金属熔焊原理及材料焊接第六章 金属材料的焊接性及评定
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金属焊接性与焊接方法.ppt
试件材质与焊件相 同，采用原板厚，开 I形坡口。
采用机械加工方法。
35
（2）试验装置
36
（3）试验步骤
把试件安装在C形装置中，调好坡口间隙。将螺栓旋 紧，在水平、垂直方向顶紧试板。用待试焊条焊4条长 约40mm的试验焊缝。10min后，取出试件，沿焊缝弯断 ，观察断面有无裂纹。
（4）计算裂纹率C
5
第六章 金 属 焊 接 性
（三）使用焊接性 使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足各
种使用性能的程度，其中包括常规的力学性能， 低温韧性，高温蠕变，疲劳性能，持久强度，以 及抗腐蚀性和耐磨性等。
6
（四）、焊接性评价标准 焊缝及HAZ产生裂纹的敏感性如何 焊缝及HAZ产生气孔的敏感性如何 焊接热循环对HAZ组织结构的影响
极差 （只焊补）
焊弧焊、 气焊（薄壁）
重要件、复杂件 焊前 预热，焊后缓冷
12
13
第六章 金 属 焊 接 性
二、如何分析金属的焊接性
（一）从金属的特性分析焊接性 1.化学成分 1）碳当量法
钢材中的各种元素，碳对淬硬及冷裂影响最显著 ，所以有人将钢材中各种元素的作用按照相当于若干 含碳量折合并迭加起来，求得所谓的“碳当量”(Ceq) ，以Ceq值的大小估价冷裂纹倾向的大小，认为Ceq值 越小，钢材的焊接性能越好。
42
（四）析因理化试验
目的：分析影响金属焊接性的内在原因。 主要包括： （1）焊接材料熔敷金属扩散氢测定试验； （2）焊接接头金相分析试验； （3）焊接接头维氏硬度试验； （4）化学成分分析试验； （5）焊接接头断口分析试验。
在切点点两侧各取7个以上的 点（测点15个以上），各点的 间距0.5mm
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（二）、直接试验法
采用机械加工方法。
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（2）试验装置
36
（3）试验步骤
把试件安装在C形装置中，调好坡口间隙。将螺栓旋 紧，在水平、垂直方向顶紧试板。用待试焊条焊4条长 约40mm的试验焊缝。10min后，取出试件，沿焊缝弯断 ，观察断面有无裂纹。
（4）计算裂纹率C
5
第六章 金 属 焊 接 性
（三）使用焊接性 使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足各
种使用性能的程度，其中包括常规的力学性能， 低温韧性，高温蠕变，疲劳性能，持久强度，以 及抗腐蚀性和耐磨性等。
6
（四）、焊接性评价标准 焊缝及HAZ产生裂纹的敏感性如何 焊缝及HAZ产生气孔的敏感性如何 焊接热循环对HAZ组织结构的影响
极差 （只焊补）
焊弧焊、 气焊（薄壁）
重要件、复杂件 焊前 预热，焊后缓冷
12
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第六章 金 属 焊 接 性
二、如何分析金属的焊接性
（一）从金属的特性分析焊接性 1.化学成分 1）碳当量法
钢材中的各种元素，碳对淬硬及冷裂影响最显著 ，所以有人将钢材中各种元素的作用按照相当于若干 含碳量折合并迭加起来，求得所谓的“碳当量”(Ceq) ，以Ceq值的大小估价冷裂纹倾向的大小，认为Ceq值 越小，钢材的焊接性能越好。
42
（四）析因理化试验
目的：分析影响金属焊接性的内在原因。 主要包括： （1）焊接材料熔敷金属扩散氢测定试验； （2）焊接接头金相分析试验； （3）焊接接头维氏硬度试验； （4）化学成分分析试验； （5）焊接接头断口分析试验。
在切点点两侧各取7个以上的 点（测点15个以上），各点的 间距0.5mm
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（二）、直接试验法
《焊接冶金学及金属材料焊接》教学课件—模块六金属的焊接性试验
（二）利用化学性能分析
从焊接对象材料的化学性能出发，考虑焊缝金属被有害元素侵害的倾 向性。
二、利用CCT图分析
焊接连续冷却组织转变图（CCT图）是表征某种钢的焊缝及热影响区 在各种连续冷却条件下转变开始温度和终了温度、转变开始时间和终了时 间，以及转变的组织、室温硬度与冷却速度之间关系的曲线图。
由于焊接热影响区CCT图应用比较广泛，一般焊接CCT图多指焊接热 影响区CCT图。
再现性 ３
经济性 ４
回目录
（1）△G法
△G=Cr﹢3.3Mo﹢8.1V﹣2(%)
课题一 金属焊接性的影响因素
（2）PSR法
此法主要更全面地考虑到Cu、Nb、Ti等元素对再热裂纹的影响，计算 公式为：
PSR=Cr﹢Cu﹢2Mo﹢5Ti﹢7Nb﹢10V﹣2(%)
5.层状撕裂敏感性指数法
PL
Pcm
[H ] 60
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6S
课题一 金属焊接性的影响因素
课题一 金属焊接性的影响因素
焊接连续冷却转变图反映了焊接热影响区从高温连续冷却时，热 影响区显微组织和室温硬度与冷却速度的关系。这种关系可以方便地 预测热影响区组织、性能和硬度变化，预测某种钢焊接热影响区的淬 硬倾向和产生冷裂纹的可能性。同时也可以作为调整焊接热输入、改 进焊接工艺（包括焊前预热和焊后热处理等）的依据。
模块六 金属的焊接性试验
• 课题一 金属焊接性的影响因素 • 课题二 金属焊接性的分析方法 • 课题三 焊接性试验方法及其选用原则
课题一 金属焊接性的影响因素
一、金属焊接性的概念
定义：金属焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能 够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。
二、影响焊接性的因素
从焊接对象材料的化学性能出发，考虑焊缝金属被有害元素侵害的倾 向性。
二、利用CCT图分析
焊接连续冷却组织转变图（CCT图）是表征某种钢的焊缝及热影响区 在各种连续冷却条件下转变开始温度和终了温度、转变开始时间和终了时 间，以及转变的组织、室温硬度与冷却速度之间关系的曲线图。
由于焊接热影响区CCT图应用比较广泛，一般焊接CCT图多指焊接热 影响区CCT图。
再现性 ３
经济性 ４
回目录
（1）△G法
△G=Cr﹢3.3Mo﹢8.1V﹣2(%)
课题一 金属焊接性的影响因素
（2）PSR法
此法主要更全面地考虑到Cu、Nb、Ti等元素对再热裂纹的影响，计算 公式为：
PSR=Cr﹢Cu﹢2Mo﹢5Ti﹢7Nb﹢10V﹣2(%)
5.层状撕裂敏感性指数法
PL
Pcm
[H ] 60
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6S
课题一 金属焊接性的影响因素
课题一 金属焊接性的影响因素
