1、第四篇第四篇 焊接焊接1234第四篇第四篇 焊接焊接第四篇第四篇 焊接焊接 优点：优点： 连接性能好：焊接接头的机械性能连接性能好：焊接接头的机械性能(强度、塑性强度、塑性)、耐高、耐高 温、低温、高压性能和导电性、耐腐蚀性、耐磨性、温、低温、高压性能和导电性、耐腐蚀性、耐磨性、 密封性等均可达到与母材性能一致。密封性等均可达到与母材性能一致。 省料、省工、成本低，生产率高，结构重量轻。简化省料、省工、成本低，生产率高，结构重量轻。简化 工艺，能以小拼大，被喻为神奇的工艺，能以小拼大，被喻为神奇的“钢铁裁缝钢铁裁缝”。不足之处：不足之处： 结构无可拆性。结构无可拆性。 焊接时局部加热，而产生焊
2、接残余应力和焊接变形。焊接时局部加热，而产生焊接残余应力和焊接变形。 焊接缺陷的隐避性，易导致焊接结构的意外破坏。焊接缺陷的隐避性，易导致焊接结构的意外破坏。第一章第一章 电弧焊电弧焊1.1焊接电弧焊接电弧n焊接电弧：是电极与工件焊接电弧：是电极与工件之间气体介质中长时间的之间气体介质中长时间的放电现象。放电现象。n一般情况下，电弧热量在一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占阳极区产生的较多，约占总热量的总热量的43%43%，阴极约，阴极约36%36%，弧柱约弧柱约21%21%。n温度：用钢焊条焊钢材时温度：用钢焊条焊钢材时 阳极区阳极区2600K2600K 阴极区阴极区2400K240
3、0K 电弧中心电弧中心60008000K60008000K1.1焊接电弧焊接电弧3. 直流电源焊接的两种接法直流电源焊接的两种接法 直流正接法：工件接电源正极，多用于焊厚板和高熔点金属；直流正接法：工件接电源正极，多用于焊厚板和高熔点金属； 直流反接法：工件接电源负极，用低氢型焊条，焊薄板或低直流反接法：工件接电源负极，用低氢型焊条，焊薄板或低 熔点金属时常用此接法。熔点金属时常用此接法。 交流电源无正、反接法。交流电源无正、反接法。 1.2 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能一、焊接工件上温度的变化与分布一、焊接工件上温度的变化与分布1. 距焊缝中心不同，受热最高温度不同。距焊缝中心不
4、同，受热最高温度不同。2. 各点到达最高温度的时间不同。各点到达最高温度的时间不同。3. 各点均经过冷各点均经过冷热热冷，相当于受到一次不同规范的热处理。冷，相当于受到一次不同规范的热处理。 因此，必然有相应的组织和性能的变化。因此，必然有相应的组织和性能的变化。焊缝区各点温度变化情况焊缝区各点温度变化情况 1.2 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能二、焊接接头的组织与性能二、焊接接头的组织与性能焊接接头：用焊接方法连接的接头称为焊接接头。焊接接头：用焊接方法连接的接头称为焊接接头。它包括：焊缝区；焊接热影响区它包括：焊缝区；焊接热影响区 1.2 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能
5、在焊接接头横截面上测量的焊缝金属在焊接接头横截面上测量的焊缝金属(焊缝表面和熔合线所包围的部分焊缝表面和熔合线所包围的部分)的区域。的区域。组织：组织：柱状的铸态组织（由铁素体和少量珠光体组成）；受电弧吹力柱状的铸态组织（由铁素体和少量珠光体组成）；受电弧吹力 和保护气体的吹动，柱状晶倾斜，晶粒有所细化。和保护气体的吹动，柱状晶倾斜，晶粒有所细化。焊缝具有成分偏析现象，焊接工艺或操作不当，可能出现气孔、焊缝具有成分偏析现象，焊接工艺或操作不当，可能出现气孔、 夹杂、裂缝、咬边等缺陷。夹杂、裂缝、咬边等缺陷。性能：性能：焊缝合金元素含量一般比母材高，合格焊缝的机械性能一般不低于母材。焊缝合金元素
