焊接冶金学 1焊接材料的组成及作用
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矿型 铁以及少量的有机物，不含或含少量的碳酸盐。 氧化 含有大量的铁矿石、一定数量的硅酸盐和锰铁以 铁型 及少量的有机物。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
纤维 素型 药皮中含有15%以上的有机物、一定数量的造渣 剂以及锰铁等。
药 药皮中含有大量的碳酸盐、相当数量的氟石和铁 皮 低氢型 合金以及少量的硅酸盐和二氧化钛。 的 类 药皮中含有适量的石墨，以保证焊缝金属的石墨 石墨型 型 化，主要用于铸铁焊条。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
机械保护作用 药皮熔化成渣，形成熔渣保护；冶金产生气体，形成气 体保护。因此，避免了空气侵入及其对焊缝的危害、氢、硫和磷等有害元素，向焊缝填加 有益的合金元素，实现了焊缝的净化和合金化。 工艺性能改善作用 合理设计药皮组分，可使电弧易于引燃且能稳定燃烧， 能降低焊接飞溅，提高脱渣性能，使焊缝成形美观，增 强全位置焊接的适应性。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
氧化 简称钛型，含有35%以上的二氧化钛、相当数量 钛型 的硅酸盐和锰铁以及少量的有机物。
药 简称钛钙型，含有30%以上的二氧化钛、20%以 氧化钛 皮 钙型 下的碳酸盐以及相当数量的硅酸盐和锰铁，不含 的 或含少量的有机物。 类 含有30%以上的钛铁矿、一定数量的硅酸盐和锰 型 钛铁
低碳钢焊芯中含有碳、锰、硅、硫和磷等元素，为 提高焊接质量，应对其含量加以合理的控制。 焊芯牌号的第一个字母H表示焊芯； H之后的数字表示碳的质量分数，单位为万分之一； 最后的字母质量等级，A-优质，E-特优，C-超优； H08A表示焊芯平均含碳量为0.08%，质量等级为优。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
表1-3 结构钢焊条药皮的主要组成物
质量分数/% 组成物 钛型 碳酸盐 硅酸盐 二氧化钛 钛铁矿 赤铁矿 铁合金 有机物 氟化物 4~12 20~35 45~60 — -— 10~12 0~9 — 钛钙型 15~22 25~40 35~45 0~25 — 10~15 0~3 — 钛铁矿型 0~18 30~45 0~12 25~40 — 13~20 0~5 — 氧化铁型 0~3 35~45 0~12 — 29~35 24~30 0~5 — 纤维素型 3~5 10~15 5~8 20~30 — 14~20 25~35 — 低氢型 25~55 7~23 0~5 — — ≥15 — 15~30
概念：酸性焊条是指药皮中含有较多酸性氧化物、焊接 熔渣为酸性的焊条。 特点：药皮中含有较多的FeO、TiO2和SiO2等成分，熔 渣具有很强的氧化性。 性能：酸性焊条的工艺性能好，采用直流或交流电源施 焊均可，焊缝成形美观，波纹致密。 概念：碱性焊条是指药皮中含有较多碱性氧化物、焊接 熔渣为碱性的焊条。 特点：药皮中含有较多的大理石和氟石等成分，能有效 降低焊缝中的氢含量，所以又被称为低氢型焊条。 性能：焊缝具有较高的塑性和韧性，适合于动载或重要 结构的焊接，但它的工艺性能不如酸性焊条。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
应当指出，药 皮组成物中的 每种材料都具 有多种作用。 在进行焊条药 皮配方设计和 选材时，应重 点考虑主要作 用，同时兼顾 次要作用。 此外，还应考 虑冶金方面的 副作用，如氧 化、增氢、增 磷、增硫等。
表 1-4
材料 金红石 钛白粉 钛铁矿 赤铁矿 锰矿 大理石 白云石 菱苦土 硅砂 白泥 滑石 长石 云母 氟石 碳酸钠 碳酸钾 锰铁 硅铁 钛铁 钼铁 铝粉 木粉 淀粉 糊精 钠水玻璃 钾水玻璃 主要成分 TiO2 TiO2 TiO2, FeO Fe2O3 MnO2 CaCO3 CaCO3+ MgCO3 MgCO3 SiO2 SiO2, Al2O3, H2O SiO2, Al2O3, MgO SiO2, Al2O3, K2O+Na2O SiO2, Al2O3, H2O, K2O CaF2 Na2CO3 K2CO3 Mn, Fe Si, Fe Ti, Fe Mo, Fe Al (C6H10O5)n (C6H10O5)n (C6H10O5)n Na2O·nH2O K2O·nH2O 稳 弧 次 次 次
造气剂