焊接连续冷却转变图反映了焊接热影响区从高温连续冷却时，热 影响区显微组织和室温硬度与冷却速度的关系。这种关系可以方便地 预测热影响区组织、性能和硬度变化，预测某种钢焊接热影响区的淬 硬倾向和产生冷裂纹的可能性。同时也可以作为调整焊接热输入、改 进焊接工艺（包括焊前预热和焊后热处理等）的依据。
模块六 金属的焊接性试验
• 课题一 金属焊接性的影响因素 • 课题二 金属焊接性的分析方法 • 课题三 焊接性试验方法及其选用原则
课题一 金属焊接性的影响因素
一、金属焊接性的概念
定义：金属焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能 够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。
二、影响焊接性的因素
《金属熔焊原》课件
02
03
清理工作
对需要焊接的金属表面进 行清理，去除油污、锈迹 和其他杂质，确保焊接质 量。
装配定位
根据焊接要求，将需要焊 接的金属部件进行精确装 配，确保位置准确无误。
预热处理
对于某些金属材料，需要 进行预热处理，以降低焊 接过程中的应力，防止裂 纹的产生。
焊接过程
熔化金属
通过高温将需要焊接的金 属材料熔化成液态，形成 熔池。
焊接材料的检验与质量控制
焊接材料的检验
对焊接材料进行质量检验，确保其符合相关标准和工艺要求。
焊接材料的质量控制
建立焊接材料的质量控制体系，确保焊接质量的稳定性和可靠性。
04 金属熔焊的质量 控制
焊接质量的检测方法
外观检测
通过目视或低倍放大镜观察焊 缝的外观，检查是否有气孔、
咬边、未熔合等缺陷。
无损检测
利用射线、超声、磁粉等无损 检测技术，对焊缝内部进行检 测，确定是否存在裂纹、未熔 合等缺陷。
力学性能检测
对焊接接头进行拉伸、弯曲、 冲击等试验，测定其力学性能 ，以评估焊接质量。
硬度检测
通过硬度计测定焊接接头的硬 度，了解其机械性能。
焊接缺陷的识别与预防
气孔
咬边
由于焊接过程中气体在金属中未能及时逸 出而形成的孔洞。预防措施包括保持焊接 材料干燥、适当调整焊接电流和速度。
《金属熔焊原》ppt课件
目录
• 金属熔焊原理简介 • 金属熔焊的工艺流程 • 金属熔焊的焊接材料 • 金属熔焊的质量控制 • 金属熔焊的安全与环保
01 金属熔焊原理简 介
金属熔焊的定义与分类
金属熔焊定义
金属熔焊是一种通过加热至熔化 ，再冷却结晶的过程，将两块金 属牢固地连接在一起的工艺。
6金属焊接性与焊接方法
Prof. Z SUN，smse
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第六章 金 属 焊 接 性
预热温度对裂纹影响：可测得能够防止冷裂 纹的临界预热温度，评定冷裂敏感性
冷却速度、冷却时间对裂纹的影响：可测得 裂纹率急剧增长的临界冷却速度或极限冷却时间 →评定冷裂敏感性
斜Y坡口试验条件苛刻，一般，裂纹率不超过 20%，在实际焊接时就不会开裂。
Prof. Z SUN，smse
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第六章 金 属 焊 接 性
（2）工艺措施 要求焊缝与母材等强的焊件，选用相应强度级别
的焊条； 不要求等强的焊件，选用强度略低的焊条，提高
塑性、韧性； 尽量使用低氢焊条；对强度级别低地低合金钢、
非动载荷构件，可使用酸性焊条； 板厚增加，刚性变大，应提高预热温度； 在环境温度0oC以下施工，构件预热100～150oC 酸性焊条150～250oC烘干，碱性焊条350～
Prof. Z SUN，smse
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第六章 金 属 焊 接 性
Prof. Z SUN，smse
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第六章 金 属 焊 接 性
日本：
C e(q W E C SM ) 6 2 S n 4 i4 N 0 C 5 i M r4 1 V o4
适用于调质低合金钢，500～1000MPa，成分 （质量百分数，小于）：C0.2，Si0.55，Mn1.5， Ni2.5，Cr1.25，Mo0.7，Cu0.5，V0.1，B0.006。
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第六章 金 属 焊 接 性
（二）焊接工艺特点 焊施工条件选择：
手弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊
1、热轧钢 （1）主要特点
碳当量较低，强度不高，具有较好的塑性、 韧性及焊接性，HAZ淬硬倾向略大于低碳钢。焊 件较厚，接头刚性大，环境温度低时易产生冷裂 纹。
金属熔焊原理及材料焊接
金属熔焊原理及材料焊接
金属熔焊是一种常见的金属焊接方法，它利用高温将金属材料加热到熔点并使其熔化，然后通过冷却使其凝固在一起，从而实现材料的连接。
金属熔焊的原理包括以下几个步骤：
1. 加热：将金属材料加热到一定温度，使其达到熔点。
加热可以使用火焰、电弧、激光等热源。
2. 熔化：当金属材料达到熔点时，其原子开始失去有序结构并呈现液态。
在液态状态下，金属原子可以自由流动。
3. 密实：在金属材料熔化的同时，焊接材料（焊丝或焊料）也会熔化并与原材料混合。
通过表面张力和毛细效应，焊接材料会充满焊接接头中的缝隙，并经过冷却后凝固。
4. 冷却：在熔化材料充满接头缝隙后，将焊接材料冷却至固态。
固态的焊接材料与基材结合，在冷却过程中形成强固的连接。
焊接材料是进行金属熔焊的关键，常用的焊接材料包括焊丝和焊料。
焊丝一般是金属丝，它是填充金属材料的主要来源。
焊丝可以有不同的成分和特性，根据需要选择不同种类的焊丝来适应不同金属材料的焊接。
焊料是一种在焊接时产生熔融状态的材料，通过其熔融状态与金属材料表面的接触和作用，实现金属连接。
金属熔焊广泛应用于各个领域，包括工业生产、建筑、航空航天等。
不同的金属熔焊方法和材料选择取决于具体的应用需求和金属材料的性质。
金属熔焊原理及材料焊接性 教案
金属熔焊原理及材料焊接性教案教案课程金属熔焊原理及材料焊接性班级焊接1301/制造1301教师杨起俊2014 学年第 1 学期二零一一年九月印制教案授课顺序教案授课顺序教案授课顺序授课日期2014.9.19 授课课时 2专业班次焊接1301/制造1301 授课方法讲授授课内容：焊接热过程目的要求：了解焊接热过程、热能传递的基本方式、焊接温度场、焊接热循环的特点，理解焊接温度场、焊接热循环的影响因素及调节方法。
重点：焊接热传递、焊接温度场、焊接热循环难点：焊接热循环的影响因素及调节方法教参：《金属熔焊基础及材料焊接》，李凤银，机械工业出版社教学环节及组织：能力知识点1 常用焊接热源及热能传递的基本方式一、常用的焊接热源1.电弧热2.化学热3.电阻热4.摩擦热5.电子束6.等离子弧7.激光束二、焊接过程的热效率：三、焊接传热的基本形式：传导、对流和辐射。
能力知识点2 焊接温度场一、焊接温度场的表示及特点教案授课顺序授课日期2014.9.25 授课课时 2专业班次焊接1301/制造1301 授课方法讲授授课内容：焊缝金属的组成目的要求：了解焊缝金属的形成过程；理解过重合金元素对焊缝金属性能的作用；理解焊条过渡的过程。