6、含量一般比母材高，合格焊缝的机械性能一般不低于母材。1. 焊缝区焊缝区(TT液液) 1.2 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能熔合区熔合区(T固固T液液)n 焊接接头中焊缝向热影响区过焊接接头中焊缝向热影响区过 渡的区域。渡的区域。n 组织：过热的半熔化粗晶粒上组织：过热的半熔化粗晶粒上 联生的束状树枝晶组织。联生的束状树枝晶组织。n 性能：塑性、韧性差，是影响性能：塑性、韧性差，是影响 焊接接头性能的关键部焊接接头性能的关键部 位。位。焊接焊接(或热切割或热切割)过程中，材料因受热的影响过程中，材料因受热的影响(但未熔化但未熔化)发生金相组织和性能发生金相组织和性能变化的区域。变化的区
7、域。 1.2 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能过热区：过热区：n 温度高于温度高于AC3温度以上温度以上100-200。n 组织：晶粒产生急剧长大，过热组织。组织：晶粒产生急剧长大，过热组织。n 性能：塑性韧性性能：塑性韧性, 对于易淬硬钢材，危害更大。接头中对于易淬硬钢材，危害更大。接头中 性能较差。性能较差。 1.2 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能正火区：正火区：n 温度高于温度高于AC1至至AC3温度以上温度以上100-200。n 组织：发生重结晶，组织：发生重结晶， 晶粒细化，正火组织（晶粒细化，正火组织（P和和F）n 性能：机械性能提高。性能：机械性能提高。 1.2
8、 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能部分相变区：部分相变区：n 温度在温度在AC1-AC3温度之间温度之间n 组织：部分相变组织：部分相变 （F、P）晶粒不均（部分）晶粒不均（部分F和和P重结晶成重结晶成 为较细晶粒，未转变的为较细晶粒，未转变的F长大）长大）n 性能：稍差性能：稍差 1.2 焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能 对焊缝渗透合金，加强脱氧、脱硫、脱磷；加强对焊缝渗透合金，加强脱氧、脱硫、脱磷；加强 对焊缝的保护。对焊缝的保护。 选择焊接方法，控制焊接加热温度和加热时间，选择焊接方法，控制焊接加热温度和加热时间， 尽量减小热影响区宽度。尽量减小热影响区宽度。 焊后热处理
9、，消除内应力和淬硬组织，细化晶粒焊后热处理，消除内应力和淬硬组织，细化晶粒。三、改善焊接接头组织性能的措施三、改善焊接接头组织性能的措施1.3焊接应力与变形焊接应力与变形1、产生过程、产生过程1.3焊接应力与变形焊接应力与变形2、焊接变形的基本形式、焊接变形的基本形式1.3焊接应力与变形焊接应力与变形2、焊接变形的基本形式、焊接变形的基本形式1.3焊接应力与变形焊接应力与变形采用合理焊接顺序采用合理焊接顺序1.3焊接应力与变形焊接应力与变形采取反变形法防止角变形采取反变形法防止角变形1.3焊接应力与变形焊接应力与变形采用刚性固定法采用刚性固定法(只适用于塑性好的结构只适用于塑性好的结构)刚性固
10、定焊接刚性固定焊接1.3焊接应力与变形焊接应力与变形3. 变形矫正处理变形矫正处理火焰矫正法火焰矫正法1.3焊接应力与变形焊接应力与变形机械矫正法机械矫正法1.4 焊条电弧焊焊条电弧焊 焊条电弧焊（即手工电弧焊）适焊条电弧焊（即手工电弧焊）适于高强度钢、铸钢、铸铁、和非于高强度钢、铸钢、铸铁、和非铁合金，其焊接接头可与工件的铁合金，其焊接接头可与工件的强度相近，是焊接生产中应用最强度相近，是焊接生产中应用最广泛的焊接方法。广泛的焊接方法。一、焊条电弧焊的焊接过程一、焊条电弧焊的焊接过程电弧在工件和焊条之间燃烧，产电弧在工件和焊条之间燃烧，产生高温，电弧热使工件、焊芯同生高温，电弧热使工件、焊芯
