金属学第五章课件.ppt

1、绪论第一章金属学基础第二章钢的热处理基础第三章常用金属材料第四章焊接冶金基础第五章焊 接 材 料第六章焊接冶金缺陷的产生与防止第五章焊 接 材 料 焊接材料是指在焊接时所消耗的各种材料的统称，包括焊条、焊丝、焊剂、气体、电极等。要制造出高质量的焊接结构，必须要有完善的设计、优质的焊接材料和熟练的操作技术，缺一不可。焊接材料对焊接质量的好坏具有举足轻重的作用。而焊接材料的品种繁多，性能与用途各异，其选用是否合理，不仅直接影响焊接接头的质量，还会影响焊接生产率、成本及焊工的劳动条件。因此，从事焊接技术工作的人员，必须对常用焊接材料的性能特点有比较全面的了解，才能在实际工作中做到合理选用，主动控制焊

2、缝金属的成分与性能，从而获得高质量的焊缝。第五章焊 接 材 料第一节焊条第二节焊丝第三节焊剂第四节焊接用气体第五节焊接材料的历史与发展第一节焊条 焊条是指涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极。它是由药皮与焊芯两部分组成。通常焊条引弧端有倒角，药皮被除去一部分，露出焊芯端头，有的焊条引弧端涂有黑色引弧剂，引弧更容易。不锈钢焊条夹持端端面涂有不同颜色，以便识别焊条型号。一般在靠近夹持端的药皮上印有焊条牌号。第一节焊条一、焊条的分类二、焊条的型号与牌号三、焊芯四、焊条药皮五、焊条的工艺性能六、焊条的冶金性能七、焊条的选用原则八、焊条的使用及保管一、焊条的分类1.按用途分类见表5-1(表中还列出焊条型号

3、按化学成分进行分类的方法以便于比较)。2.按焊条药皮熔化后熔渣特性分类(1)酸性焊条其药皮的成分主要是酸性氧化物(如SiO2、TiO2、FeO等)，施焊后熔渣呈酸性，药皮中含有机物为造气剂，焊接时产生保护气体。(2)碱性焊条药皮里含有多量碱性氧化物(如CaO、CaF2等)和铁合金，施焊后熔渣呈碱性。在药皮中用铁合金作脱氧剂。焊接时，CaCO3分解产生CO2作为保护气体。一、焊条的分类表5-1焊条按用途分类表5-2酸性焊条和碱性焊条性能对比一、焊条的分类3.按焊条药皮类型分类 由药皮类型可分为钛铁矿型、钛钙型、高纤维钠型、高纤维钾型、高钛钠型、高钛钾型、低氢钠型、低氢钾型、氧化铁型以及铁粉钛钙型

4、、铁粉氧化铁型和铁粉低氢型等焊条。4.按焊条性能分类 根据其特殊使用性能而制造的专用焊条，如超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、躺焊焊条、打底层焊条、高效铁粉焊条、防潮焊条、水下焊条、重力焊条等。二、焊条的型号与牌号1.焊条的型号 焊条的型号是在国家标准或国际权威组织的有关法规中根据焊条指标而明确规定的代号。型号内容所规定的焊条质量标准是生产、使用、管理及研究等有关单位必须遵照执行。如在GB/T 51171995和GB/T 51181995中规定的碳钢和低合金钢焊条型号就是根据熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置及焊接电流种类划分的，以字母E与后缀四位数字组成。二、焊条的型号与牌号表5-3

5、碳钢焊条(GB/T 51171995)二、焊条的型号与牌号表5-3碳钢焊条(GB/T 51171995)二、焊条的型号与牌号1.eps 碳钢焊条在第四位数字后附加“R”表示耐吸潮焊条；附加“M”表示耐吸潮和力学性能有特殊要求的焊条；附加“-1”表示对冲击性能有特殊要求的焊条。表5-4焊条牌号中第三位数字的含义二、焊条的型号与牌号2.焊条的牌号 焊条的牌号是根据焊条的主要用途及性能特点来命名的，一般可分为十大类。焊条牌号通常以一个代表用途的汉语拼音字母(或汉字)与三位数字表示，拼音字母(或汉字)表示焊条各类见表5-1，后面的三位数字中，前面两位数字表示熔敷金属的抗拉强度最低值，第三位数字表示药皮