重点：熔滴过渡；焊缝金属熔合比难点：熔滴过渡中力、热、电的作用。
熔合比对焊缝的影响。
教参：《金属熔焊基础及材料焊接》，李凤银，机械工业出版社教学环节及组织：能力知识点1 焊条的熔化与过渡一、焊条的加热：有电阻热和电弧热二、焊条金属的熔化：Vm=m/t=αPI熔敷系数：飞溅率：三、熔滴过渡的作用力：重力、表面张力、电磁压缩力、斑点压力、等离子流力、电弧气体吹力。
四、熔滴过渡的形式：滴状过渡、短路过渡、喷射过渡。
五、熔滴过渡时的飞溅能力知识点2 母材的熔化及熔池一、熔池的形状和尺寸：熔宽、熔深、余高等以及与能量的关系。
二、熔池的温度三、熔池金属的流动能力知识点3 焊缝金属的熔合比与母材金属的稀释熔合比：熔合比(稀释率)的大小与焊接方法、焊接参数、接头形状和尺寸、坡口形式及尺寸、焊道层数、母材金属的热物理性质等有关。
金属材料的焊接性
金属材料的焊接性金属材料的焊接性是指金属在焊接过程中的可焊性和焊接后的性能表现。
金属材料的焊接性直接影响着焊接工艺的选择和焊接接头的质量。
在工程实践中，对金属材料的焊接性有着深入的研究和探讨，以期能够实现高效、高质量的焊接工艺。
首先，金属材料的焊接性与金属的化学成分密切相关。
金属材料的化学成分对焊接性能有着直接的影响。
例如，铝合金的焊接性受到铝合金成分中镁含量的影响，镁含量较高的铝合金焊接性较好。
另外，焊接时还需考虑金属材料中的杂质元素对焊接性能的影响，一些杂质元素可能会导致焊接接头的裂纹和变形，因此在焊接过程中需要对金属材料的化学成分进行充分的了解和控制。
其次，金属材料的晶粒结构对焊接性能也有着重要的影响。
金属材料的晶粒结构决定了金属的塑性和韧性，从而影响了焊接接头的强度和韧性。
在焊接过程中，晶粒的再结晶和长大会改变金属材料的晶粒结构，从而影响焊接接头的性能。
因此，在焊接工艺中需要考虑金属材料的晶粒结构对焊接性能的影响，采取合适的焊接工艺控制晶粒的再结晶和长大，以提高焊接接头的性能。
此外，金属材料的热物理性能也是影响焊接性能的重要因素。
金属材料的热导率、线膨胀系数等热物理性能对焊接过程中的热变形和应力分布有着重要的影响。
在焊接过程中，需要考虑金属材料的热物理性能，选择合适的焊接工艺和焊接参数，以控制焊接过程中的热变形和应力，从而保证焊接接头的质量。
最后，金属材料的表面状态对焊接性能也有着重要的影响。
金属材料的表面状态包括氧化膜、油污等，这些表面污染物会影响焊接接头的质量。
在焊接前需要对金属材料的表面进行清洁和处理，以保证焊接接头的质量。
综上所述，金属材料的焊接性是一个综合性的问题，受到金属材料的化学成分、晶粒结构、热物理性能和表面状态等多方面因素的影响。
在实际的焊接工程中，需要充分考虑这些因素，选择合适的焊接工艺和焊接参数，以保证焊接接头的质量和性能。
只有深入研究金属材料的焊接性，才能实现高效、高质量的焊接工艺，满足工程实践的需求。
金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性
碳钢的焊接性主要受到碳含量和 杂质的影响。低碳钢具有良好的 焊接性，而高碳钢则较难焊接。
低合金钢的焊接性
低合金钢通过添加少量合金元素来 提高钢材的强度和韧性。这类钢材 的焊接性较好，但需注意热影响区 的脆化和裂纹问题。
高合金钢的焊接性
高合金钢含有大量合金元素，如不 锈钢和耐热钢等。这些钢材的焊接 性较差，易出现热裂纹和冷裂纹。
不锈钢的焊接性
奥氏体不锈钢的焊接性
奥氏体不锈钢具有良好的焊接性，但需注意焊接过程中的晶间腐 蚀和热裂纹问题。
铁素体不锈钢的焊接性
铁素体不锈钢的焊接性较差，易出现焊接热裂纹和脆化现象。
双相不锈钢的焊接性
双相不锈钢具有良好的焊接性，但需注意控制热输入和冷却速度， 以避免出现裂纹和降低力学性能。
有色金属的焊接性
熔化焊分类
熔化焊分类：根据热源和焊接方式的不同，熔化焊可以分为电弧焊、气体保护焊 、激光焊等多种类型。
电弧焊是最常见的熔化焊方法，利用电弧产生的热量来熔化金属。气体保护焊则 是利用气体保护熔池不受空气影响，激光焊则是利用高能激光束进行精确焊接。
02 常用金属材料焊接性
钢铁材料的焊接性
碳钢的焊接性
晶粒大小、形态和分布，评估焊接接头的质量。
02
电子显微镜分析
电子显微镜具有高分辨率和高放大倍数，可以对焊接接头进行更深入的
金相组织分析，观察微观组织和析出相的形貌和结构。
03
X射线衍射分析
X射线衍射分析可以测定焊接接头中各相的晶体结构和相组成，分析焊
缝金属的合金元素分布和固溶情况，为评估焊接接头的力学性能提供依
弯曲试验
弯曲试验可以检测焊接接头的塑 性和韧性，通过弯曲角度和弯心 直径等参数评估焊接接头的质量。
低合金钢的焊接性
低合金钢通过添加少量合金元素来 提高钢材的强度和韧性。这类钢材 的焊接性较好，但需注意热影响区 的脆化和裂纹问题。
高合金钢的焊接性
高合金钢含有大量合金元素，如不 锈钢和耐热钢等。这些钢材的焊接 性较差，易出现热裂纹和冷裂纹。
不锈钢的焊接性
奥氏体不锈钢的焊接性
奥氏体不锈钢具有良好的焊接性，但需注意焊接过程中的晶间腐 蚀和热裂纹问题。
铁素体不锈钢的焊接性
铁素体不锈钢的焊接性较差，易出现焊接热裂纹和脆化现象。
双相不锈钢的焊接性
双相不锈钢具有良好的焊接性，但需注意控制热输入和冷却速度， 以避免出现裂纹和降低力学性能。
有色金属的焊接性
熔化焊分类
熔化焊分类：根据热源和焊接方式的不同，熔化焊可以分为电弧焊、气体保护焊 、激光焊等多种类型。
电弧焊是最常见的熔化焊方法，利用电弧产生的热量来熔化金属。气体保护焊则 是利用气体保护熔池不受空气影响，激光焊则是利用高能激光束进行精确焊接。
02 常用金属材料焊接性
钢铁材料的焊接性
碳钢的焊接性
晶粒大小、形态和分布，评估焊接接头的质量。
02
电子显微镜分析
电子显微镜具有高分辨率和高放大倍数，可以对焊接接头进行更深入的
金相组织分析，观察微观组织和析出相的形貌和结构。
03
X射线衍射分析
X射线衍射分析可以测定焊接接头中各相的晶体结构和相组成，分析焊
缝金属的合金元素分布和固溶情况，为评估焊接接头的力学性能提供依
弯曲试验
弯曲试验可以检测焊接接头的塑 性和韧性，通过弯曲角度和弯心 直径等参数评估焊接接头的质量。
金属焊接性及其评定PPT课件
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决定接头的刚度、应力集中程度与应力状态。影 响材料对裂纹的敏感性，接头的力学性能，应合 理安排焊缝位置、数量，尽量避免焊缝集中，截 面突变等。
使用要求
焊接结构的工作温度（高温、低温）、受载类别（静、 动、冲击、交变载荷等）和工作环境（服役地点、工作 介质），使用条件苛刻，焊接性越难保证。
评定不同材料的焊接性，必须在相同的焊接工艺条件下进行， 才具有可比性。材料的焊接性随着焊接技术的发展而变化。
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2.焊接冷裂敏感指数法PC
对钢中含合金元素较多、结构复杂、刚性大、
产生冷裂缝倾向大的焊件，日本首先提出并采用
