材料焊接性第5章 有色金属的焊接[精]

车辆、船舶等结构。）

普通低合金结构钢：
σs<400MPa ω(C)<0.4% 低强度普通低合金结构钢： 16Mn、09Mn2Si 焊接性良好。 高强度普通低合金结构钢： σs>400MPa ω(C)<0.4%~0.5%
15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV 焊接性较差。
焊前预热（150~250 ℃ ），焊后缓冷；选用低氢型焊条； 焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。
3. 高碳钢的焊接
高碳钢：C>0.60% 问题
ω(C)>0.60%
焊接性差。
焊缝区易产生热裂纹 热影响区易产生冷裂纹
措施 与中碳钢类似，采用较高的温度的焊前预热 （250~350 ℃ ），焊后缓冷。
避免选用高碳钢作为焊接结构件。
焊补
合金结构钢的焊接
合金结构钢 机械制造用结构钢 （调质钢、渗碳钢） 普通低合金结构钢 （压力容器、锅炉、桥梁、
氩弧焊、气焊、钎焊、碳弧焊。
2. 冷焊法
焊前不预热或低温预热（400 ℃）的焊补方法。 ①钢芯铸铁焊条： 适用于非加工表面的焊补 ②石墨化铸铁焊条： 适用于较大灰口铸铁件的焊补 焊缝性能与母材基本相同，具有良好的加工性 焊条
③铜基铸铁焊条： 主要用于一般铸铁件的焊补
抗裂性好，可进行机械加工。 ④镍基铸铁焊条： 主要用于重要件加工表面的焊补 具有良好的抗裂性与加工性 ⑤高钒铸铁焊条： 主要用于一般铸铁件的焊补 可进行机械加工、塑性和抗裂较好。
焊接性
3）焊件化学成分
4）工艺参数
3. 焊接性的评定方法
1）实验法
2）碳当量估算法 C — 影响最显著 — 基本元素
其它元素 — 折合成碳的相当含量对焊接性的影响

► (四)焊接接头性能下降
► 1、主要表现：熔化焊过程中，由于晶粒严重长大以及合金元 素蒸发，烧损与杂质的渗入使焊接接头的力学性能、导电性 能和耐蚀性能下降。
► 1）塑性显著降低
► 2）导电性下降
► 3）耐蚀性能下降
► 2、改善措施：主要是控制杂质的含量，减少合金烧损，通过 合金化对焊缝进行变质处理等；其次尽量减少热作用，焊后 进行消除应力处理等。
► 薄铜件焊后要立即对焊缝两侧的热影响区进行锤击。
► 5mm以上的中厚板，需要加热至500～600℃后进行锤 击。锤击后将焊件加热至500～600℃，然后在水中急冷， 可提高接头的塑性和韧性。
► 黄铜应在焊后尽快在500℃左右退火。
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► 2．埋弧焊 ► 埋弧焊焊接铜及铜合金时，δ<20mm的焊件在不预热和不开坡口的条件
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► 三、铜及铜合金的焊接工艺要点 ► (一)焊接方法的选择 ► 选用原则，应该根据被焊材料的成分、厚度、结
构特点及使用性能要求综合考虑。 ► 从铜是在常用的焊接金属中导热性最好这一点考
虑，焊接铜及其合金是需要大功率、高能量密度 的焊接方法，热效率越高、能量越集中越好。 ► 不同厚度的材料对各种焊接方法有其适应性。
► ①气焊薄板时应采用左焊法，这有利于抑制晶粒长大。当焊 件厚度大于6mm时，则采用右焊法；
► ②焊炬运动要尽可能的快，每条焊缝不要随意中断焊接过程， 最好单道焊，一次焊完。
► ③焊接长焊缝时，焊前必须留有合适的收缩余量，并要先点 固后焊接，焊接时应采用分段退焊法，以减少变形。
► ④对受力或较重要的铜焊件，必须采取焊后锤击接头和热处 理工艺措施。
热性强，焊缝易生成粗大晶粒。这也会加剧热裂纹的生成。 ► 2、铜及铜合金的焊接可采取哪些措施，防止热裂纹？ ► 1)严格限制铜中杂质(氧、铋、铅、硫等)的含量。 ► 2)增强对焊缝的脱氧能力，通过焊丝加入硅、锰、磷等合金