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
造渣剂是焊接时能熔化形成一定物理化学性质的 熔渣从而使焊接区得到保护的物质。 常用的造渣剂：钛铁矿、金红石、大理石、菱苦 土、硅砂、氟石等。 脱氧剂是能通过冶金反应降低药皮或熔渣氧化性 以及焊缝含氧量的物质。 在钢的焊接中，只要对氧的亲和力比铁大的金属 都可用作脱氧剂，如锰铁、硅铁、铝粉等。
次 次 次
主 主 主
次 次 次 主
副
次 次 次 主 主
主 主 主 次 次
注：主—主要作用；次—次要作用；副—副作用。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
主要是造渣，其次是稳弧，能减少飞溅和改善焊 金红石 缝成形。 主要用于造渣和造气，其次是稳弧，可减小氢、 大理石 硫和磷的危害。 氟石 硅砂 主要起造渣和稀渣作用，可降低焊缝含氢量，但 使电弧不稳并产生有毒气体。 主要是造渣，可降低熔渣碱度，使焊缝增硅，降 低脱硫和脱磷能力。
1.1 焊条 1.1 焊条 二.焊条的种类及型号
1. 焊条的种类
钛型焊条
纤维素型焊条 低氢型焊条 石墨型焊条 盐基型焊条
按焊条药皮 类型划分 （八大类）
钛钙型焊条 钛铁矿型焊条 氧化铁型焊条
1.1 焊条 1.1 焊条 二.焊条的种类及型号
1. 焊条的种类
按 焊 接 熔 渣 碱 度 划 分
酸 性 焊 条
碱 性 焊 条
1.1 焊条 1.1 焊条 二.焊条的种类及型号
1. 焊条的种类
按 药 皮 重 量 系 数 划 分
药皮重 量系数 薄皮 焊条 厚皮 焊条 生产 应用 焊条中药皮与焊芯的重量之比 药皮重量系数为1%~2%的焊条 药皮重量系数介于30%~50%之间的焊条
1. 焊芯
碳的 控制 在保证焊缝与母材等强的前提下，应尽量降低焊芯 的含碳量。对于低碳钢焊芯来讲，碳的质量分数应 控制在0.1%以下，个别情况下也应低于0.2%。 锰有固溶强化作用，能脱氧、脱硫，降低结晶裂纹 倾向，但含锰量过高或过低都会降低焊缝的韧性。 碳能提高焊缝强度，增大气孔、裂纹倾向，降低焊 接过程稳定性，增加焊接飞溅。
药皮材料的功能及副作用
造 气 造 渣 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 次 次 次 次 次 次 次 脱 氧 合 金 化 粘 结 成 形 主 副 副 副 副 副 副 主 次 主 主 主 主 主 次 主 次 次 次 主 主 次 主 次 次 次 主 主 副 副 副 副 副 副 副 副 氧 化 增 氢 增 硫 增 磷
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
1. 焊芯
焊芯的成分
表 1-2 低碳钢焊芯的化学成分（GB 14957-94）
牌号 H08A H08E H08C H08Mn H08MnA H15A H15Mn C ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 0.11~0.18 0.11~0.18 Mn 0.30~0.55 0.30~0.55 0.30~0.55 0.30~0.55 0.30~0.55 0.30~0.65 0.80~1.10 化学成分（质量分数）/ % Si Ni Cr Cu ≤0.03 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.03 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.03 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.07 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.07 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.03 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.03 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 S ≤0.030 ≤0.020 ≤0.015 ≤0.035 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.035 P ≤0.030 ≤0.020 ≤0.015 ≤0.035 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.035