了冷裂缝敏感系数来预测钢材焊接时产生冷裂缝
倾向的方法。
散P氢PCC与值=拘不P束仅cm条包+件括〔的母H作材〕用的/。化60学+成分δ/，60而0且考虑了扩
式中：Pcm— 化学成分冷裂敏感指数 Pcm = C + Si/30 +（Mn + Cu+ Cr）/20 + Ni/60 +
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优质的焊接接头应具备两个条件：
接头中不存在超过质量标准规定的缺陷
具有预期的使用性能
焊接性分类
工艺焊接性 使用焊接性
热焊接性 冶金焊接性
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1.工艺焊接性
工艺焊接性----是指在一定焊接工艺条件下，能否获得优质、无缺陷 的焊接接头的能力。
影响工艺焊接性的因素
焊接工艺条件的变化， 某些原来不能焊接或不易 焊接的金属材料，可能会 变得能够焊接和易于焊接。 （铝、钛、高合金）
实焊性试验
接
性
实
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决定接头的刚度、应力集中程度与应力状态。影 响材料对裂纹的敏感性，接头的力学性能，应合 理安排焊缝位置、数量，尽量避免焊缝集中，截 面突变等。
使用要求
焊接结构的工作温度（高温、低温）、受载类别（静、 动、冲击、交变载荷等）和工作环境（服役地点、工作 介质），使用条件苛刻，焊接性越难保证。
评定不同材料的焊接性，必须在相同的焊接工艺条件下进行， 才具有可比性。材料的焊接性随着焊接技术的发展而变化。
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2.焊接冷裂敏感指数法PC
对钢中含合金元素较多、结构复杂、刚性大、
产生冷裂缝倾向大的焊件，日本首先提出并采用
了冷裂缝敏感系数来预测钢材焊接时产生冷裂缝
倾向的方法。
散P氢PCC与值=拘不P束仅cm条包+件括〔的母H作材〕用的/。化60学+成分δ/，60而0且考虑了扩
式中：Pcm— 化学成分冷裂敏感指数 Pcm = C + Si/30 +（Mn + Cu+ Cr）/20 + Ni/60 +
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优质的焊接接头应具备两个条件：
接头中不存在超过质量标准规定的缺陷
具有预期的使用性能
焊接性分类
工艺焊接性 使用焊接性
热焊接性 冶金焊接性
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1.工艺焊接性
工艺焊接性----是指在一定焊接工艺条件下，能否获得优质、无缺陷 的焊接接头的能力。
影响工艺焊接性的因素
焊接工艺条件的变化， 某些原来不能焊接或不易 焊接的金属材料，可能会 变得能够焊接和易于焊接。 （铝、钛、高合金）
实焊性试验
接
性
实
金属材料焊接性与工艺评定概论
❖ 2.从焊接工艺条件分析焊接性，主要从热源 特点，保护方法，热循环控制等分析。
❖ 二、焊接性试验
❖ 评定母材金属的试验叫做焊接性试验。
❖ 1.焊接性试验内容：1）焊缝金属抵抗产生热裂纹的 能力，2）焊缝及HAZ金属抵抗产生冷裂纹的能力， 3）焊接接头抗脆性转变能力，4）焊接接头的使用 性能。
❖ 2.焊接性试验分类
❖ 一般来说，金属材料焊接工艺过程简单而接头质 量高、性能好时，就称焊接性好，反之，就称焊 接性差。
❖ 二、如何分析金属焊接性
❖ 1.从金属特性分析焊接性
❖ 1.1利用化学成分分析：主要方法包括碳当量 法，焊接冷裂纹敏感指数法。
❖ 1.2利用物理性能分析：金属熔点、导热系数、 线膨胀系数、密度、热容量等因素，都对热 循环、熔化、结晶、相变等过程产生影响， 从而影响焊接性。如线膨胀系数大，接头变 形和应力将很严重。
❖ 焊接的本质：
❖ 宏观上讲：形成永久性连接。
❖ 微观上讲：建立组织间联系。
❖ 焊接方法分为：熔化焊、压力焊 、钎焊。
❖ 焊接能源:主要是热能和机械能，是实现焊接的 的基本条件。其中热能是熔化焊的主要能源，主 要有电弧热、化学热、电阻热、高频感应热、等 离子焰、电子束、激光束等。
目前，新的焊接热源不断开发，如微波热、太 阳能。
❖ 3.2再现性
❖ 焊接试验的结果要稳定可靠，具有较好的再 现性。试验所得数据不可过于分散，只有这 样才能正确显示变化规律，获得能够指导生 产实践的结论，为了做到这样，试验方法应 尽可能减少或避免人为因素的影响，多采用 自动化、机械化的操作，少采用人工操作。 另外，应将试验条件规定的比较严格，防止 随意性 。
❖ 3.3可比性
❖ 只有试验条件完全相同时，两个试验研究结 果才具有可比性。因此，凡是国家或国际上 已经颁布的标准试验方法应优先选择，并严 格按标准规定进行试验。还未建立标准的， 应优先选择国内外同行业中较为通用的或公 认的试验方法进行研究。若无标准可供参考， 需自行设计焊接性试验研究方法时，应把试 验研究条件规定的明确具体，并在报告中详 细说明试验研究结果的试验研究条件。
❖ 二、焊接性试验
❖ 评定母材金属的试验叫做焊接性试验。
❖ 1.焊接性试验内容：1）焊缝金属抵抗产生热裂纹的 能力，2）焊缝及HAZ金属抵抗产生冷裂纹的能力， 3）焊接接头抗脆性转变能力，4）焊接接头的使用 性能。
❖ 2.焊接性试验分类
❖ 一般来说，金属材料焊接工艺过程简单而接头质 量高、性能好时，就称焊接性好，反之，就称焊 接性差。
❖ 二、如何分析金属焊接性
❖ 1.从金属特性分析焊接性
❖ 1.1利用化学成分分析：主要方法包括碳当量 法，焊接冷裂纹敏感指数法。
❖ 1.2利用物理性能分析：金属熔点、导热系数、 线膨胀系数、密度、热容量等因素，都对热 循环、熔化、结晶、相变等过程产生影响， 从而影响焊接性。如线膨胀系数大，接头变 形和应力将很严重。
❖ 焊接的本质：
❖ 宏观上讲：形成永久性连接。
❖ 微观上讲：建立组织间联系。
❖ 焊接方法分为：熔化焊、压力焊 、钎焊。
❖ 焊接能源:主要是热能和机械能，是实现焊接的 的基本条件。其中热能是熔化焊的主要能源，主 要有电弧热、化学热、电阻热、高频感应热、等 离子焰、电子束、激光束等。
目前，新的焊接热源不断开发，如微波热、太 阳能。
❖ 3.2再现性
❖ 焊接试验的结果要稳定可靠，具有较好的再 现性。试验所得数据不可过于分散，只有这 样才能正确显示变化规律，获得能够指导生 产实践的结论，为了做到这样，试验方法应 尽可能减少或避免人为因素的影响，多采用 自动化、机械化的操作，少采用人工操作。 另外，应将试验条件规定的比较严格，防止 随意性 。
❖ 3.3可比性
❖ 只有试验条件完全相同时，两个试验研究结 果才具有可比性。因此，凡是国家或国际上 已经颁布的标准试验方法应优先选择，并严 格按标准规定进行试验。还未建立标准的， 应优先选择国内外同行业中较为通用的或公 认的试验方法进行研究。若无标准可供参考， 需自行设计焊接性试验研究方法时，应把试 验研究条件规定的明确具体，并在报告中详 细说明试验研究结果的试验研究条件。
金属熔焊原理及材料焊接第六章 金属材料的焊接性及评定
预热温度（℃）