金属材料的性能是指用来表征材料在给定外界条件下的 行为参量。通常所指金属材料的性能包括以下两个方面： （1）使用性能。使用性能是为了保证零件、工程构件或 工具等的正常工作，材料所应具备的性能。 包括物理性能(如熔点、导热性、热膨胀性等)、化学性 能(如耐腐蚀性、抗氧化性等)、力学性能等。金属材料的使 用性能决定了其应用范围、安全可靠性和使用寿命等。
第5章金属材料及热处理概论 （3）热膨胀性。金属在温度升高时体积膨胀的现象称 为热膨胀性，用线膨胀系数α表示，其单位是1／℃或1／K， 即温度每升高1℃，其单位长度的膨胀量。α值越大，金属的 尺寸或体积随温度变化而变化的程度就越大。
第5章金属材料及热处理概论
2.金属材料的化学性能
金属材料的化学性能是指金属材料在室温或高温条件下
全性，因此必须同时考虑金属材料的冲击韧度。 目前，工程上一般用金属夏比冲击试验来测定金属材料 的冲击韧度值αk。 金属夏比冲击试验是先将被测的金属材料制成一定形状
和尺寸的试样(图5－1(a)为u形缺口冲击试样)，将其安放在冲
击试验机上，把具有一定重量G的摆锤提到h1高度后，使摆锤 自由下落(见图5－1(b))。
第5章金属材料及热处理概论 3）塑性 塑性是指金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致
破裂的能力。
许多零件或毛坯是通过塑性变形而成形的，要求材料有
较高的塑性，并且为防止零件工作时脆断，也要求材料有一
定的塑性。塑性也是金属材料的主要力学性能指标之一，常 用的塑性指标有断后伸长率δ 和断面收缩率ψ 。关于塑性
第5章金属材料及热处理概论 （2）收缩性。收缩性是指铸件在冷却凝固时，体积和线 性尺寸收缩的程度。收缩不利于金属铸造，它将使铸件产生
缩孔、缩松、变形等缺陷。

材料焊接性复习题1、影响焊接性的四大因素：（材料）、（设计）、（工艺）、(服役环境)。

2、焊接性实验的内容：（焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力）、（焊缝及热影响区抵抗产生冷裂纹的能力）、（焊接接头抗脆性断裂的能力）、（焊接接头的使用性能）。

3、直接模拟实验法：（斜Y坡口焊接裂纹实验法）、（插销实验）、（压板对接裂纹实验）、（可调拘束裂纹实验）。

间接实验法：（碳当量法）、（裂纹敏感性指数法）、（HAZ最高硬度法）。

4、不锈钢的焊接性主要问题有（晶间腐蚀）、（应力腐蚀）、（热裂纹）、（焊接接头的脆化）。

5、焊接性的评定原则（可比性）、（针对性）、（再现性）、（经济性）。

6、合金结构钢的强度用钢可以分为（热轧及正火钢）、（低碳调质钢）、（中碳调质钢）。

7、碳素钢的焊接性主要取决于（碳含量的高低），随着（碳含量）的增加，焊接性逐渐（变差）。

8、铜及铜合金的焊接性主要问题有：（焊缝成形能力差）、（焊缝及热影响区热裂倾向大）、（气孔倾向严重）、（接头性能下降）。

9、中碳钢的预热温度取决于碳当量、母材厚度、结构刚性、焊条类型和工艺方法。

通常35、45钢预热温度可为150～250℃。

刚性很大时，可将预热温度提高到250～400℃。

10、目前焊接铝合金的主要方法有：气焊、钨极氩弧焊（钨极脉冲氩弧焊）、熔化极氩弧焊。

11、铝及合金焊接时的主要问题？答：气孔问题，热裂纹，高强度铝合金接头强度，弱化问题，腐蚀问题。

1.简述用低碳钢焊条或镍基铸铁焊接材料焊接铸铁时，焊缝热裂纹情况和解决措施？答：用低碳钢焊条焊接灰铸铁时，即使采用小电流，第一层焊缝碳的质量分数仍高达0.7%-1.0%，含硫量也高，促进形成FeS 与Fe的低熔点共晶物，高的焊缝含碳量会增加热裂纹敏感性，导致形成焊缝底部热裂纹甚至宏观热裂纹。

用镍基焊接材料焊接铸铁时，由于铸铁母材中含有较多的S P等杂质，熔入镍基奥氏体焊缝金属后，与奥氏体不锈钢焊接类似，容易形成Ni-Ni3S2 Ni-Ni3P低熔点共晶，且镍基焊缝凝固后为较粗大的单相奥氏体柱状晶，凝固过程中容易使低熔点共晶在奥氏体晶间连续分布，促使热裂纹形成。