金属的焊接性能

金属材料的焊接性能（2014.2.27）摘要：对各种常用金属材料的焊接性能进行研究，通过参考各类焊接丛书及焊接前辈多年的经验总结，对常用金属材料的焊接工艺可行性起指导作用。

关键词：碳当量；焊接性；焊接工艺参数；焊接接头1 前言随着中国特种设备制造业的不断发展，我们在制造产品时所用到的金属材料种类也在不断增加，相应地所必须掌握的各种金属材料的焊接性能也在不断研究和更新中，为了实际产品制造的焊接质量，熟悉金属材料的焊接性能，以制定正确的焊接工艺参数，从而获得优良的焊接接头起到至关重要的指导作用。

2 金属材料的焊接性能2.1 金属材料焊接性的定义及其影响因素2.1.1 金属材料焊接性的定义金属材料的焊接性是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的能力。

一种金属，如果能用较多普通又简便的焊接工艺获得优良的焊接接头，则认为这种金属具有良好的焊接性能金属材料焊接性一般分为工艺焊接性和使用焊接性两个方面。

工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优良，无缺陷焊接接头的能力。

它不是金属固有的性质，而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行的评定。

所以金属材料的工艺焊接性与焊接过程密切相关。

使用焊接性是指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。

使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计上提出的技术要求。

通常包括力学性能、抗低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。

例如我们常用的S30403，S31603不锈钢就具有优良的耐蚀性能，16MnDR，09MnNiDR低温钢也有具备良好的抗低温韧性性能。

从理论上，凡是在熔化状态下相互能形成固熔体或共晶的两种金属或合金，原则上都可以实现焊接，即具有所谓原则焊接性，又叫物理焊接性，然而，这种原则焊接性仅仅为材料实现焊接提供依据，并不等于该材料用任何焊接方法，都能获得满足使用性能要求的优质焊接接头。

常用金属材料的焊接性焊接是指将两个或多个金属材料通过加热或施加压力等方式连接在一起的工艺。

常用的金属材料包括钢铁、铝、铜、镍、钛等。

这些金属材料在焊接时拥有不同的特性和焊接性能。

下面将针对常见金属材料的焊接性进行详细介绍。

1.钢铁焊接性钢铁是最常见的金属材料之一，其焊接性能较好。

在钢铁焊接中常用的方法包括电弧焊、气焊、激光焊等。

其中，电弧焊是最常见的焊接方法，在焊接钢铁时通常使用熔化电极和熔化极性相同的焊条。

钢铁的焊接性能取决于其成分、组织结构以及焊接方法等因素。

2.铝焊接性铝是一种常见的轻金属，其焊接性能较差。

由于铝的氧化膜容易形成，这会降低焊接接头的强度和质量。

为了提高铝的焊接性能，可以采用预处理、焊接保护气体等方法。

常见的铝焊接方法有气焊、TIG焊等。

在气焊中需要使用钡剂等预处理剂来清除氧化膜，而TIG焊则可以通过惰性气体的保护来减少氧化膜的生成。

3.铜焊接性铜是一种良好的导电材料，其焊接性能较好。

常见的铜焊接方法有气焊、TIG焊、电弧焊等。

在铜焊接中，氧化膜的清除很重要，可以使用钝化剂等预处理剂来清除氧化膜。

TIG焊和电弧焊是常用的铜焊接方法，可以通过选择合适的焊接材料和控制焊接参数来获得理想的焊接接头。

4.镍焊接性镍是一种耐腐蚀性较好的金属材料，其焊接性能较好。

常见的镍焊接方法有电弧焊、TIG焊等。

镍焊接时，需要注意选择合适的焊接材料和适当的焊接参数来获得理想的焊接接头。

在镍焊接中，尤其需要注意焊接电缆和接地端之间的电气连接，以避免电弧腐蚀。

5.钛焊接性钛是一种重要的结构材料，其焊接性能较好。

常用的钛焊接方法有电弧焊、激光焊等。

在钛焊接中，需要注意选择合适的焊接材料和适当的焊接参数，以避免产生气泡和裂纹等缺陷。

此外，钛焊接还需要进行保护气体的控制，以避免氧化等不良影响。

综上所述，常用金属材料的焊接性能因成分、组织结构以及焊接方法等因素的不同而有所差异。

了解和掌握这些材料的焊接性能对于实际应用和工程设计具有重要意义，能够确保焊接接头的质量和可靠性。

金属的焊接性一、金属焊接性1.概念：金属焊接性就是金属是否能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。

含义：一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。

评价标准：如果某种金属采用简单的焊接工艺就可获得优质焊接接头并且具有良好的使用性能或满足技术条件的要求，就称其焊接性好；如果只有采用特殊的焊接工艺才能不出缺陷，或者焊接热过程会使接头热影响区性能显著变坏以至不能满足使用要求，则称其焊接性差。