11、同时熔化，形成熔池。同时药皮熔时熔化，形成熔池。同时药皮熔化和分解。化和分解。 药皮熔化药皮熔化进入熔池发生反进入熔池发生反应应形成熔渣形成熔渣保护熔化金属。保护熔化金属。 药皮分解药皮分解CO2,CO,H2等等气体气体围绕在电弧周围围绕在电弧周围保护熔保护熔化金属化金属1.4焊条电弧焊焊条电弧焊1.4焊条电弧焊焊条电弧焊药皮的作用药皮的作用 改善焊接工艺性能：改善焊接工艺性能： 易引弧、稳弧，减小飞溅，使焊缝成形美观；易引弧、稳弧，减小飞溅，使焊缝成形美观； 机械保护作用：机械保护作用： 气体、熔渣隔离空气，保护熔液和熔池金属；气体、熔渣隔离空气，保护熔液和熔池金属； 冶金处理作用：冶金处理
12、作用： 药皮中的某些元素可起到渗合金、脱氧、脱硫、去氢作用。药皮中的某些元素可起到渗合金、脱氧、脱硫、去氢作用。1.4焊条电弧焊焊条电弧焊3.电焊条种类、型号电焊条种类、型号国产电焊条按化学成分（焊芯）分为七大类：国产电焊条按化学成分（焊芯）分为七大类： 碳钢焊条；碳钢焊条； 低合金钢焊条；低合金钢焊条； 不锈钢焊条；不锈钢焊条； 铸铁焊条；铸铁焊条； 铝及铝合金焊条；铝及铝合金焊条； 铜及铜合金焊条；铜及铜合金焊条； 堆焊焊条；堆焊焊条；1.4焊条电弧焊焊条电弧焊焊条型号牌号药皮类型焊接电源焊接位置用途E4303J422钛钙型 交流或直流全位置焊接用于较重要的低碳钢及强度等级较低的低合金钢，
13、如09Mn2等。J422GM适于海上平台、船舶、工程机械等表面装饰焊缝的焊接J422Fe适于较重要的低碳钢结构焊接E5016J506低氢钾型 交流或直流全位置焊接用于中碳钢和低合金钢的焊接如：16Mn，9Mn2Si。1.4焊条电弧焊焊条电弧焊焊条型号牌号药皮类型焊接电源焊接位置用途E4303J422钛钙型 交流或直流全位置焊接用于较重要的低碳钢及强度等级较低的低合金钢，如09Mn2等。J422GM适于海上平台、船舶、工程机械等表面装饰焊缝的焊接J422Fe适于较重要的低碳钢结构焊接E5016J506低氢钾型 交流或直流全位置焊接用于中碳钢和低合金钢的焊接如：16Mn，9Mn2Si。1.4焊条电
14、弧焊焊条电弧焊(E4303)1.4焊条电弧焊焊条电弧焊J (J422)1.4焊条电弧焊焊条电弧焊焊条按熔渣性质分：焊条按熔渣性质分：1.4焊条电弧焊焊条电弧焊1.5埋弧焊埋弧焊1焊接工艺过程焊接工艺过程 用颗粒状焊剂取代焊条药皮用颗粒状焊剂取代焊条药皮; 用连续自动送进的焊丝取代焊芯用连续自动送进的焊丝取代焊芯; 用自动焊机取代焊工的手工操作。用自动焊机取代焊工的手工操作。1.5埋弧焊埋弧焊二、埋弧焊特点 n生产率高 电流大可使生产率提高；更换焊丝的时间较节约。n焊接质量高而稳定 电弧区保护严密，熔池保持液态时间较长，冶金过程进行较完善焊接参数能自动控制。n节省金属材料 因熔池较大，2025m
15、m以下的工件可不开坡口进行焊接。n改善了劳动条件 看不见弧光，烟雾很少，可改善了劳动条件 看不见弧光，烟雾很少，可进行自动焊接。n设备费用较贵，工艺装备较复杂。只适于焊接长的直线焊缝，较大直径环形和纵向焊缝。厚板为主，薄板焊接受到限制。 1.5埋弧焊埋弧焊1.5埋弧焊埋弧焊1.61.6气体保护焊气体保护焊一、氩弧焊 氩弧焊以氩气作保护气体的电弧焊，焊接质量较高。 按所用的电极不同，氩弧焊可分为不熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。 1. 不熔化极氩弧焊：铈钨棒作电极，只适 于厚度6mm以下工件。焊接3mm以下薄 件时，常用卷边直接焊接。焊接较厚工 件时，需添加填充金属。焊接钢材时， 多用直流正接以