不预热 75 100 150
➢ 使用美国焊接学会推荐的Ceq(AWS)：应根据 Ceq(AWS) 值再结合焊件厚度，先从图1查出该钢 种焊接性的优劣等级，再根据表6确定出其焊接的
最佳工艺措施。
表6 钢材焊接性等级不同时的最佳焊接工艺措施
焊接性等级
酸性焊条
碱性焊条
消除应力
Ⅰ（优良） Ⅱ（较好） Ⅲ（尚好） Ⅳ（尚可）
第六章 金属焊接性及评定
➢ 第一节 金属材料的焊接性 ➢ 第二节 金属材料焊接性评定方法
第一节 金属材料的焊接性
➢ 能力知识点一 金属材料焊接性的概念
金属材料焊接性根据GB/T3375-1994《焊接术 语》的定义：“金属材料在限定的施工条件下 焊接成规定设计要求的构件，并满足预定服役 要求的能力”。
Cs=∑Hs/∑H×100%
图4 试样裂纹长度计算 A）表面裂纹 b）根部裂纹 c）断面裂纹
二、焊接热影响区最高硬度试验法
➢ 试验标准GB/T4675.5-1984，适用于焊条电弧焊。 ➢ 试板尺寸和形状如图5和表7所示，试板采用气割
下料，试验标准厚度为20mm，当材料厚度超过 20mm时须用机加工成20mm，并保留一个轧制 表面；当材料厚度小于20mm时则无须加工。
试验焊缝只焊一道，不要求填满坡口，并可在 不同温度下施焊。
焊后静置和自然冷却48h后截取试样和进行裂 纹检测。
焊接参数：焊条直径4mm，焊接电流 （170±10）A，电弧电压（22～24）V，焊接 速度（150±10）mm/min。
图3 施焊时的焊缝示意图
a）焊条电弧焊试验焊缝 b）焊条自动送进的试验焊缝
➢ 3．利用金属材料的物理性能分析
➢ 金属材料的物理性能，对焊接热循环、熔池冶金 过程、结晶与相变过程等都有明显的影响。
焊接原理焊接性及其评定
根据经验：
ω(C)当量<0.4％时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显， 焊接性良好。在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂纹。 但厚大工件或在低温下焊接时，应考虑预热。 ω(C)当量=0.4％～0.6％ ω(C)当量>0.6％
碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：
式中ω(C)、ω(Mn)、ω(Cr)、ω(Mo)、ω(V)、ω(Ni)、ω(Cu)为 钢中相应元素的质量百分数。
再将待试焊接性的钢材按实际产 品厚度加工出两块长方形试板，按规 定开出坡口后，如图将试板焊在刚性 底板上：
试板厚度δ≤12 mm时，取焊脚k=δ； 试板厚度δ>12 mm时，焊脚足取为12 mm。
刚性固定对接试验法
待周围固定焊缝冷却到常温以后， 按实际产品的焊接工艺进行单层焊或多 层焊。
焊完后在室温下放置24 h：
在各种元素中，碳的影响最为明显，其它元素的影响可折 合成碳的影响。
因此可用碳当量法来估算被焊钢材的焊接性。硫、磷对钢 材的焊接性能影响也很大，在各种合格钢材中，硫、磷含量都 受到严格限制。
碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：
式中ω(C)、ω(Mn)、ω(Cr)、ω(Mo)、ω(V)、ω(Ni)、ω(Cu)为 钢中相应元素的质量百分数。
根据经验：
ω(C)当量<0.4％
ω(C)当量=0.4％～0.6％时，钢材塑性下降，淬硬倾向 明显，焊接性能相对较差。焊前工件需要适当预热，焊后应 注意缓冷。要采取一定的焊接工艺措施才能防止裂纹。
ω(C)当量>0.6％时
碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：
式中ω(C)、ω(Mn)、ω(Cr)、ω(Mo)、ω(V)、ω(Ni)、ω(Cu)为 钢中相应元素的质量百分数。
《金属熔焊原理及材料焊接》习题答案
《金属熔焊原理及材料焊接》习题答案绪论一、填空题1．连接金属材料的方法主要有____________、____________、____________、____________等形式，其中，属于可拆卸的是___________、____________属于永久性连接的是____________、____________。
2．按照焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接分为___________、___________ 和__________三类。
3．常用的熔焊方法有_____________、_______________、_______________等。
4．焊接是通过____________或___________或两者并用，用或不用______________，使焊件达到结合的一种加工工艺方法。
5．压焊是在焊接过程中，必须对焊件施加___________，以完成焊接的方法。
二、判断题（正确的划“√”，错的划“×”）1．焊接是一种可拆卸的连接方式。
﹙﹚2．熔焊是一种既加热又加压的焊接方法。
﹙﹚3．钎焊是将焊件和钎料加热到一定温度，使它们完全熔化，从而达到原子结合的一种连接方法。
﹙﹚4．钎焊虽然在宏观上也能形成不可拆卸的接头，但在微观上与压焊和熔焊是有本质区别的。
﹙﹚5．焊接接头由焊缝和因焊接热传递的影响而产生组织和性能变化的焊接热影响区构成。
﹙﹚6．焊接是通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种方法。
﹙﹚答案一、填空题1．螺纹连接键连接铆接焊接螺纹连接键连接铆接焊接2．熔焊钎焊压焊3．气焊焊条电弧焊 CO气体保护焊24．加热加压填充材料5．压力二、判断题1．×2．×3×4．√5．√第一章焊接热源及其热作用一、填空题1．常用焊接热源有_____________热、_____________热、_____________热、_____________和_____________等。
《焊接冶金学及金属材料焊接》模块六金属的焊接性试验
试验方法的改进
优化试验参数
针对不同金属材料，优化焊接性试验的参数，如焊接电流、焊接 速度等，以提高试验结果的准确性和可靠性。
引入无损检测技术
利用无损检测技术对焊接接头进行检测，避免破坏性试验对材料造 成损伤，同时能够准确评估焊接质量。
开展多因素耦合试验
综合考虑多种因素对金属材料焊接性能的影响，开展多因素耦合试 验，提高试验的全面性和准确性。
金属材料的化学成分也对其焊接性产生影响。例如，碳含量较高的钢材容易产生 裂纹，而低碳钢则具有良好的焊接性。此外，合金元素也会影响金属材料的焊接 性，例如铝、铜、镍等元素会增加金属材料的焊接敏感性。
焊接工艺参数
• 焊接工艺参数对金属材料的焊接性具有显著影响。焊接电流、 电压、焊接速度和预热温度等工艺参数的选取不当会导致焊接 缺陷的产生，如裂纹、气孔和未熔合等。例如，焊接电流过大 或焊接速度过慢会增加熔池的停留时间，导致金属过热和元素 烧损，从而影响焊缝的成形和焊接质量。
它反映了金属对焊接加工的适应 性，主要取决于金属的化学成分 、物理性能和显微组织等因素。
金属焊接性的重要性
金属焊接性对于保证焊接结构的可靠性和安全性至关重要。