6、类型及焊接电源，具体内容见表5-4，其中盐基型主要用于非铁金属焊条(如铝及铝合金焊条等)，石墨型主要用于铸铁焊条及个别堆焊焊条中。三、焊芯 焊芯(实芯焊丝)牌号编制方法：牌号第一个字母“H”表示焊接用钢；“H”后面的一位数字或两位数字表示含碳量，化学元素符号及后面的数字表示该元素大致含量的百分含量数值；化学元素含量小于1时，该元素化学符号后面的数字1省略；在结构钢焊丝牌号尾部标有“A”或“E”时，“A”表示为高级优质钢，含硫、磷量比普通钢低；“E”表示为特级钢，其硫、磷含量更低。三、焊芯表5-5焊条所用的焊芯种类表5-6低碳钢焊芯的化学成分(质量分数，%)由于焊芯的质量对焊条性能有很大的影响，

7、因此，必须特别注意焊芯的成分、材质、均匀性和加工状态等。焊接时，为了防止熔敷金属产生裂纹，要求严格控制对产生裂纹有很大影响的碳元素的含量，并尽可能降低硫、磷、硅等杂质的含量，以保证焊缝金属性能不低于母材金属。四、焊条药皮1.药皮的作用(1)稳定电弧焊条药皮中含有稳弧物质，使焊条在交流电或直流电的情况下都能容易引弧，稳定燃烧以及熄灭后的再引弧。(2)机械保护药皮，有利于焊缝中气体的逸出，并改善焊缝成形。(3)冶金处理药皮可减少氧、硫、磷等有害杂质，使焊缝金属获得符合要求的力学性能。(4)合金化渗合金甚至可获得性能与母材完全不同的焊缝金属，如在碳钢上堆焊不锈钢、高速钢等。(5)改善焊接工艺性能焊接

8、时，形成药皮套筒，使熔滴顺利向熔池过渡，减少飞溅和热量损失，提高生产率，可适应全位置焊接需要。2.焊条药皮的组成物(1)按原材料的来源分类大致可分为以下四类。1)矿物类。2)铁合金和纯金属粉类3)有机物类。4)化工产品类。(2)按照焊条药皮的组成物所起的作用分类可分为以下几类。1)稳弧剂。2)造渣剂。3)造气剂。4)脱氧剂。5)合金剂。6)稀释剂。7)增塑剂。8)粘结剂。四、焊条药皮表5-7各种药皮原材料的作用四、焊条药皮表5-7各种药皮原材料的作用四、焊条药皮表5-8铝及铝合金焊条牌号第一位数字的含义3.焊条药皮的类型(1)钢铁材料药皮类型根据药皮材料中主要成分不同，将焊条药皮类型划分如下。

9、1)钛铁矿型。2)钛钙型。3)高纤维钠型。4)高纤维钾型。5)高钛钠型。6)高钛钾型。7)低氢钠型。8)低氢钾型。9)氧化铁型。五、焊条的工艺性能 焊条的工艺性能是指焊条在使用和操作时的性能，主要包括电弧稳定性、焊缝成形情况、脱渣性、发尘量和飞溅大小等。它是衡量焊条质量的一个重要指标。1.焊接电弧的稳定性 焊接电弧的稳定性就是保持电弧持续而稳定燃烧的能力，保证焊接过程的顺利进行和良好的焊接质量。2.焊缝的成形性 良好的焊缝成形应该是表面波纹细致、美观、几何形状正确、焊缝余高适中，焊缝与母材间过渡平滑、无咬边等缺陷。3.各种焊接位置的适应性 几乎所有的焊条都能用于平焊，但有些焊条进行横焊、立焊或