2.影响焊接性的因素1）材料因素材料是指用于制造结构的金属材料及焊接所消耗的材料。

前者称为母材或基本金属，即被焊金属。

后者称为焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。

材料因素包括化学成分、冶炼轧制状态、热处理状态、组织状态和力学性能等。

其中化学成分(包括杂质的分布与含量)是主要的影响因素。

碳对钢的焊接性影响最大。

含碳量越高，焊接热影响区的淬硬倾向越大，焊接裂纹的敏感性越大。

也就是说，含碳量越高焊接性越差。

除碳外钢中的一些杂质如氧、硫、磷、氢、氮以及合金钢中常用的合金元素锰、铬、钴、铜、硅、钼、钛、铌、钒、硼等都不同程度地增加了钢的淬硬倾向使焊接性变差。

若焊接材料选择不当或成分不合格，焊接时也会出现裂纹、气孔等缺陷，甚至会使接头的强度、塑性、耐蚀性等使用性能变差。

2）设计因素设计因素是指焊接结构在使用中的安全性不但受到材料的影响而且在很大程度上还受到结构形式的影响。

例如结构刚度过大或过小，断面突然变化，焊接接头的缺口效应，过大的焊缝体积以及过于密集的焊缝数量，都会不同程度地引起应力集中，造成多向应力状态而使结构或焊接接头脆断敏感性增加。

3）工艺因素工艺因素包括施焊方法(如手工焊、埋弧焊、气体保护焊等)、焊接工艺(包括焊接规范参数、焊接材料、预热、后热、装配焊接顺序)和焊后热处理等。

在结构材料和焊接材料选择正确、结构设计合理的情况下工艺因素是对结构焊接质量起决定性作用的因素。

第三节 金属材料的焊接性1. 焊接性的概念—定焊接技术条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性称为金属材料的焊接性。

2．焊接性的评价1) 碳当量法碳当量是把钢中的合金元素(包括碳)的含量，按其作用换算成碳的相对含量。

国际焊接学会推荐的碳当量(CE)公式为：％）＋＋＋＋＋＋＝10015)Cu ()Ni (5)V ()Mo ()Cr (6)Mn ()C ([CE ⨯ωωωωωωω 式中，ω(C)、ω(Mn)等－碳、锰等相应成分的质量分数(%)。

当CE<0.4％时，钢材的塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。

在一般的焊接技术条件下，焊接接头不会产生裂纹，但对厚大件或在低温下焊接，应考虑预热；当CE 在0.4～0.6％时，钢材的塑性下降，淬硬倾向逐渐增加，焊接性较差。

焊前工件需适当预热，焊后注意缓冷，才能防止裂纹；当CE>0.6％时，钢材的塑性变差。

淬硬倾向和冷裂倾向大，焊接性更差。

工件必须预热到较高的温度，要采取减少焊接应力和防止开裂的技术措施，焊后还要进行适当的热处理。

2)冷裂纹敏感系数法 冷裂纹敏感系数的其计算式为：％＋＋＋＋＋＋＝100]60060]H [)B (510)V (15)Mo (60)Ni (20)Cu ()Mn ()Cr (30)Si ()C ([⨯++++h P W ωωωωωωωωω式中P W －冷裂纹敏感系数；h －板厚；[H]－100g 焊缝金属扩散氢的含量(mL)。

冷裂纹敏感系数越大，则产生冷裂纹的可能性越大，焊接性越差。

3．低碳钢的焊接低碳钢的CE 小于0.4％，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，焊接性良好。

4．中、高碳钢的焊接中碳钢的CE 一般为0.4％～0.6％，随着CE 的增加，焊接性能逐渐变差。

高碳钢的CE 一般大于0.6％，焊接性能更差，这类钢的焊接—般只用于修补工作。

为了保证中、高碳钢焊件焊后不产生裂纹，并具有良好的力学性能，通常采取以下技术措施：1)焊前预热、焊后缓冷 焊前预热和焊后缓冷的主要目的是减小焊接前后的温差，降低冷却速度，减少焊接应力，从而防止焊接裂纹的产生。

各种材料的焊接性能焊接是一种将两个或更多的材料连接在一起的工艺。

焊接性能是指材料在焊接过程中的抗热裂纹、焊接接头的强度、抗脆性、耐腐蚀性等方面的表现。

各种材料的焊接性能有相应的特点。

金属材料是最常见的焊接材料之一、常见的金属材料包括钢铁、铝合金、铜合金、镍合金等。

这些材料具有良好的可焊性，通过适当的焊接工艺和焊接材料的选择，可以得到较高的焊接接头强度。

其中，钢铁是最常见的焊接材料，焊接性能较好，可用多种焊接方法进行焊接，例如电弧焊、气体保护焊等。

铝合金和铜合金由于具有良好的导电性和导热性，在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用，这些材料的焊接性能对接头质量和工件整体性能影响较大。