16、减少钨极的烧损。焊接 铝、镁及其合金时则希望用直流反接或 交流电源。 2.熔化极氩弧焊： 以连续送进的焊丝作为 电极进行焊接。此时可用较大电流焊接 厚度25mm以下工件。 对氩气要求纯度99.7以上，焊前必须把接头表面清理干净。二、二氧化碳气体保护焊 以CO2 作为保护气体的电弧焊。焊丝作 电极，焊丝的送进靠送丝机构实现。 特点 1.成本低 CO2的价格低。 2.生产率高 焊丝的送进是机械化或自动化； 电流密度大，电弧热量集中， 故焊接速度较快；焊后无渣壳， 节约了清理时间。 3.操作性能好 明弧焊接，易于观察。 适于各种位置的焊接。 4.质量较好 焊接热影响区较小，变形和产生裂纹的倾向小。
17、5.飞溅较严重，焊缝不够光滑，易有气孔。 主要用于30mm以下低碳钢、部分低合金钢焊件，尤其适宜薄板。1.6气体保护气体保护焊焊2.1电阻焊电阻焊 用两柱状电极压紧工件用两柱状电极压紧工件通电通电接触面发生点接触面发生点状熔化状熔化(熔核熔核)断电，在压力下完成一个焊点的结断电，在压力下完成一个焊点的结晶过程。多用于薄板的非密封性连接。晶过程。多用于薄板的非密封性连接。1点焊点焊分流现象：分流现象：一个点焊好后，焊另一个点，有一部分电流流经已焊好的点处，称为分流现象。接质量的主要因素有焊接电流、通电 时间、电极压力及工件表面清理情况等。 工件越厚，焊件导电性越好分流现象越 严重影响焊接质量。所
18、以点焊有焊点间最小距离限制。2.1电阻焊电阻焊 点焊焊接规范有硬规范和软规范。硬规范指在较短点焊焊接规范有硬规范和软规范。硬规范指在较短 时间内通以大电流的规范，生产率高，焊件变变形时间内通以大电流的规范，生产率高，焊件变变形 小适合焊接导热性能较好的金属。软规范是指在较小适合焊接导热性能较好的金属。软规范是指在较 长的时间内通以较小的电流。生产率较低，适合焊长的时间内通以较小的电流。生产率较低，适合焊 接有淬硬倾向的金属。接有淬硬倾向的金属。 电极压力应选择适当，压力大时，可消除熔核凝固电极压力应选择适当，压力大时，可消除熔核凝固 时可能产生的缩松缩孔，但电极和工件间的接触电时可能产生的缩松
19、缩孔，但电极和工件间的接触电 阻减小，影响电阻热。阻减小，影响电阻热。 工件表面状态对焊接质量影响很大，可对工件进行工件表面状态对焊接质量影响很大，可对工件进行 酸洗、喷砂或打磨处理。酸洗、喷砂或打磨处理。 点焊主要适于厚度为点焊主要适于厚度为4mm以下的以下的 薄板、冲压结构薄板、冲压结构 以及线材的焊接。每次焊一个或多个点。以及线材的焊接。每次焊一个或多个点。 2.1电阻焊电阻焊2.1电阻焊电阻焊二、缝焊二、缝焊 缝焊和点焊过程相似，只是用旋转的缝焊和点焊过程相似，只是用旋转的 圆盘状滚动电极圆盘状滚动电极 代替柱状电极。盘状代替柱状电极。盘状 电极压紧焊件并滚动，同时也带动焊电极压紧焊件
20、并滚动，同时也带动焊 件向前移动配合断续通电，形成连续件向前移动配合断续通电，形成连续 重叠的焊缝。焊点相互重叠重叠的焊缝。焊点相互重叠50以上，以上， 密封性好主要用于要求密封性好的薄密封性好主要用于要求密封性好的薄 壁结构。缝焊只适用于壁结构。缝焊只适用于3mm以下的薄以下的薄 壁结构。壁结构。2.1电阻焊电阻焊1）电阻对焊）电阻对焊 将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用强电 流通过接头时产生的电阻热，将金属加热至塑性状态，然后 迅速施加顶锻力完成焊接的方法。 特点：特点：接头性能较差，多用于对接头强度和质量要求不很高，直径小于20mm的棒料、管材、门窗等构件的焊接。3对焊对焊2.