10、仰焊就有困难。五、焊条的工艺性能表5-9常用药皮焊条工艺性比较4.脱渣性 脱渣性是指焊渣从焊缝表面脱落的难易程度。脱渣性会显著影响生产率，在多层焊时脱渣性不好还会造成焊缝中夹渣。5.飞溅 飞溅是指在熔焊过程中液体金属颗粒向周围飞散的现象。飞溅太多会影响焊接过程的稳。6.焊条的熔化速度 影响焊条熔化速度的因素主要有焊条药皮的组成及厚度、电弧电压、焊接电流、焊芯成分及直径等。五、焊条的工艺性能表5-9常用药皮焊条工艺性比较8.焊接发尘量在电弧高温作用下，焊条端部、熔滴和熔池表面的液体金属及熔渣被激烈蒸发，产生的蒸气排出电弧区外迅速被氧化或冷却，变成细小颗粒漂浮在空气中而形成焊接烟尘。六、焊条的冶金

11、性能 焊条的冶金性能是指其脱氧、去氢、脱硫、脱磷、渗合金、抗气孔及抗裂纹的能力等。它最终反映在焊缝金属的化学成分、力学性能和焊接缺陷的敏感性等方面。因此，要想获得性能良好的焊缝，焊条必须要有良好的冶金性能。下面以生产中应用最广泛的钛钙型(酸性)和低氢钠型(碱性)两类焊条为例分析冶金性能。1.钛钙型焊条的冶金性能 典型的钛钙型焊条的型号为E4303，牌号为J422。这种焊条工艺性好，应用广泛。(1)熔渣特点钛钙型焊条药皮中主要以钛白粉、金红石、钛铁矿和各种硅酸盐为造渣剂，以锰铁为脱氧剂。六、焊条的冶金性能表5-10E4303型焊条焊芯和熔敷金属化学成分(质量分数，%)表5-11E4303型焊条涂

12、料和熔渣的化学成分(质量分数，%)表5-12E5015型焊条焊接熔渣的化学成分(质量分数，%)表5-13E5015型焊条焊芯及熔敷金属的化学成分(质量分数，%)六、焊条的冶金性能2.低氢钠型焊条的冶金性能典型的低氢钠型焊条的型号为E5015，牌号为J507。这类焊条焊缝金属具有较高的冲击韧度值，一般用在制造承受动载荷的焊件或是刚性较大的重要构件。(1)熔渣特点药皮材料以大理石(CaCO3)和氟石(CaF2)为主，以Ti、Mn、Si为脱氧剂。其熔渣的化学成分见表5-12，其焊芯及熔敷金属的化学成分见表5-13。该焊条对原材料中的FeO和氢的来源都作了严格的控制，药皮中不用有机物造气。七、焊条的选

13、用原则 焊条的选用须在确保焊接结构安全、可靠使用的前提下，根据被焊材料的化学成分、力学性能、板厚及焊接接头形式、焊接结构特点、受力状态、结构使用条件对焊缝性能的要求、焊接施工条件和技术经济效益等综合考察后，有针对性的选用焊条，必要时还需进行焊接性能试验。1.强度用钢焊条的选用原则(1)主要考虑焊缝金属力学性能(2)考虑焊件使用性能和工作条件(3)考虑焊接结构特点及受力条件(4)考虑施工条件和经济效益(5)考虑改善焊接工艺和保证工人的健康七、焊条的选用原则表5-14焊接低碳钢和低合金结构钢焊条选用参考表2.特殊用钢焊条的选用原则 主要应根据化学成分确定，同时应考虑工作温度、介质、环境及结构要求。

14、耐热钢的焊条一般可按钢种和构件的工作温度来选用。通常选用熔敷金属化学成分与母材相同或相近的焊条，即等化学成分原则，同时兼顾力学性能，尤其是高强性能。但焊缝金属强度不宜选得过高，否则塑性变差，造成裂纹。八、焊条的使用及保管1.焊条使用前的烘干要求焊条选定后，使用前应按规定进行烘干。烘干时应遵循以下规定：1)酸性焊条视受潮情况在75150烘干12h；碱性低氢型焊条应在300400烘干12h。烘干后的焊条应放在100150的保温箱(筒)内，随用随取。2)低氢型焊条若在常温下放置超过4h应重新烘干，重复烘干次数不应超过3次。3)烘干焊条时，禁止将焊条突然放进高温炉内，或从高温炉内突然取出冷却，防止因骤

