進(jìn)行650℃的回火處理。焊接方法手弧焊時(shí)，可采用E6016一D1、E7015一D2等抗拉強(qiáng)度大于650MPa的焊條。1/12/202313珠光體耐熱鋼焊接

高溫下具有足夠的強(qiáng)度和抗氧化性的鋼叫作耐熱鋼。

鋼中的鉻、鉬含量是決定鋼的抗氧化能力和

熱強(qiáng)性的主要因素。

珠光體耐熱鋼的焊接性1）淬硬傾向較大，易產(chǎn)生冷裂紋。多出現(xiàn)在焊縫和熱影響區(qū)中。2）焊后熱處理過(guò)程中易產(chǎn)生再熱裂紋。1/12/202314耐熱鋼的焊接工藝需預(yù)熱，定位焊也需預(yù)熱，焊后采取保溫措施重要結(jié)構(gòu)焊后需要進(jìn)行后熱處理。（后熱是在預(yù)熱溫度上限保溫?cái)?shù)小時(shí)后，再開(kāi)始緩冷）。焊后一般采用高溫回火

1/12/202315耐熱鋼的焊接方法

手工電弧焊和埋弧自動(dòng)焊的應(yīng)用較多

CO2氣體保護(hù)焊也周益增多，電渣焊在大斷面焊接中得到應(yīng)用。在焊接重要的高壓管道時(shí)，常用鎢極氬弧焊封底，然后用熔化極氣體保護(hù)焊或手弧焊蓋面。氣焊使用中性焰或輕微碳化焰，決不能使用氧化焰1/12/202316第三節(jié)不銹鋼焊接不銹鋼的焊接性

1、焊接接頭的抗腐蝕性

2、熱裂紋

3、焊接接頭的脆化1/12/202317

焊接接頭的抗腐蝕性（1）整體腐蝕（2）晶間腐蝕（3）應(yīng)力腐蝕1/12/202318熱裂紋焊縫的縱向和橫向裂紋弧坑裂紋打底焊的焊根裂紋

多層焊的層間裂紋等等1/12/202319焊接接頭的脆化

（1）475℃脆性焊接過(guò)程中不可避免地要經(jīng)歷這個(gè)溫度。已產(chǎn)生475℃脆化的焊縫，可經(jīng)900℃淬火消除。（2）б相脆化消除已經(jīng)生成的б相，可以把焊接接頭加熱到1000℃～1050℃，然后快速冷卻。

б相在ICrl8N19Ti鋼的焊縫中一般不產(chǎn)生。（3）熔合線(xiàn)脆斷奧氏體不銹鋼在高溫下長(zhǎng)期使用，在沿焊縫熔合線(xiàn)外幾個(gè)晶粒的地方會(huì)發(fā)生脆斷現(xiàn)象，此種現(xiàn)象稱(chēng)為熔合線(xiàn)脆斷

1/12/202320奧氏體不銹鋼焊接性（1）晶間腐蝕腐蝕發(fā)生于晶粒邊界，所以叫晶間腐蝕。不銹鋼具有抗腐蝕能力的必要條件是含鉻量大于12％。（2）熱裂紋液相線(xiàn)和固相線(xiàn)距離大，且膨脹系數(shù)大1/12/202321減小和防止晶間腐蝕的

（1）選用超低碳（C＜0．03％）或添加鈦或錫等穩(wěn)定元素的不銹鋼焊條。（2）采用小規(guī)范——目的是減少危險(xiǎn)溫度停留時(shí)間（3）接觸介質(zhì)的焊縫最后施焊。（4）焊后固溶處理將工件加熱至1050℃

～1100℃

（5）采用雙相組織使接頭中形成奧氏體加鐵素體的雙相組織，減少和隔斷奧氏體晶粒的連續(xù)晶界。1/12/202322熱裂紋防止措施

（1）通過(guò)焊接材料向焊縫中加入形成鐵素體的元素（V、Mo、W、Cr等）形成雙相組織（2）采用堿性焊條（3）小電流、快焊速、填滿(mǎn)弧坑（4）氬弧打底工藝1/12/202323鐵素體不銹鋼

焊接性

熱影響區(qū)晶粒急劇長(zhǎng)大，475℃脆性和б相析出不僅引起接頭脆化，而且也使冷裂紋傾向加大由于鐵素體不銹鋼在加熱和冷卻過(guò)程中不發(fā)生相變，不能通過(guò)熱處理來(lái)細(xì)化。1/12/202324馬氏體不銹鋼的焊接焊接性

馬氏體不銹鋼有強(qiáng)烈的淬硬傾向，容易產(chǎn)生冷裂紋。馬氏體不銹鋼有較大的過(guò)熱傾向，過(guò)快或過(guò)慢的冷卻都能引起接頭脆化。另外，馬氏體不銹鋼也有475℃脆性

常用的焊接方法是手弧焊

1/12/202325不銹復(fù)合鋼板的焊接不銹復(fù)合板是由不銹鋼覆層和碳鋼（或普通低合金鋼）基層復(fù)合軋制而成的雙金屬板

對(duì)覆層和基層應(yīng)分別進(jìn)行焊接。在基層和覆層的焊接之間必須采用過(guò)渡焊層的方法。裝配時(shí)，覆層對(duì)齊，基層定位先焊基層，后焊過(guò)渡層，最后焊覆層

1/12/202326第四節(jié)鑄鐵的焊接

灰鑄鐵的焊接性（1）白口（2）裂紋裂紋有兩種：熱應(yīng)力裂紋、熱裂紋，

熱應(yīng)力裂紋更為常見(jiàn)。1/12/202327灰鑄鐵的焊接方法手弧焊：冷焊法、熱焊

冷焊時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①焊前應(yīng)去除油污，裂紋兩端打止裂孔，坡口形狀要便于焊補(bǔ)及減少焊件的熔化量。②采用鋼心或鑄鐵心以外的焊條時(shí)，小直徑焊條應(yīng)盡量用小的焊接電流，以減少內(nèi)應(yīng)力和熱影響區(qū)的寬度。③采用短段焊、斷續(xù)焊、分散焊、分段倒退焊等。并在每焊15mm左右后，立即用小錘錘擊焊縫，待焊縫冷卻到大約60C時(shí)，再焊一道，以減小焊接應(yīng)力。

純鎳焊條（EZNi-1）、鎳鐵鑄鐵焊條（EZNiFei）1/12/202328熱焊法

焊前將焊件全部或局部加熱至600℃～700℃，并在焊接過(guò)程中保持一定溫度，焊后保溫緩冷。由于預(yù)熱溫度較高，所以能有效地防止裂紋和白口。

1/12/202329氣焊鑄鐵時(shí)的注意事項(xiàng)使用中性焰或輕微碳化焰，選RZ