焊接接头的性能和影响因素

机电信息工程不同焊接工艺参数对Q235焊接接头组织及性能的影响陈辰（青海高等职业技术学院，青海 海东810700）摘要：Q235钢广泛应用于各种焊接结构生产中,也常用于学校焊接实训室。

用3. 2mm 的E4303焊条，选用焊接电流（I ）为 60A 、70A 、80A 、90A 、100A 、110A 、120A 、130A 时分别进行焊接试验，分析不同的焊接电流对焊接的工艺性、焊接接口显微组织、焊接 接口力学性能的影响，确定最优焊接参数。

结果表明，直径3. 2mm 的E4303焊条，其最佳焊接电流为 100〜110A,与经验公式I=10d 2相符合。

关键词：Q235；E4303；焊接工艺性能；显微组织；学能1 试验材料及过程1.1试验材料试验用焊接材料为Q235B 钢板,用剪板机下料, 下料尺寸为120mmX 30mmX 10mm,共8块；用直径3. 2mmE4303焊条表面堆焊，其Q235B 钢板化学成分及力学性能见表1及E4303焊条的主要成分见表1,E4303焊条熔敷金属化学成分见表2,熔敷金属拉伸试验力学性能见表3所示。

1.2试验过程焊接试验所用焊接电流为60A 、70A 、80A 、90A 、表1 Q235B 化学成分及力学性能牌号等级化学成分（质量分数）（％）力学性能C MnSi SP Rm /(MPa )Re /(MPa *A /(%*(Q235A 0. 14〜0. 220. 30〜0. 650300. 050004575〜50023526B0. 12〜0. 200. 30〜0. 700. 045C(0.18035〜0800. 0400. 040D(0.180.0350.035表2 E4303焊条熔敷金属化学成分焊条型号化学成分（质量分数）（％）CMn Si P S Ni Cr Mo V 其他E43030. 20 1. 20 1. 000. 0400.0350. 300. 200. 300.08—表3 E4303熔敷金属拉伸试验力学性能焊条型号抗拉强度Rm / MPa屈服强度ReL/MPa 断后伸长率A/%冲击试验温度/NE4303%430%330%20100A 、110A 、120A 、130A ， 共8 ， 据理，分别用不同的焊接电流在Q235试板上进行堆焊, 详细记录焊接过程中表现出的焊接工艺性能;焊接完 成之后，截取金相试样，观察不同焊接电流下焊接接口外观及焊缝区、熔合区、热影响区的显微组织，然后进行力学性能试验，综合比较,分析出最优焊接参数 和焊接电流。

1、焊接接头的组成，影响焊接接头组织和性能的因素。

（1）接头组成：包括焊缝、熔合区和热影响区。

（2）组织1）焊缝区接头金属及填充金属熔化后，又以较快的速度冷却凝固后形成。

焊缝组织是从液体金属结晶的铸态组织，晶粒粗大，成分偏析，组织不致密。

但是，由于焊接熔池小，冷却快，化学成分控制严格，碳、硫、磷都较低，还通过渗合金调整焊缝化学成分，使其含有一定的合金元素，因此，焊缝金属的性能问题不大，可以满足性能要求，特别是强度容易达到。