21、闪光对焊闪光对焊 将两工件稍加清理后夹在电极钳口内，轻微接触，因工件表面不平，使某些点接触，通以电流，接触点的金属被迅速加热熔化，甚至蒸发，液体金属发生爆破，形成闪光，保持一定时间，迅速对焊件施加顶锻力，并切断电源焊件在压力作用下产生塑性变形而焊在一起。对焊质量好，强度 高，闪光火化以玷污其他设备与环境。接头处焊后有毛刺需清理。闪光对焊常用于重要工件的焊接，可焊相同金属，也可焊异种金属，被焊工件小到0.01mm的金属丝，也可焊端面大到20000mm2的金属棒和金属型材。焊件断面应尽量相同，圆棒直径、方钢边长和管子壁厚之差均不应超过25。对焊主要用于刀具、管子、钢筋、钢轨、锚链等的焊接2.1电阻
22、焊电阻焊 2.2 摩擦焊摩擦焊 摩擦焊是利用焊件接触面的强烈摩擦产生的热摩擦焊是利用焊件接触面的强烈摩擦产生的热量，将焊件连接面快速加热到塑性状态，并在压力量，将焊件连接面快速加热到塑性状态，并在压力下形成接头的热压焊方法。下形成接头的热压焊方法。 2.2 摩擦焊摩擦焊 加热温度低，接头质量好； 焊接生产率高(1200件/h)，成本低(耗电为闪光焊的10 20%,焊接成本为CO2电弧焊的70%左右)； 能焊同种金属、异种金属及某些非金属材料； 焊接过程可控性好，质量稳定，焊件精度高； 劳动条件好，无弧光、烟尘、射线污染； 要求被焊工件至少应有一件是旋转体(如棒料、管材)； 摩擦焊设备的一次投资
23、大，适用于成批大量生产。1) 摩擦焊的特点摩擦焊的特点2) 摩擦焊的应用摩擦焊的应用 在各种回转体结构的焊接方法中，可逐步取代电弧焊、电 阻焊、闪光焊； 一些用熔焊、电阻焊不能焊的异种金属，可用摩擦焊焊接 (如铜铝摩擦焊等)。 2.2 摩擦焊摩擦焊 钎焊是采用熔点比母材低的金属作焊料，将焊件加热到高于焊料熔点，低钎焊是采用熔点比母材低的金属作焊料，将焊件加热到高于焊料熔点，低于母材熔点的温度，使焊料填充接头间隙，与母材产生相互扩散，冷却后实现于母材熔点的温度，使焊料填充接头间隙，与母材产生相互扩散，冷却后实现焊件连接的方法。焊件连接的方法。 2.3 钎焊钎焊 使用硬焊料进行的钎焊。常用的硬焊料
24、有：铜、银、镍、铝等焊使用硬焊料进行的钎焊。常用的硬焊料有：铜、银、镍、铝等焊料；其熔点料；其熔点450，接头强度可达，接头强度可达500MPa。主要用于受力较大，。主要用于受力较大，工作温度较高的工件焊接，如刀具、冰箱压缩机管道等。工作温度较高的工件焊接，如刀具、冰箱压缩机管道等。1硬钎焊硬钎焊 2.3 钎焊钎焊二、软钎焊二、软钎焊 钎料熔点在450以下，接头强度较低，一般不超过 70MPa。只用于焊接受力不大、工作温度较低的工件。 常用的钎料是锡铅合金，所以通常称锡焊。常用的焊 剂为松香或氯化锌溶液，加热方法有烙铁加热、火焰 加热电 阻加热、感应加热、炉内加热等。主要用于制 造精密仪表、电
25、器部件异种金属构件复杂薄板构件等。 钎焊一般不适于钢结构件、重载动载零件的焊接。 2.3 钎焊钎焊 加热温度低，焊接应力与变形小，焊件尺寸精确。加热温度低，焊接应力与变形小，焊件尺寸精确。 可焊多种金属和非金属可焊多种金属和非金属(如各种钢、铸铁、硬质合金、石如各种钢、铸铁、硬质合金、石 墨、陶瓷、玻璃等均可焊接墨、陶瓷、玻璃等均可焊接)。 可焊各种精密、微型复杂结构和封闭结构，多条焊缝可一可焊各种精密、微型复杂结构和封闭结构，多条焊缝可一 次焊成。次焊成。 接头强度较低，工作温度受焊料熔点的限制。对焊前清理，接头强度较低，工作温度受焊料熔点的限制。对焊前清理， 装配等准备工作的装配等准备工作
26、的要求高。要求高。5应用应用 机械、电器、仪器、仪表、电子真空器件、航空、机械、电器、仪器、仪表、电子真空器件、航空、 航天设备等。航天设备等。钎焊的特点钎焊的特点 2.3 钎焊钎焊 2.3 钎焊钎焊一、焊接性的概念 金属材料的焊接性是指被焊金属在采用一定的焊接方法，焊接材料、工艺参数及结构形式条件下获得优质焊接接头的难易程度。 焊接性不是一成不变的，同一种金属材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工艺，焊接性可有很大差别。 焊接性包括两个方面：一是工艺焊接性，二是使用焊接性 （接头使用中的可靠性）3.1 3.1 金属材料的焊接性金属材料的焊接性第3讲 常用金属材料的焊接与焊接结构设计一、焊