15、冷骤热而导致药皮开裂脱落。4)烘干焊条时应分层堆放，每层厚度不宜超过三根焊条，以避免受热不均匀，并有利于潮气排出。5)在户外操作时，每晚应将焊条存放在低温烘箱中恒温保存，不允许露天存放，否则，次日使用前要重新烘干。2.焊条的储存1)入库的焊条应具有质量保证书和焊条型号(牌号)标志。用于焊接锅炉、压力容器等重要结构的焊条使用前必须按规定进行质量复验。2)焊条应放在架子上，架子离地面高度不小于300mm，距离墙壁应不小于300mm，架子应放置干燥剂，严防焊条受潮。3)焊条堆放时，应按品种、品牌、规格、批次、入库时间分类，并应有明确标志。搬运堆放时要小心轻放，以免药皮脱落。4)焊条出库时，应做到先入

16、库先使用。每次出库的焊条应不超过两天的用量。5)焊条储存库内应放置温度计和湿度计。放置低氢型焊条的仓库内温度不低于5，相对湿度应低于60%。3.焊条的管理可分为仓库中管理和施工中管理。仓库中管理：1)焊条在供给使用单位之后至少保证6个月内使用，焊条发放应做到先入库先使用。2)受潮或包装损坏的焊条未经处理的以及复验不合格的不允许入库。3)对受潮、药皮变色、焊芯有锈蚀的焊条经烘干后进行质量鉴定，各项性能指标合格时方可入库。4)存放一年以上的焊条在发放前应重新做各种性能试验，符合要求时方可发放。第二节焊丝 焊丝是焊接时作为填充金属或同时用来导电的金属丝。常用的有埋弧焊、CO2气体保护焊、惰性气体保护

17、焊等所用的实芯焊丝和药芯焊丝等。一、焊丝分类一、焊丝分类 按制造方法可分为实芯焊丝和药芯焊丝两大类，其中药芯焊丝除在埋弧焊中有应用外，又可分为气体保护焊焊丝和自保护焊焊丝两种 按焊接方法可分为埋弧焊焊丝、气体保护焊焊丝、电渣焊焊丝、堆焊焊丝和气焊焊丝等。按被焊材料的性质又可分为碳钢焊丝、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、铸铁焊丝和非铁金属焊丝等。其中对碳钢焊丝、低合金钢焊丝进行重点介绍。一、焊丝分类图5-1焊丝的分类二、实芯焊丝 实芯焊丝是热轧线材经拉拔加工而成的，是应用量最大的焊丝。不同的焊接方法应采用不同直径的焊丝。埋弧焊时电流大，要采用粗焊丝，焊丝直径为2.46.4mm；气体保护焊时，为了得到良

18、好的保护效果，多采用细焊丝，焊丝直径为0.81.6mm。1.埋弧焊用实芯焊丝 埋弧焊用实芯焊丝常可分为碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢三大类。二、实芯焊丝表5-15国产实芯焊丝的牌号及主要成分二、实芯焊丝表5-15国产实芯焊丝的牌号及主要成分二、实芯焊丝表5-15国产实芯焊丝的牌号及主要成分2.气体保护焊用焊丝 气体保护焊用焊丝的最新国家标准GB/T 81102008气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝与GB/T 15912008低合金高强度结构钢配套，适用于碳钢、低合金钢熔化极气体保护电弧焊用的实芯焊丝，推荐用于钨极气体保护电弧焊和等离子弧焊的填充焊丝。(1)焊丝型号在GB/T 81102008

19、中，气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝按化学成分和采用熔化极气体保护电弧焊时熔敷金属的力学性能分类。(2)气体保护焊用焊丝分类可分为如下几种。1)TIG钨极氩弧焊接用焊丝。2)MIG和MAG熔化极氩弧焊接用焊丝。3)CO2焊接用焊丝。4)自保护焊接用实芯焊丝。三、药芯焊丝三、药芯焊丝 药芯焊丝也称粉芯焊丝或管状焊丝，是由薄钢带卷成圆形或异形的同时填进一定成分的药粉料，经拉制而成的焊丝叫做药芯焊丝。药芯焊丝可用于气体保护焊、埋弧焊等焊接方法，在气体保护焊中应用最多。(2)根据熔渣的酸碱度分可分为以下三种。1)钛型药芯焊丝(酸性渣)。它具有焊道成形美观、工艺性好、适于全位置焊的优点。缺点是焊缝的韧