焊接性良好的金属在适当的焊接工艺条件下，能够获得无缺陷、性能优良的焊接接 头，从而提高焊接结构的承载能力和使用寿命。
不良的焊接性可能导致焊接缺陷、接头性能下降等问题，影响结构的安全性和可靠 性。
金属焊接性的评估方法
焊接性试验是评估金属焊接性的重要 手段，包括焊接工艺试验、焊接接头 力学性能试验等。
焊接性试验的方法包括焊接热试验、熔点试 验、抗裂性试验、力学性能试验等，根据不 同金属材料的特性选择相应的试验方法。
通过焊接性试验，可以了解金属在焊接过程 中的行为，确定合适的焊接工艺参数，预测 和防止焊接缺陷的产生，提高焊接接头的质 量。
金属熔焊原理教学配套课件邓洪军熔焊原理第六章
2、药芯焊丝的种类及其焊接特性 （1）药芯焊丝按其结构可分为无缝焊丝和有缝
焊丝两类 （2）按保护方式分药芯焊丝有外加保护和自保
护之分 （3）按药芯性质分分为无造渣剂药芯焊丝和有
造渣剂药芯焊丝 3、药芯焊丝型号与牌号
焊接材料——焊丝与焊剂
二、焊剂 （一）焊剂的作用及分类 1、焊剂的作用 对熔化金属起保护和冶金作用。 2、焊剂的分类 按制造方法分可分为有熔炼焊剂和非熔炼焊剂两大类 按化学成分分类 按碱度分类 可分为酸性焊剂、中性焊剂和碱性焊剂 按活度分类可分为高活性焊剂、活性焊剂、低活性焊剂和惰性
钨等四种。 （三）弧焊用钨电极的性能及形状 （四）弧焊用钨电极的选用 需要考虑的因素：被焊金属、板厚、电流类
型、极性以及电极的来源，使用寿命和价格 等。
焊接材料——焊接用保护气体
三、电阻焊用铜电极 （一）电阻焊铜电极的作用 主要作用是传输电流、加压和散热 。 （二）电阻焊铜电极的材料 1、对电极材料的基本要求 ： 1）高的电导率和热导率，自身电阻发热小，能迅速逸散焊接
焊接材料——焊接用保护气体
二、保护气体的特性 （一）保护气体的物理性能 （二）保护气体的化学性能 （三）保护气体在焊接过程中的工艺特点 气体保护电弧焊的工艺性能受所用保护气体的
成分、物理与化学性能的影响，因而在电弧 稳定、熔滴稳定、焊缝成形等方面的行为表 现不同。
焊接材料——焊接用保护气体
三、焊接用保护气体的技术要求 四、保护气体选用要点 （一）按焊接方法 （二）按被焊金属 （三）按工艺要求
化合金。 第2类 为热处理强化合金，通过热处理和冷
变形联合加工以获得良好的力学性能和物理 性能。 第3类 为热处理强化合金 第4类 具有专用性能的铜合金
焊接材料——焊接用保护气体
焊丝两类 （2）按保护方式分药芯焊丝有外加保护和自保
护之分 （3）按药芯性质分分为无造渣剂药芯焊丝和有
造渣剂药芯焊丝 3、药芯焊丝型号与牌号
焊接材料——焊丝与焊剂
二、焊剂 （一）焊剂的作用及分类 1、焊剂的作用 对熔化金属起保护和冶金作用。 2、焊剂的分类 按制造方法分可分为有熔炼焊剂和非熔炼焊剂两大类 按化学成分分类 按碱度分类 可分为酸性焊剂、中性焊剂和碱性焊剂 按活度分类可分为高活性焊剂、活性焊剂、低活性焊剂和惰性
钨等四种。 （三）弧焊用钨电极的性能及形状 （四）弧焊用钨电极的选用 需要考虑的因素：被焊金属、板厚、电流类
型、极性以及电极的来源，使用寿命和价格 等。
焊接材料——焊接用保护气体
三、电阻焊用铜电极 （一）电阻焊铜电极的作用 主要作用是传输电流、加压和散热 。 （二）电阻焊铜电极的材料 1、对电极材料的基本要求 ： 1）高的电导率和热导率，自身电阻发热小，能迅速逸散焊接
焊接材料——焊接用保护气体
二、保护气体的特性 （一）保护气体的物理性能 （二）保护气体的化学性能 （三）保护气体在焊接过程中的工艺特点 气体保护电弧焊的工艺性能受所用保护气体的
成分、物理与化学性能的影响，因而在电弧 稳定、熔滴稳定、焊缝成形等方面的行为表 现不同。
焊接材料——焊接用保护气体
三、焊接用保护气体的技术要求 四、保护气体选用要点 （一）按焊接方法 （二）按被焊金属 （三）按工艺要求
化合金。 第2类 为热处理强化合金，通过热处理和冷
变形联合加工以获得良好的力学性能和物理 性能。 第3类 为热处理强化合金 第4类 具有专用性能的铜合金
焊接材料——焊接用保护气体
金属材料焊接性知识要点
金属材料焊接性知识要点1. 金属焊接性：指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够形成完整接头并满足预期使用要求的能力。
包括（工艺焊接性和使用焊接性）。
2. 工艺焊接性：金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头能力。
3. 使用焊接性：指焊接接头和整体焊接结构满足各种性能的程度，包括常规的力学性能。
4. 影响金属焊接性的因素：1、材料本因素2、设计因素3、工艺因素4、服役环境5. 评定焊接性的原则:（1）评定焊接接头中产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；（2）评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。
6. 实验方法应满足的原则：1可比性 2针对性 3再现性 4经济性7. 常用焊接性试验方法：A:斜Y坡口焊接裂纹试验法: 此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。
B:插销试验 C:压板对接焊接裂纹试验法 D:可调拘束裂纹试验法一问答：1、“小铁研”实验的目的是什么，适用于什么场合？了解其主要实验步骤，分析影响实验结果稳定性的因素有哪些？答：1、目的是用于评定用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。
评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性时，影响结果稳定因素焊接接头拘束度预热温度角变形和未焊透。
（一般认为低合金钢“小铁研实验”表面裂纹率小于20%时。
用于一般焊接结构是安全的）2、影响工艺焊接性的主要因素有哪些？答：影响因素：（1）材料因素包括母材本身和使用的焊接材料，如焊条电弧焊的焊条、埋弧焊时的焊丝和焊剂、气体保护焊时的焊丝和保护气体等。
（2）设计因素焊接接头的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性产生影响。
（3）工艺因素对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所表现出来的焊接性有很大的差异。
（4）服役环境焊接结构的服役环境多种多样，如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等都属于使用条件。
3、举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。
金属的焊接性能课件
机械焊接性
总结词
机械焊接性是指金属在外力作用下，通过塑性变形或压力连接实现与其他金属或 非金属材料连接的能力。
详细描述
机械焊接性主要取决于金属的塑性、硬度、屈服强度等机械性质。在焊接过程中 ，金属通过塑性变形或压力作用，使母材之间紧密接触并形成原子间作用力，从 而实现连接。机械焊接性的好坏对焊接接头的强度和致密性有重要影响。