2）熔合区熔化区和非熔化区之间的过渡部分。

熔合区化学成分不均匀，组织粗大，往往是粗大的过热组织或粗大的淬硬组织。

其性能常常是焊接接头中最差的。

熔合区和热影响区中的过热区(或淬火区)是焊接接头中机械性能最差的薄弱部位，会严重影响焊接接头的质量。

3）热影响区被焊缝区的高温加热造成组织和性能改变的区域。

低碳钢的热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区。

(1)过热区最高加热温度1100℃以上的区域，晶粒粗大，甚至产生过热组织，叫过热区。

过热区的塑性和韧性明显下降，是热影响区中机械性能最差的部位。

(2)正火区最高加热温度从Ac3至1100℃的区域，焊后空冷得到晶粒较细小的正火组织，叫正火区。

正火区的机械性能较好。

(3)部分相变区最高加热温度从Ac1至Ac3的区域，只有部分组织发生相变，叫部分相变区。

此区晶粒不均匀，性能也较差。

在安装焊接中，熔焊焊接方法应用较多。

焊接接头是高温热源对基体金属进行局部加热同时与熔融的填充金属熔化凝固而形成的不均匀体。

根据各部分的组织与性能的不同，焊接接头可分为三部分。

，在焊接发生熔化凝固的区域称为焊缝，它由熔化的母材和填充金属组成。

而焊接时基体金属受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域称为热影响区。

熔合区是焊接接头中焊缝金属与热影响区的交界处，熔合区一彀很窄，宽度为0．1～0．4mm。

（3）影响焊接接头性能的因素焊接材料焊接方法焊接工艺2、减少焊接应力常采用的措施有哪些？(1)选择合理的焊接顺序(2)焊前预热(3)加热“减应区”(4)焊后热处理3焊接变形的基本形式有哪些？消除焊接变形常用的措施有哪些？(1)焊接变形1)收缩变形2)角变形3)弯曲变形4)波浪形变形5)扭曲变形(2)措施1)合理设计焊接构件2)采取必要的技术措施①反变形法②加裕量法③刚性夹持法④选择合理的焊接顺序⑤采用合理的焊接方法4、为什么要对焊接冶金过程进行保护？采用的保护技术措施有哪些？焊接冶金过程特点：电弧焊时，被熔化的金属、熔渣、气体三者之间进行着一系列物理化学反应，如金属的氧化与还原，气体的溶解与析出，杂质的去除等。