20、性不足，抗裂性稍差。2)钙型药芯焊丝(碱性渣)。与钛型药芯焊丝相反，钙型药芯焊丝的焊缝韧性和抗裂性优良，而焊缝成形与焊接工艺性稍差。3)钙钛型药芯焊丝(中性或碱性渣)。性能适中，介于上述二者之间。三、药芯焊丝图5-2药芯焊丝的横截面形状a)O型b)梅花型c)T型d)E型e)双层药芯(3)根据药芯焊丝横截面形状分 药芯焊丝的横截面形状对焊接工艺性能与冶金性能都有很大影响。其中最简单的为O型(图5-2a)，又称管状焊丝。(4)根据保护气体的有无分可分为气体保护焊药芯焊丝和自保护焊药芯焊丝。气体保护焊药芯焊丝的特点及应用：所采用的保护气体为CO2，适于自动或半自动焊接，直流或交流电源均可满足要求。目

21、前焊接结构钢用的药芯焊丝国内已有定型产品，可批量生产。自保护焊药芯焊丝的特点及应用：与焊条相似，是把作为造渣、造气和起脱氧、脱氮作用的药粉和金属粉放入钢带之内，焊接时药粉在电弧的高温作用下变成气体和熔渣，起到造渣和造气保护作用，不用另加气体保护。(5)根据其内层填料中有无造渣剂分可分为“药粉型”(有造渣剂)焊丝和“金属粉型”(无造渣剂)焊丝。2.药芯焊丝的牌号与型号(1)药芯焊丝的牌号1)牌号的第一个字母“Y”表示药芯焊丝。第二个字母与随后的三位数字的含义与焊条牌号的编号方法相同，如YJ为结构钢药芯焊丝，YR为耐热钢药芯焊丝。2)牌号中短横线后的数字，表示焊接时的保护方法：“1”为气体保护；“

22、2”为自保护；“3”为气体保护和自保护两用；“4”为其他保护形式。3)药芯焊丝有特殊性能和用途时，在牌号后面标注起主要作用的元素和主要用途的三、药芯焊丝图5-3药芯焊丝的应用分类三、药芯焊丝(2)碳钢药芯焊丝的型号碳钢药芯焊丝的型号遵从GB/T 100452001碳钢药芯焊丝。1)英文字母“EF”表示药芯焊丝。代号后面第一位数字表示主要适用的焊接位置：“0”表示用于平焊和横焊；“1”表示用于全位置焊。第二位数字或英文字母为分类代号，见表5-16。三、药芯焊丝表5-16药芯焊丝类型划分5.eps3.药芯焊丝的特点 药芯焊丝芯部粉剂的成分与焊条的药皮相似，含有稳弧剂、脱氧剂、造渣剂和铁合金等。按粉

23、剂成分可分为钛型、钙型和钛钙型。粉剂中一般含有较多的铁粉，目的在于提高焊丝的熔敷系数，增加焊丝整个横截面熔化的均匀性和粉剂的流动性。(1)药芯焊丝的优点。1)可采用大电流进行全位置焊接。2)对电源无特殊要求。3)对钢材适应性强，通过调节焊丝芯部粉剂成分，可焊接不同成分的钢材。4)熔敷速度快，用?1.2mm 药芯焊丝熔敷速度为65g/min。5)因气渣联合保护，电弧稳定，飞溅少，容易清理，烟尘量低，焊缝成形美观。第三节焊剂 焊剂是指焊接时经加热熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护和冶金处理作用的一种颗粒物质。一、焊剂的作用及其要求 焊剂是埋弧焊和电渣焊时保证焊缝质量的重要材料，其作用表现为：焊剂