焊接工艺评定
焊接工艺评定是对已经确定的焊接工艺参数进行 验证的过程，通过实际焊接和测试来评估焊接工 艺参数的适用性和正确性。
焊接性试验的方法
熔点试验
熔点试验是测试金属的熔 化温度，了解金属的熔化 特性和润湿性，从而评估 其可焊性。
扩散试验
扩散试验是测试金属在焊 接过程中不同阶段的扩散 行为，了解金属的扩散特 性和冶金反应。
金属焊接
通过加热或加压，或两者并用，使两个分离的金属表面达到原子 间的结合，形成一个不可分割的整体的过程。
焊接方法
熔焊、压焊、钎焊等。
焊接工艺
电弧焊、气焊、激光焊等。
金属焊接的重要性
01
02
03
连接金属材料
焊接是连接金属材料最常 用的方法之一，广泛应用 于建筑、机械、船舶、航 空航天等领域。
修复损坏的部件
PART 03
影响金属焊接性能的因素
金属的种类
金属的种类对焊接性能的影响主要体现在可焊性上。不同金 属的可焊性差异很大，主要取决于金属的化学性质和纯度。 例如，铝、铜、镍等金属的可焊性较差，而钢、铸铁等金属 的可焊性较好。
不同金属的物理性质和化学性质也影响其焊接性能。例如， 导热系数高的金属需要更高的焊接温度和更快的冷却速度， 而导热系数低的金属则需要更低的焊接温度和更慢的冷却速 度。
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第六章 金属焊接性及评定
➢ 第一节 金属材料的焊接性 ➢ 第二节 金属材料焊接性评定方法
第一节 金属材料的焊接性
➢ 能力知识点一 金属材料焊接性的概念
金属材料焊接性根据GB/T3375-1994《焊接术 语》的定义：“金属材料在限定的施工条件下 焊接成规定设计要求的构件，并满足预定服役 要求的能力”。
15 (%)
日本工业标准（JIS）规定
Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+ Mo/4+V/14 (%)
美国焊接学会（AWS）推荐 Ceq(AWS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/ 5+Mo/4+Cu/13+P/2 (%)
调质低合金高强度钢
R b
=500～1000MPa
预热温度（℃）
不预热 75 100 150
➢ 使用美国焊接学会推荐的Ceq(AWS)：应根据 Ceq(AWS) 值再结合焊件厚度，先从图1查出该钢 种焊接性的优劣等级，再根据表6确定出其焊接的
化学成分wc≤0.20%、wsi≤0.55%、
wMn≤1.5%、wCu≤0.5%、wNi≤2.5%、
wCr≤1.25%、
wMo≤0.7%、wV≤0.1%、wB≤0.006%
碳钢和低合金高强钢 化学成分wc＜0.6%、 wMn＜1.6%、wNi＜3.3%、wCr＜1.0%、 wMo＜0.6%、wCu=0.5%～1%、 wP=0.05%～0.15%
➢ 使用国际焊接学会（IIW）推荐的CE：对板 厚小于20mm的钢材，
当CE<0.4%时，钢材的淬硬倾向不大，焊接性 良好，焊前不需预热；
当CE=0.4～0.6%时，钢材易于淬硬，焊接性 较差，焊接时必须预热才能防止裂纹，随着板 厚及碳当量的增加，预热温度也相应提高；
当CE＞0.6%时，钢材淬硬倾向很大，焊接性 差，焊接时必须采用严格的工艺措施如预热、 后热、缓冷等，以防止产生裂纹。
实际产品结构运行的服役试验 压力容器的爆破试验
用碳当量推测焊接性
焊缝及接头的常规力学性能试
裂纹敏感指数及临界应力 验
为判据
焊缝及接头的低温脆性试验
间接法
连续冷却组织转变图 断口分析及相组织分析
焊缝及接头的断裂韧性试验 焊缝及接头高温性能试验
焊接热影响区最高硬度 焊缝及接头耐蚀性、耐磨性及
应力腐蚀开裂试验
优质焊接接头应具备的两个条件：一是接头中 不允许存在超过质量标准规定的缺陷；二是要 具有预期的使用性能。
金属材料焊接性是指金属材料对焊接加工的适 应性，它包括工艺焊接性和使用焊接性。
➢ 1．工艺焊接性
工艺焊接性是指金属材料对各种焊接方法的适 应能力，也就是在一定的焊接工艺条件下能否 获得符合要求的优质焊接接头的能力。
焊接性不是金属固有的属性 常用金属材料焊接难易程度见表1
表1 常用金属材料焊接难易程度
金属及合金
非合 金钢
铸铁 低合 金钢
不 锈 钢
低碳钢 中碳钢 高碳钢 灰铸铁
锰钢 铬钒钢
马氏体不锈 钢
铁素体不锈 钢
奥氏体不锈 钢
焊条 电弧 焊
A A A A A A
A
A
A
埋弧焊
CO2气体 保护焊
氩弧 焊
A
A
➢ 使用日本工业标准（JIS）规定的Ceq(JIS)：对板厚 小于20mm的钢材和采用焊条电弧焊时，对于强 度等级不同钢材规定了不产生裂纹的临界值和相
应的预热措施，见表5
表5 钢材强度级别与碳当量和预热温度的关系
钢材强度级别 （σb/MPa）
500
600
700
800
Ceq(JIS)（%）临界值
0.46 0.52 0.52 0.62
目前应用的碳当量计算公式：国际焊接学会 （IIW）推荐的CE、日本工业标准（JIS）规定 和美国焊接学会推荐的 Ceq。
碳当量计算公式和应用范围见表4
表4 碳当量计算公式和应用范围
碳当量计算公式
适用范围
国际焊接学会（IIW）推荐
中高强度的非调质低合金高强度钢
CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/ wc≥0.18% σb=500～900Mpa
➢ 能力知识点一 金属材料焊接性的评定内容
1．焊缝金属抵抗热裂纹的能力 2．焊缝及热影响区金属抵抗冷裂纹的能力 3．焊接接头抵抗脆性断裂的能力 4．焊接接头的使用性能
➢ 能力知识点二 金属材料焊接性评定及试验 方法（表3）
表3 金属材料焊接性评定及试验方法
工艺焊接性
使用焊接性
焊接热裂纹试验 焊接冷裂纹试验 直接法 消除应力裂纹试验 层状撕裂试验 焊接气孔敏感性试验
它不是金属材料本身所固有的性能，但取决于 金属的成分和性能，并且随着焊接方法、焊接 材料和工艺措施的发展而变化。
➢ 2．使用焊接性
使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足技术 条件中所规定的使用性能的能力。它取决于焊 接结构所满足的技术条件规定的各种性能。
➢ 能力知识点二 金属材料焊接性的影响因素 材料因素 工艺因素 结构因素 使用条件
电渣 焊
电 子
束 焊
气焊
电阻 焊
纯铝
B
D
D
A
D AB
A
非热处理强 非 化铝合金
B
D
铁
金 热处理强化
属
铝合金
B
D
材
镁合金
D
D
料
钛合金
D
D
D
A
D AB
A
D
A
D AB
A
D
A
D BC
A
D
A
D AD
A
铜合金
B
D
C
A
D BB
C
注：A--通常采用，B--有时采用，C--很少采用，D--不采用
第二节 金属材料焊接性的评定方法
B
A
A
BBΒιβλιοθήκη BBDA
D
A
A
B
A
A
B
A
B
A
A
B
A
A
A
A
电渣 焊
电子 束焊
气焊
电阻焊
A
AA
A
B
AA
A
B
AA
D
B
DB
D
B
AB
D
B
AB
D
C
AB