焊接材料的性能及其影响因素分析焊接是一种常见的金属连接方法，通过熔化金属材料并使其冷却后重新凝固，实现金属工件的连接。

而焊接材料的性能对焊接质量和连接强度有着重要的影响。

本文将对焊接材料的性能及其影响因素进行分析。

首先，焊接材料的性能包括力学性能、化学性能和物理性能等方面。

力学性能是指焊接材料在外力作用下的变形和破坏特性，如强度、韧性和硬度等。

焊接材料的强度是指其抵抗外力破坏的能力，而韧性则是指焊接材料在受力时的塑性变形能力。

硬度则是指焊接材料的抗压能力，通常用于评估焊接接头的耐磨性。

化学性能是指焊接材料在不同环境下的耐腐蚀性能，如抗氧化性、耐酸碱性等。

物理性能则包括焊接材料的导热性、导电性和热膨胀系数等。

其次，焊接材料的性能受多种因素影响。

首先是焊接材料的成分。

焊接材料通常由基体金属和填充金属组成，其成分对焊接接头的性能有着重要影响。

例如，填充金属的成分可以调整焊接接头的强度和韧性。

其次是焊接材料的热处理状态。

焊接材料经过热处理可以改变其晶体结构和性能，如提高强度和韧性。

此外，焊接过程中的热输入也会对焊接材料的性能产生影响。

过高的焊接温度可能导致焊接材料发生烧结、热裂纹等缺陷，从而影响焊接接头的质量。

再次，焊接材料的性能还受焊接工艺的影响。

焊接工艺包括焊接方法、焊接参数和焊接环境等。

不同的焊接方法对焊接材料的性能有着不同的要求。

例如，氩弧焊适用于焊接不锈钢等高合金材料，而电阻焊适用于焊接低碳钢等材料。

焊接参数，如焊接电流、焊接速度和焊接压力等，也会对焊接材料的性能产生影响。

过高或过低的焊接参数可能导致焊接接头的质量下降。

焊接环境的气氛对焊接材料的化学性能有着重要的影响。

例如，在氧气存在下进行焊接可能导致氧化反应，从而降低焊接接头的质量。

最后，焊接材料的性能评价方法多种多样。

常用的评价方法包括金相显微镜观察、拉伸试验、冲击试验和硬度测试等。

金相显微镜观察可以用于观察焊接接头的显微组织和缺陷情况。

钢结构焊接影响因素及焊接质量控制摘要：钢结构焊接是一种常见且重要的连接方法，在建筑、桥梁、船舶等领域中得到广泛应用。

它能够提供高强度和可靠的连接，确保结构的稳定性和安全性。

然而，钢结构焊接的质量和性能往往受到多种因素的影响。

了解这些影响因素并采取适当的控制措施，对于确保焊接质量至关重要。

本文主要探讨钢结构焊接的影响因素及质量控制方法，仅供相关人士参考。

关键词：钢结构；焊接；影响因素；焊接质量一、钢结构焊接影响因素（一）材料选择钢材质量和成分是影响焊接性能的重要因素之一。

首先，钢材质量的优劣直接影响焊接接头的强度和稳定性。

高质量的钢材具有更好的强度、韧性和耐腐蚀性能，可以确保焊接连接的牢固性和长久的使用寿命。

而低质量的钢材可能存在缺陷、杂质等问题，容易引发焊接缺陷和开裂现象，从而影响焊接质量。

其次，在焊接过程中，钢材成分的选择也起着重要作用。

不同成分的钢材会对焊接性能产生不同的影响。

例如，含碳量高的钢材在焊接过程中容易产生较多的热影响区，同时易于形成脆性组织，增加焊接接头的脆性。

因此，在进行钢结构焊接时，应根据具体需求选择合适的钢材质量和成分，以确保焊接接头的质量和性能。

（二）设计与几何参数在钢结构的焊接过程中，正确的组件设计和连接方式的选择对焊接质量至关重要。

合理的组件设计和连接方式可以保证焊接接头的强度和稳定性。

例如，对于梁-柱连接，可选择使用角焊缝、对接焊缝或T型焊缝，这些不同的连接方式会对焊接接头的强度和稳定性产生不同的影响。

因此，在设计和选择连接方式时，应综合考虑结构的应力分布、负载情况以及施工工艺等因素，确保焊接接头的质量。

焊缝形状和尺寸的设计也对焊接质量具有重要影响。

合理的焊缝形状和尺寸可以增加焊接接头的强度、韧性和稳定性。

例如，焊接接头的角焊缝宽度和高度的设计应符合规范的要求，确保焊接接头具有足够的强度和韧性。

此外，在进行焊缝设计时，还应注意控制焊缝的凹凸度和夹渣等缺陷，以提高焊接接头的质量。

5焊接热影响区的组织和性能焊接热影响区（Heat Affected Zone, HAZ）是指在焊接过程中，未被完全熔化但受到高温加热的区域。

在焊接过程中，高温会引起HAZ的组织和性能发生变化，这可能会对焊接接头的性能和可靠性产生重要影响。

本文将讨论HAZ的组织和性能的变化，并重点介绍几个重要的影响因素。

首先，HAZ的组织变化是由高温引起的。

在焊接过程中，焊接电弧和熔化池的高温作用下，HAZ的温度会迅速升高，达到几百摄氏度甚至更高的温度。

高温会导致HAZ中的晶粒长大、晶格变形和相结构改变。

通常情况下，HAZ中的晶粒比母材中的晶粒要大，且晶格常常发生变形。

晶粒尺寸的增加和晶格变形会导致材料硬度的提高，并可能降低材料的韧性。

其次，HAZ的性能变化是由组织变化引起的。

HAZ中的晶粒长大和晶格变形会导致材料的硬度提高，但与此同时，硬度的增加也会导致韧性的降低。

在一些情况下，HAZ还可能出现脆性相的形成，这会极大地降低焊接接头的可靠性。

此外，HAZ还可能出现裂纹和变形等缺陷，这也会对焊接接头的性能产生严重影响。

因此，在焊接接头设计和制造过程中，必须对HAZ的组织和性能进行充分考虑，以确保焊接接头的质量和可靠性。

HAZ的组织和性能变化受多种因素影响，以下列举几个重要因素：1.焊接热输入：焊接热输入是指在单位长度或单位面积上输送到工件中的热量。

热输入的大小与焊接电压、电流和焊接速度等参数有关。

过高或过低的热输入都会导致HAZ中的晶粒长大和晶格变形，从而影响HAZ的性能。

2.材料的化学成分和微观结构：不同材料的化学成分和微观结构会对HAZ的组织和性能产生重要影响。

一些合金元素的存在可以改变晶粒的生长速率和晶格的变形行为。

此外，材料的粗晶相和弥散相等局部微观结构也会对HAZ的性能产生重要影响。

3.冷却速率：冷却速率是指焊接过程中HAZ冷却的速度。

冷却速率的快慢会影响晶粒生长和晶格变形行为。

通常情况下，快速冷却会导致HAZ 中的晶粒更细小，且硬度更高。

4 影响焊接接头性能的因素
焊接材料：焊丝和药皮，影响焊缝的化学成份。

焊接方法：不同的焊接方法其热影响区的宽度不同。

焊接工艺：焊接速度快，电流小，则热影响区窄。

5 改善接头性能的方法：采用合适的焊接材料，以保证焊缝的化学成份；
焊接方法和工艺：采用热影响区小的焊接方法，工艺上可用细焊条，多层焊。

调整焊接规范；减小焊接电流，加快焊接速度
以减少热输入；
焊后热处理。

三焊接应力和变形
1 焊接应力和变形产生的原因：
2 焊接变形的基本形式：
3 减少和消除变形、应力的措施：a 合理设计焊接结构:
减少焊缝长度、数量和断面积；
焊缝对称布置；
避免交叉焊缝；
收缩变形角变形弯曲变形扭曲变形波浪变形
b 工艺措施：
反变形法；
加余量法；加0.1～0.2%的补缩量。