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
焊条药皮是由具有不同物理性质和化学性质的多种 材料混合而成的涂层。 这些材料包括氧化物、碳酸盐、硅酸盐、有机物、 氟化物、金属和铁合金等。 按药皮功能可分为稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧 剂、合金剂、粘接剂和成形剂。
药 皮 的 组 成
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
造渣剂
脱氧剂
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
合金剂是用于补偿焊接过程中合金元素烧损并向焊缝 合金剂 填加必要合金成分的物质。 常用的合金剂：锰铁、硅铁、钼铁、镍粉等。 粘结剂是将药皮材料涂敷到焊芯上并使之具有一定强 粘结剂 度的物质，它在焊接中不应产生有害的冶金反应。 常用的粘结剂：钠水玻璃、钾水玻璃等。 成形剂是使药皮具有一定的塑性、弹性和流动性，保 成形剂 证药皮压涂时表面光滑而不开裂的物质。 常用的成形剂：白泥、云母、钛白粉、糊精等。
上篇 —— 焊接冶金 上篇 —— 焊接冶金
第1章
焊条
焊接材料的组成及作用
焊条的组成及作用, 焊条的种类及型号，焊 条的性能。
焊丝
焊丝的种类和编号，实芯焊丝，药芯焊丝。
焊剂
焊剂的种类和质量要求，焊剂的型号和牌 号，焊剂的特点及应用。
第 1章 焊接材料的组成及作用 第 1章 焊接材料的组成及作用
焊接 材料
锰的 控制 焊芯的含锰量应控制在一定范围之内，低碳钢焊芯 中锰的质量分数介于0.30%~0.55%之间；当焊芯含 碳量增加时，锰的含量可适当增加。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
1. 焊芯
硅是固溶强化元素，能起脱氧作用，但会产生SiO2 硅的 夹杂倾向，对焊缝韧性也不利。 控制 因此，低碳钢焊芯的含硅量均较低。 杂质元素硫和磷，不仅增大焊缝的结晶裂纹倾向， 硫磷 而且增大焊缝的脆性。 控制 因此，应严格控制焊芯中硫和磷的含量，其质量分 数应在0.04%以下，要求高时应低于0.015%。 镍、铬及铜是作为低碳钢焊芯中的杂质元素，尤其 其它 是镍能显著增大结晶裂纹倾向。 杂质 这些杂质的含量都应控制在有关标准的范围之内。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
纤维 素型 药皮中含有15%以上的有机物、一定数量的造渣 剂以及锰铁等。
药 药皮中含有大量的碳酸盐、相当数量的氟石和铁 皮 低氢型 合金以及少量的硅酸盐和二氧化钛。 的 类 药皮中含有适量的石墨，以保证焊缝金属的石墨 石墨型 型 化，主要用于铸铁焊条。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
机械保护作用 药皮熔化成渣，形成熔渣保护；冶金产生气体，形成气 体保护。因此，避免了空气侵入及其对焊缝的危害、氢、硫和磷等有害元素，向焊缝填加 有益的合金元素，实现了焊缝的净化和合金化。 工艺性能改善作用 合理设计药皮组分，可使电弧易于引燃且能稳定燃烧， 能降低焊接飞溅，提高脱渣性能，使焊缝成形美观，增 强全位置焊接的适应性。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
氧化 简称钛型，含有35%以上的二氧化钛、相当数量 钛型 的硅酸盐和锰铁以及少量的有机物。
药 简称钛钙型，含有30%以上的二氧化钛、20%以 氧化钛 皮 钙型 下的碳酸盐以及相当数量的硅酸盐和锰铁，不含 的 或含少量的有机物。 类 含有30%以上的钛铁矿、一定数量的硅酸盐和锰 型 钛铁
低碳钢焊芯中含有碳、锰、硅、硫和磷等元素，为 提高焊接质量，应对其含量加以合理的控制。 焊芯牌号的第一个字母H表示焊芯； H之后的数字表示碳的质量分数，单位为万分之一； 最后的字母质量等级，A-优质，E-特优，C-超优； H08A表示焊芯平均含碳量为0.08%，质量等级为优。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
表1-3 结构钢焊条药皮的主要组成物