27、接性的概念 金属材料的焊接性是指被焊金属在采用一定的焊接方法，焊接材料、工艺参数及结构形式条件下获得优质焊接接头的难易程度。 焊接性不是一成不变的，同一种金属材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工艺，焊接性可有很大差别。 焊接性包括两个方面：一是工艺焊接性，二是使用焊接性 （接头使用中的可靠性）3.1 金属材料的焊接性二、钢材焊接性的估算方法 影响钢材焊接性的主要因素是化学成分，碳的影响最 为明显，其它元素影响可折合成碳的影响。 w(c)当量 w(c)+w(Mn)/6+(w(Cr)+w(Mo) +w(v)/5+W(ni)+w(Cu)/15() 式中各元素符号为钢中相应元素的质量百分数3.1
28、 金属材料的焊接性根据经验 w(c)当量0.4时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。一 般焊接工艺条件下，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。 w(c)当量0.40.6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，焊后要缓冷。要 采取一定的工艺措施才能防止裂纹。 w(c)0.6时， 钢材塑性较低，淬硬倾向明显，焊接性不好，焊前 必须预热到较高的温度，焊接时要采取减少焊接应 力和防止开 裂的工艺措施，焊后要进行适当的热 处理。注意: 当量法估算是粗略的，因为钢材的焊接性还受结构刚度、焊后应力条件、环境温度等因数影响，实际工作中根据实际
29、情况进行抗裂试验及焊接接头使用焊接性的试验。3.1 金属材料的焊接性一、低碳钢的焊接 低碳钢的含碳量0.25，其塑性好。一般没有淬硬倾向，对焊接过程不敏感，焊接性好。不需要采取特殊的工艺措施，除电渣焊外，通常在焊后不需要进行热处理。 厚度50mm的低碳钢结构，常用大电流多层焊，焊后应进行消除内应力退火。低温下焊接刚度较大的结构时，应焊前预热。 低碳钢应用最广泛的是焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。3.2 碳钢的焊接二、中、高碳钢的焊接 中碳钢含碳量在0.250.6之间。随着含碳量的增加，淬硬倾向越加明显，焊接性逐渐变差，生产中主要焊接各种中碳钢的铸件和锻件。 3.2 碳钢的焊接
30、中碳钢的焊接特点： 1.热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹； 中碳钢属淬火钢，热影响区金属被加热超过淬火温度区段时，受工件低温部分的迅速冷却作用，出现马氏体等淬硬组织。 2.焊缝金属产生热裂倾向大； 工件材料中的含C、S、P量远远高于焊芯，工件材料熔化后进入熔池使焊缝金属含碳量增加，塑性下降。再加上S、P等杂质存在焊缝及熔合区在相变前可能因内应力而产生裂纹，因此，焊前必须预热，同时减慢热影响区的冷却速度以免产生淬硬组织3.2 碳钢的焊接 中碳钢多用焊条电弧焊。厚件可采用电渣焊，焊后进行热处理。 焊条应采用抗裂性能较好的低氢焊条。要求焊缝和工件材料等强度时， 可选用E5016(J506)、E5015
31、(J507)、E6016-D1(J606)、E6015(J607) 焊条，不要求等强度时，可选用E4315（J427）型强度低些的焊条以提高焊缝的塑性。 无论用那种焊条，均应选用细焊条、小电流，开坡口 进行多层焊，以防止工件材料过多地进入焊缝，同时也可减小焊接热影响区的宽度。 高碳钢焊接特点与中碳钢相似，由于含碳量更高，焊接性变得更差，预热的温度更高，工艺措施更严格实际上，高碳钢的焊接只限于用焊条电弧焊进行修补工作3.2 碳钢的焊接3.3 3.3 合金结构钢的焊接合金结构钢的焊接n合金结构钢分为机械制造用合金结构钢和低合金结 构钢两大类。n 机械制造用合金结构钢用于焊接结构较少。如需焊 接，焊