刚性固定；
合理的焊接顺序；先条后块原则。

焊接电流对异种钢焊接接头组织和力学性能的影响焊接是现代制造业中最常用的加工工艺之一，钢的焊接也是很常见的一种焊接方式。

钢与钢之间的焊接相对来说比较简单，而钢与其他材料间（例如不锈钢、铜、铝等）的焊接要求更高。

钢与其他材料的焊接称为异种钢的焊接，异种钢的焊接接头组织和力学性能受到焊接电流的影响比较大，因此在焊接时应注意电流的合适选择和控制。

异种钢的焊接接头组织和力学性能的影响因素较多，包括焊接电流、焊接速度、焊接温度、焊接时间等，其中焊接电流是影响焊接接头质量的一个非常重要的因素。

在异种钢的焊接中，焊接电流对接头的组织和力学性能影响是双重的。

一方面，焊接电流过大，会导致焊接热区过热，从而使焊接接头的金属组织发生明显的变形，产生大量的热裂纹，并出现气孔、裂纹、缩孔等缺陷，使焊接接头的强度和韧性大幅度降低。

另一方面，如果焊接电流过小，焊接接头的熔池无法形成充分，焊接接头的强度和韧性也会受到影响。

因此，合适的焊接电流应该是能够充分熔化焊接材料而不使焊接热区过热的一个平衡点。

对于不同种类的异种钢，合适的焊接电流也不同。

通常需要根据焊接材料的性质、厚度、角度、细节等因素来调整焊接电流。

一般来说，焊接电流的选择应该符合以下几个原则：1.考虑焊接热输入：焊接热输入是焊接过程中施加在焊接接头的热能总量，它决定了焊接接头热变形的程度。

合适的焊接电流应该能够控制焊接热输入和热透过量，避免焊接接头因过热而发生沉降、歪曲等现象，从而影响焊接接头的质量。

2.考虑焊接接头的几何形状：异种钢的焊接接头具有不同的几何形状，例如角接头、T型接头、对接接头等。

焊接电流需要根据不同的几何形状进行适当调整。

在对接接头的焊接中，与对接面垂直的焊接电流会更有效的将能量转移到接头中，并且能提供更稳定的热量，从而减少焊接过程中的焊接缺陷。

3.考虑焊接材料的化学成分：焊接材料的化学成分与电性质紧密相关，这些化学成分会影响焊接过程和焊接接头的质量。

材料焊接性1、焊接性是指材料能否适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性它包括：工艺焊接性和使用焊接性2、影响焊接性的因素材料因素、设计因素、工艺因素、服役环境3、碳当量可以间接地评估钢材冷裂纹的第三性。

但碳当量只考虑了化学成分对冷裂纹的影响，而没有考虑板厚和焊接条件的影响。

当采用IIW的碳当量公式时，对于板厚不大的钢材，碳当量小于0.40%时，焊接性良好，可不进行预热。

4、斜Y坡口试验又称为“小铁研”抗裂性试验5、热轧钢的过热区脆化的原因是粗晶脆化出现魏氏体组织或马氏体比例增大降低韧性。

正火钢过热区脆化的原因是粗大晶粒及上贝氏体M-A组元导致韧性降低。

它们线能量选择的原则不同是因为合金化方式不同。

6、低碳调质钢焊接接着冷却速度的选择要兼顾冷裂纹和过热区的脆化。

7、调质钢焊接时，HAZ峰值温度介于母材回火温度和AC1之间的区域会产生HAZ软化。

8、产生晶间腐蚀的主要原因是晶界"贫铬理论"。

焊接热影响区可能产生晶间腐蚀有敏化腐蚀和刀口腐蚀两种，它们分别位于HAZ的敏化加热区间和熔合区。

9、为提高奥氏体不锈钢的抗裂纹和抗晶间腐蚀能力，焊缝组织最好是γ+δ双相组织。

10、18—8Ti的HAZ发生的晶间腐蚀是刀口腐蚀，18—8钢的HAZ发生的晶间腐蚀是敏化腐蚀。

11、焊后消除敏化的热处理的工艺是工件加热到1000～1100℃，使焊接时生成的铬的碳化物溶解，然后淬火，避免碳化物再次析出。

12、四种凝固模式是A模式，F模式，FA模式，AF模式，其中以FA模式最好13、铬当量是指把每一铁素体化元素，按其铁素化的强烈程度折合成相当若干铬元素后的总和。

镍当量是指把每一奥氏体化的元素按其奥氏体化的强烈程度折合成相当若干镍元素后的总和。

14、为了保证双相钢焊缝的相比例与母材匹配，双相钢焊接应采用超合金化焊材。

15、奥氏体钢的敏化温度范围是600~850℃，铁素体钢的敏化温度范围是900℃以上；16、铁素体不锈钢焊接接头脆化的类型有高温脆化、σ相脆化、475℃脆化。