质量分数/% 组成物 钛型 碳酸盐 硅酸盐 二氧化钛 钛铁矿 赤铁矿 铁合金 有机物 氟化物 4~12 20~35 45~60 — -— 10~12 0~9 — 钛钙型 15~22 25~40 35~45 0~25 — 10~15 0~3 — 钛铁矿型 0~18 30~45 0~12 25~40 — 13~20 0~5 — 氧化铁型 0~3 35~45 0~12 — 29~35 24~30 0~5 — 纤维素型 3~5 10~15 5~8 20~30 — 14~20 25~35 — 低氢型 25~55 7~23 0~5 — — ≥15 — 15~30
概念：酸性焊条是指药皮中含有较多酸性氧化物、焊接 熔渣为酸性的焊条。 特点：药皮中含有较多的FeO、TiO2和SiO2等成分，熔 渣具有很强的氧化性。 性能：酸性焊条的工艺性能好，采用直流或交流电源施 焊均可，焊缝成形美观，波纹致密。 概念：碱性焊条是指药皮中含有较多碱性氧化物、焊接 熔渣为碱性的焊条。 特点：药皮中含有较多的大理石和氟石等成分，能有效 降低焊缝中的氢含量，所以又被称为低氢型焊条。 性能：焊缝具有较高的塑性和韧性，适合于动载或重要 结构的焊接，但它的工艺性能不如酸性焊条。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
应当指出，药 皮组成物中的 每种材料都具 有多种作用。 在进行焊条药 皮配方设计和 选材时，应重 点考虑主要作 用，同时兼顾 次要作用。 此外，还应考 虑冶金方面的 副作用，如氧 化、增氢、增 磷、增硫等。
表 1-4
材料 金红石 钛白粉 钛铁矿 赤铁矿 锰矿 大理石 白云石 菱苦土 硅砂 白泥 滑石 长石 云母 氟石 碳酸钠 碳酸钾 锰铁 硅铁 钛铁 钼铁 铝粉 木粉 淀粉 糊精 钠水玻璃 钾水玻璃 主要成分 TiO2 TiO2 TiO2, FeO Fe2O3 MnO2 CaCO3 CaCO3+ MgCO3 MgCO3 SiO2 SiO2, Al2O3, H2O SiO2, Al2O3, MgO SiO2, Al2O3, K2O+Na2O SiO2, Al2O3, H2O, K2O CaF2 Na2CO3 K2CO3 Mn, Fe Si, Fe Ti, Fe Mo, Fe Al (C6H10O5)n (C6H10O5)n (C6H10O5)n Na2O·nH2O K2O·nH2O 稳 弧 次 次 次
造气剂
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
造渣剂是焊接时能熔化形成一定物理化学性质的 熔渣从而使焊接区得到保护的物质。 常用的造渣剂：钛铁矿、金红石、大理石、菱苦 土、硅砂、氟石等。 脱氧剂是能通过冶金反应降低药皮或熔渣氧化性 以及焊缝含氧量的物质。 在钢的焊接中，只要对氧的亲和力比铁大的金属 都可用作脱氧剂，如锰铁、硅铁、铝粉等。
次 次 次
主 主 主
次 次 次 主
副
次 次 次 主 主
主 主 主 次 次
注：主—主要作用；次—次要作用；副—副作用。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
主要是造渣，其次是稳弧，能减少飞溅和改善焊 金红石 缝成形。 主要用于造渣和造气，其次是稳弧，可减小氢、 大理石 硫和磷的危害。 氟石 硅砂 主要起造渣和稀渣作用，可降低焊缝含氢量，但 使电弧不稳并产生有毒气体。 主要是造渣，可降低熔渣碱度，使焊缝增硅，降 低脱硫和脱磷能力。
1.1 焊条 1.1 焊条 二.焊条的种类及型号
1. 焊条的种类
钛型焊条
纤维素型焊条 低氢型焊条 石墨型焊条 盐基型焊条
按焊条药皮 类型划分 （八大类）
钛钙型焊条 钛铁矿型焊条 氧化铁型焊条
1.1 焊条 1.1 焊条 二.焊条的种类及型号
1. 焊条的种类
按 焊 接 熔 渣 碱 度 划 分
酸 性 焊 条
碱 性 焊 条
1.1 焊条 1.1 焊条 二.焊条的种类及型号
1. 焊条的种类
按 药 皮 重 量 系 数 划 分
药皮重 量系数 薄皮 焊条 厚皮 焊条 生产 应用 焊条中药皮与焊芯的重量之比 药皮重量系数为1%~2%的焊条 药皮重量系数介于30%~50%之间的焊条
1. 焊芯
碳的 控制 在保证焊缝与母材等强的前提下，应尽量降低焊芯 的含碳量。对于低碳钢焊芯来讲，碳的质量分数应 控制在0.1%以下，个别情况下也应低于0.2%。 锰有固溶强化作用，能脱氧、脱硫，降低结晶裂纹 倾向，但含锰量过高或过低都会降低焊缝的韧性。 碳能提高焊缝强度，增大气孔、裂纹倾向，降低焊 接过程稳定性，增加焊接飞溅。
药皮材料的功能及副作用
造 气 造 渣 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 次 次 次 次 次 次 次 脱 氧 合 金 化 粘 结 成 形 主 副 副 副 副 副 副 主 次 主 主 主 主 主 次 主 次 次 次 主 主 次 主 次 次 次 主 主 副 副 副 副 副 副 副 副 氧 化 增 氢 增 硫 增 磷