32、接工艺措施与中碳钢基本相同。n 低合金结构钢焊接特点如下:1.热影响区的淬硬倾向热影响区的淬硬倾向 钢中含碳量及合金元素越多，钢材强度级别越高则焊后热影响区的淬硬钢中含碳量及合金元素越多，钢材强度级别越高则焊后热影响区的淬硬倾向越大。强度级别较大的低合金钢淬硬倾向增加，热影响区易产生马倾向越大。强度级别较大的低合金钢淬硬倾向增加，热影响区易产生马氏体组织，硬度明显增高，塑性韧性则下降。氏体组织，硬度明显增高，塑性韧性则下降。2.焊接接头的裂纹倾向焊接接头的裂纹倾向 随着钢材强度级别提高产生冷裂纹的倾向也加剧。影响冷裂纹的因素主随着钢材强度级别提高产生冷裂纹的倾向也加剧。影响冷裂纹的因素主要由三
33、方面：焊缝和热影响区的含氢量；焊接接头的应力大小。要由三方面：焊缝和热影响区的含氢量；焊接接头的应力大小。 我国低合金钢产生热裂纹的倾向不大。我国低合金钢产生热裂纹的倾向不大。 根据低合金钢的焊接特点，生产中采取以下措施进行焊接：1. 对于强度级别较低的钢材 在常温下与对待低碳钢一样。 在低温或大刚度、大厚度结构进行小焊脚、短焊缝焊接时应防止淬硬组织，要适当增大电流减慢焊接速度、选用抗裂性强的低氢焊条，必要时需预热。 对锅炉、受压容器等重要构件，当厚度大于20mm时，焊后必须退火，以消除应力。 2 .对于强度级别较高的低合金钢构件，焊前一般均需预热，焊接时，应调整焊接参数以控制热影响区的冷却速
34、度不宜过 快。焊后应进行热处理，以消除内应力。不能立即热处理 时，可先进行消氢处理，防止因氢引起的冷裂。 3.3 3.3 合金结构钢的焊接合金结构钢的焊接3.4 铸铁的补焊铸铁的焊接主要是补焊，有热焊预热到600700，冷焊预热在400以下。在满足工作性能要求的前提下，首先要考虑焊接性较好的材料。n低碳钢和含碳量小于0.4的低合金钢都有良好的焊接性，设计中应尽量选用；n含碳量大于0.4和碳当量大于0.4的合金钢，焊接性不好，设计时一般不宜选用。若必须选用，应在设计中和生产中采取必要的措施。n强度级别较低的低合金结构钢，焊接性能与低碳钢基本相同，而强度明显提高，应优先选用。n强度级别较高的低合金
35、结构钢，焊接性能稍差些，设计强度要求高的重要结构可以选用。n镇静钢脱氧完全，组织致密，质量较高，可选作重要的焊接结构。n沸腾钢含氧量较多组织成分不均匀，焊接时易产生裂纹。承受动载荷、在严寒下工作的重要构件等情况不宜选用。n异种金属焊接时，必须特别注意它们的焊接性及其差异。一般要求接头强度不低于被焊钢材中的强度较低者。n设计焊接结构时多用型材，以降低重量，减少焊缝，简化工艺。还可以选用铸钢件、锻件或冲压件来焊接。3.5 焊接结构件材料选择1、焊接结构工艺性尽量减少应力和变形3.6 焊接接头的工艺设计一、焊缝的布置1.焊缝布置应尽量分散.两条焊缝的间距一般要求大于三倍板厚 3.6 焊接接头的工艺设
36、计2.焊缝的位置应尽可能对称布置。焊后不会发生明显的变形。 3.焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置 4.焊缝应尽量避开机械加工面 图4-41 焊缝远离机械加工表面的设计5.焊缝位置应便于操作此外，焊缝应尽量放在平焊位置，尽可能避免仰焊缝，减少横焊焊缝，尽量使全部焊接部件，至少是主要部件能在焊接前一次装配点固。二、接头形式的选择与设计二、接头形式的选择与设计 1.焊接接头：用焊接方法连接的接头称为焊接接头。2.焊接接头的作用：连接作用，即把两焊件连接成一个整体；传力作用，即传递焊件所承受的载荷。 对接接头 搭接接头 角接接头 T型接头接头形式1. 坡口：根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽称为坡口。 2. 开坡口的目的：保证焊透 3.接头过渡形式