C
C
AB
A
C
AB
A
注：A--通常采用，B--有时采用，C--很少采用，D--不采用
表1 常用金属材料焊接难易程度（续）
金属及合金
焊条 电弧
焊
埋弧焊
CO2气体 保护焊
氩弧 焊
➢ 能力知识点二 常用焊接性分析与评定方法
1．碳当量法 2．焊接冷裂纹敏感指数法 3．利用金属材料的物理性能分析 4．利用金属材料的化学性能分析 5．利用合金相图或SHCCT（CCT）图分析
➢ 以上均为间接法
➢ 1．碳当量法
在钢材所含有的各种元素中，碳对冷裂敏感性 的影响最显著，因此将钢中各种元素都按相当 于若干含碳量折合并叠加起来即为“碳当量”， 并以此来判断钢材的淬硬倾向和冷裂敏感性， 进而推断钢材的焊接性。
➢ 第一节 金属材料的焊接性 ➢ 第二节 金属材料焊接性评定方法
第一节 金属材料的焊接性
➢ 能力知识点一 金属材料焊接性的概念
金属材料焊接性根据GB/T3375-1994《焊接术 语》的定义：“金属材料在限定的施工条件下 焊接成规定设计要求的构件，并满足预定服役 要求的能力”。
15 (%)
日本工业标准（JIS）规定
Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+ Mo/4+V/14 (%)
美国焊接学会（AWS）推荐 Ceq(AWS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/ 5+Mo/4+Cu/13+P/2 (%)
调质低合金高强度钢
R b
=500～1000MPa
预热温度（℃）
不预热 75 100 150
➢ 使用美国焊接学会推荐的Ceq(AWS)：应根据 Ceq(AWS) 值再结合焊件厚度，先从图1查出该钢 种焊接性的优劣等级，再根据表6确定出其焊接的
化学成分wc≤0.20%、wsi≤0.55%、
wMn≤1.5%、wCu≤0.5%、wNi≤2.5%、
wCr≤1.25%、
wMo≤0.7%、wV≤0.1%、wB≤0.006%
碳钢和低合金高强钢 化学成分wc＜0.6%、 wMn＜1.6%、wNi＜3.3%、wCr＜1.0%、 wMo＜0.6%、wCu=0.5%～1%、 wP=0.05%～0.15%
➢ 使用国际焊接学会（IIW）推荐的CE：对板 厚小于20mm的钢材，
当CE<0.4%时，钢材的淬硬倾向不大，焊接性 良好，焊前不需预热；
当CE=0.4～0.6%时，钢材易于淬硬，焊接性 较差，焊接时必须预热才能防止裂纹，随着板 厚及碳当量的增加，预热温度也相应提高；
当CE＞0.6%时，钢材淬硬倾向很大，焊接性 差，焊接时必须采用严格的工艺措施如预热、 后热、缓冷等，以防止产生裂纹。
实际产品结构运行的服役试验 压力容器的爆破试验
用碳当量推测焊接性
焊缝及接头的常规力学性能试
裂纹敏感指数及临界应力 验
为判据
焊缝及接头的低温脆性试验
间接法
连续冷却组织转变图 断口分析及相组织分析
焊缝及接头的断裂韧性试验 焊缝及接头高温性能试验
焊接热影响区最高硬度 焊缝及接头耐蚀性、耐磨性及
应力腐蚀开裂试验
优质焊接接头应具备的两个条件：一是接头中 不允许存在超过质量标准规定的缺陷；二是要 具有预期的使用性能。
金属材料焊接性是指金属材料对焊接加工的适 应性，它包括工艺焊接性和使用焊接性。
➢ 1．工艺焊接性
工艺焊接性是指金属材料对各种焊接方法的适 应能力，也就是在一定的焊接工艺条件下能否 获得符合要求的优质焊接接头的能力。
焊接性不是金属固有的属性 常用金属材料焊接难易程度见表1
表1 常用金属材料焊接难易程度
金属及合金
非合 金钢
铸铁 低合 金钢
不 锈 钢
低碳钢 中碳钢 高碳钢 灰铸铁
锰钢 铬钒钢
马氏体不锈 钢
铁素体不锈 钢
奥氏体不锈 钢
焊条 电弧 焊
A A A A A A
A
A
A
埋弧焊
CO2气体 保护焊
氩弧 焊
A
A
➢ 使用日本工业标准（JIS）规定的Ceq(JIS)：对板厚 小于20mm的钢材和采用焊条电弧焊时，对于强 度等级不同钢材规定了不产生裂纹的临界值和相
应的预热措施，见表5
表5 钢材强度级别与碳当量和预热温度的关系
钢材强度级别 （σb/MPa）
500
600
700
800
Ceq(JIS)（%）临界值
0.46 0.52 0.52 0.62
目前应用的碳当量计算公式：国际焊接学会 （IIW）推荐的CE、日本工业标准（JIS）规定 和美国焊接学会推荐的 Ceq。
碳当量计算公式和应用范围见表4
表4 碳当量计算公式和应用范围
碳当量计算公式
适用范围
国际焊接学会（IIW）推荐
中高强度的非调质低合金高强度钢
CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/ wc≥0.18% σb=500～900Mpa
➢ 能力知识点一 金属材料焊接性的评定内容
1．焊缝金属抵抗热裂纹的能力 2．焊缝及热影响区金属抵抗冷裂纹的能力 3．焊接接头抵抗脆性断裂的能力 4．焊接接头的使用性能
➢ 能力知识点二 金属材料焊接性评定及试验 方法（表3）
表3 金属材料焊接性评定及试验方法
工艺焊接性
使用焊接性
焊接热裂纹试验 焊接冷裂纹试验 直接法 消除应力裂纹试验 层状撕裂试验 焊接气孔敏感性试验
它不是金属材料本身所固有的性能，但取决于 金属的成分和性能，并且随着焊接方法、焊接 材料和工艺措施的发展而变化。
➢ 2．使用焊接性
使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足技术 条件中所规定的使用性能的能力。它取决于焊 接结构所满足的技术条件规定的各种性能。
➢ 能力知识点二 金属材料焊接性的影响因素 材料因素 工艺因素 结构因素 使用条件
电渣 焊
电 子
束 焊
气焊
电阻 焊
纯铝
B
D
D
A
D AB
A
非热处理强 非 化铝合金
B
D
铁
金 热处理强化
属
铝合金
B
D
材
镁合金
D
D
料
钛合金
D
D
D
A
D AB
A
D
A
D AB
A
D
A
D BC
A
D
A
D AD
A
铜合金
B
D
C
A
D BB
C
注：A--通常采用，B--有时采用，C--很少采用，D--不采用
第二节 金属材料焊接性的评定方法
B
A
A
BBΒιβλιοθήκη BBDA
D
A
A
B
A
A
B
A
B
A
A
B
A
A
A
A
电渣 焊
电子 束焊
气焊
电阻焊
A
AA
A
B
AA
A
B
AA
D
B
DB
D
B
AB
D
B
AB
D
C
AB
C
C
AB
A
C
AB
A
注：A--通常采用，B--有时采用，C--很少采用，D--不采用
表1 常用金属材料焊接难易程度（续）
金属及合金
焊条 电弧
焊
埋弧焊
CO2气体 保护焊
氩弧 焊
➢ 能力知识点二 常用焊接性分析与评定方法
1．碳当量法 2．焊接冷裂纹敏感指数法 3．利用金属材料的物理性能分析 4．利用金属材料的化学性能分析 5．利用合金相图或SHCCT（CCT）图分析
➢ 以上均为间接法
➢ 1．碳当量法
在钢材所含有的各种元素中，碳对冷裂敏感性 的影响最显著，因此将钢中各种元素都按相当 于若干含碳量折合并叠加起来即为“碳当量”， 并以此来判断钢材的淬硬倾向和冷裂敏感性， 进而推断钢材的焊接性。