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
1. 焊芯
焊芯的成分
表 1-2 低碳钢焊芯的化学成分（GB 14957-94）
牌号 H08A H08E H08C H08Mn H08MnA H15A H15Mn C ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 0.11~0.18 0.11~0.18 Mn 0.30~0.55 0.30~0.55 0.30~0.55 0.30~0.55 0.30~0.55 0.30~0.65 0.80~1.10 化学成分（质量分数）/ % Si Ni Cr Cu ≤0.03 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.03 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.03 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.07 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.07 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.03 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.03 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.20 S ≤0.030 ≤0.020 ≤0.015 ≤0.035 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.035 P ≤0.030 ≤0.020 ≤0.015 ≤0.035 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.035
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
焊条药皮是由具有不同物理性质和化学性质的多种 材料混合而成的涂层。 这些材料包括氧化物、碳酸盐、硅酸盐、有机物、 氟化物、金属和铁合金等。 按药皮功能可分为稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧 剂、合金剂、粘接剂和成形剂。
药 皮 的 组 成
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
造渣剂
脱氧剂
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
合金剂是用于补偿焊接过程中合金元素烧损并向焊缝 合金剂 填加必要合金成分的物质。 常用的合金剂：锰铁、硅铁、钼铁、镍粉等。 粘结剂是将药皮材料涂敷到焊芯上并使之具有一定强 粘结剂 度的物质，它在焊接中不应产生有害的冶金反应。 常用的粘结剂：钠水玻璃、钾水玻璃等。 成形剂是使药皮具有一定的塑性、弹性和流动性，保 成形剂 证药皮压涂时表面光滑而不开裂的物质。 常用的成形剂：白泥、云母、钛白粉、糊精等。
上篇 —— 焊接冶金 上篇 —— 焊接冶金
第1章
焊条
焊接材料的组成及作用
焊条的组成及作用, 焊条的种类及型号，焊 条的性能。
焊丝
焊丝的种类和编号，实芯焊丝，药芯焊丝。
焊剂
焊剂的种类和质量要求，焊剂的型号和牌 号，焊剂的特点及应用。
第 1章 焊接材料的组成及作用 第 1章 焊接材料的组成及作用
焊接 材料
锰的 控制 焊芯的含锰量应控制在一定范围之内，低碳钢焊芯 中锰的质量分数介于0.30%~0.55%之间；当焊芯含 碳量增加时，锰的含量可适当增加。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
1. 焊芯
硅是固溶强化元素，能起脱氧作用，但会产生SiO2 硅的 夹杂倾向，对焊缝韧性也不利。 控制 因此，低碳钢焊芯的含硅量均较低。 杂质元素硫和磷，不仅增大焊缝的结晶裂纹倾向， 硫磷 而且增大焊缝的脆性。 控制 因此，应严格控制焊芯中硫和磷的含量，其质量分 数应在0.04%以下，要求高时应低于0.015%。 镍、铬及铜是作为低碳钢焊芯中的杂质元素，尤其 其它 是镍能显著增大结晶裂纹倾向。 杂质 这些杂质的含量都应控制在有关标准的范围之内。