镍合金具有优异的耐腐蚀性和高温强度，广泛用于航空发动机、核反应堆等领域，其焊接性能对材料的使用寿命和安全性有重要影响。

非金属材料如陶瓷、塑料、纤维等也有一定的焊接性能。

陶瓷一般以粘结剂形式焊接，焊接强度较低，常用于压电陶瓷和绝缘陶瓷制品的焊接。

塑料材料的焊接主要采用热焊和超声波焊接等方法，焊接强度较高，广泛应用于塑料管道、汽车内饰等领域。

纤维材料的焊接主要是指碳纤维、玻璃纤维等复合材料的焊接，一般采用粘合剂或热焊接的方法，焊接性能一般较好。

无机非金属材料如玻璃、石墨等的焊接性能较差。

玻璃的焊接需要采用特殊的焊接工艺，焊接接头强度低，且易发生热裂纹。

石墨材料是具有良好导电和导热性能的材料，但其本身结构特殊，焊接性能较差。

总体而言，各种材料的焊接性能受材料本身性质、焊接工艺和焊接材料等因素的影响。

为了获得良好的焊接性能，需根据具体材料的特点选择合适的焊接方法和焊接材料，并严格控制焊接工艺参数，以确保焊接接头的质量和性能。

金属材料的焊接性一、焊接性的概念焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性。

主要指在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。

它包括两个方面的内容，其一是接合性能：即在一定焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性；其二是指使用性能：即在一定焊接工艺条件下，一定金属的焊接接头对使用要求的适应性。

金属的焊接是一个复杂的物理和化学变化、反应的过程。

在焊接过程中焊接接头几乎出现所有的冶金现象，如熔化、结晶、蒸发、金属反应、熔渣与金属的反应、固态相变等；此外焊缝和热影响区各不同位置，由于加热、冷却、相变都是不均匀的。

这样就会造成很大的内应力和集中应力，甚至可以导致各种类型的裂纹或形成焊接接头的其它缺陷。

一般低碳钢焊接，不需要复杂的工艺措施就能获得良好的焊接质量，因而说低碳钢的焊接性良好。

但如果用同样的工艺焊接铸铁，则会出现裂纹、断裂等严重缺陷，得不到完好的焊接接头。

从这个意义上讲，铸铁的焊接性能差。

但是，在焊接铸铁时，如果使用适当的气焊丝和气焊熔剂(焊接材料)并采取相适应的焊接工艺，如高温预热、缓冷、锤击等工艺措施，就能获得满意的焊接接头。

由此可见，金属材料的焊接性不仅与母材本身的化学成分及性能有关，而且还与焊接材料、焊接工艺措施有关。

金属材料的焊接性包括接合、使用两方面的性能。

有时，完整的无缺陷的焊接接头并不一定具备满足要求的使用性能。

例如，镍钼不锈钢的焊接，比较容易获得接合性能良好的焊接接头，但如果焊接方法和工艺措旋不合适，则焊缝金属和焊接热影响区的抗腐蚀性就有可能达不到使用性能的要求，造成使用上的不合格。

总之，影响焊接性的因素包括：(一)母材、焊接材料母材和焊接材料(如气焊丝、气焊熔剂等)，它们直接影响焊接性，所以正确选用母材是保证焊接性良好的重要基础。

(二)焊接工艺对同一母材采用不同的工艺方法和措施，所表现的焊接性就不同。

例如，钛合金对氧、氮、氢极为敏感，用气焊和手工电弧焊很难实现焊接，而用氩弧焊或等离子孤焊则可以取得满意的效果。

金属材料焊接性金属材料的焊接性是指金属在焊接过程中的熔化和凝固特性，以及焊接接头的性能表现。

金属材料的焊接性对于焊接工艺和焊接质量有着重要的影响，因此深入了解金属材料的焊接性是非常必要的。

首先，金属材料的焊接性受到金属成分的影响。

不同种类的金属材料，其成分差异很大，这就导致了它们在焊接过程中的熔化温度、熔化范围、凝固行为等方面存在着差异。

例如，碳素钢、不锈钢、铝合金等金属材料的焊接性能都有所不同，需要根据其成分特点选择合适的焊接方法和工艺参数。

其次，金属材料的焊接性还受到晶粒结构和组织性能的影响。

晶粒的大小和形状、晶界的特性、金属的晶格缺陷等因素都会对金属材料的焊接性产生影响。

通常情况下，晶粒细小、均匀分布的金属材料具有较好的焊接性能，而晶粒粗大、不均匀分布的金属材料则会导致焊接接头的强度和韧性下降。

另外，金属材料的焊接性还受到热影响区的形成和性能变化的影响。

在焊接过程中，热输入会导致焊接接头周围的金属发生显著的组织和性能变化，形成热影响区。

热影响区的形成会导致金属材料的硬化、脆化、晶粒长大等现象，从而影响焊接接头的性能。

此外，金属材料的焊接性还受到应力和变形的影响。

在焊接过程中，由于热应力和冷却收缩引起的残余应力会导致焊接接头产生变形和裂纹，从而影响焊接接头的性能。

因此，在焊接过程中需要采取相应的措施，如预热、焊接顺序、后热处理等，以减小应力和变形对焊接接头性能的影响。

综上所述，金属材料的焊接性受到多种因素的影响，包括金属成分、晶粒结构、热影响区、应力和变形等。

了解金属材料的焊接性对于选择合适的焊接方法和工艺参数，保证焊接接头的质量具有重要意义。

因此，在实际的焊接生产中，需要根据金属材料的特性和焊接要求，合理选择焊接材料、焊接工艺和焊接控制措施，以确保焊接接头具有良好的性能表现。