24、熔化后形成熔渣，可以防止空气中氧、氮等气体侵入熔池，起机械保护作用；向熔池过渡有益的合金元素锰和硅，改善化学成分，提高焊缝金属的力学性能。为此，焊剂中应含有足够数量的氧化锰和二氧化硅；焊剂能促使焊缝成形良好，防止焊缝中产生气孔和裂纹。为保证焊缝质量和成形良好，焊剂必须满足下列要求。2)焊剂应具有良好的工艺性能。3)焊剂的颗粒度应符合要求。4)焊剂中wH2O0.10，焊剂不易吸潮并有一定的强度。5)焊剂中机械夹杂物的质量分数不大于0.30。6)焊剂中wS0.060，wP0.080。二、焊剂的分类 焊剂的分类方法很多，如图5-4所示。但无论按哪种分类方法都不能概括焊剂的所有特点。图5-4焊剂的分类

25、1.按焊剂制造方法分类(1)熔炼焊剂按照配方将一定比例的各种配料在炉内熔炼后经水冷粒化、烘干、筛选而制成。(2)非熔炼焊剂将一定比例的配料粉末混合均匀并加入适量的粘结剂后经过烘焙而成。根据烘焙温度不同，又分为：1)粘结焊剂，在400以下的低温烘焙，烘焙前先进行粒化；2)烧结焊剂，在4001000高温下烧结成块，然后粉碎、筛选而成。其中烧结温度为400600的叫做低温烧结焊剂，烧结温度高于700的叫做高温烧结焊剂。前者可以掺合金，后者则只起造渣和保护作用。2.按焊剂化学成分分类(1)按氧化物性质可分为酸性焊剂、中性焊剂和碱性焊剂。(2)按氧化硅的质量分数可分为高硅焊剂、中硅焊剂和低硅焊剂。(3)

26、按氧化锰的质量分数可分为高锰焊剂、中锰焊剂、低锰焊剂和无锰焊剂。(4)按照焊剂的主要成分特性可以分为氟碱型焊剂、高铝型焊剂、硅钙型焊剂、硅锰型焊剂、铝钛型焊剂。这类分类方法一般用于非熔炼焊剂。3.按焊剂的使用用途分类可分为埋弧焊焊剂、电渣焊焊剂、堆焊焊剂、气焊焊剂和钎焊焊剂。4.按焊剂的氧化性分类(1)氧化性焊剂(2)弱氧化性焊剂(3)惰性焊剂三、焊剂的型号与牌号1.焊剂的型号在国标GB/T 52931999埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂中规定，其表示方法如下：三、焊剂的型号与牌号表5-17焊缝金属冲击韧度()表5-18试样状态()表5-19焊缝金属拉伸力学性能()三、焊剂的型号与牌号 此外，GB/T

27、 124702003埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂规定焊剂的型号是根据埋弧焊焊缝金属力学性能、焊剂渣系划分的。其表示方法如下2.焊剂的牌号由于焊剂型号内容比较复杂，而且不够完备，在生产中更多是使用焊剂的牌号。(1)熔炼焊剂1)牌号前“HJ”表示埋弧焊及电渣焊用熔炼焊剂。2)牌号第一位数字表示焊剂中氧化锰的含量，其系列按表5-20规定排列。3)牌号第二位数字表示焊剂中二氧化硅、氟化钙的含量，其系列按表5-21规定排列。4)牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号，按0、1、2、3 9 顺序排列。5)对同一牌号焊剂生产两种颗粒度时，在细颗粒焊剂牌号后面加“X”。三、焊剂的型号与牌号表5-20焊剂牌号第

28、一位数字的含义表5-21焊剂牌号中第二位数字的含义三、焊剂的型号与牌号表5-22熔炼焊剂的化学成分(质量分数，%)三、焊剂的型号与牌号表5-22熔炼焊剂的化学成分(质量分数，%)表5-23牌号中第一位数宇含义(2)烧结焊剂1)牌号前“SJ”表示埋弧焊用烧结焊剂。2)牌号第一位数字表示焊剂熔渣的渣系，其系列按表5-23编排。三、焊剂的型号与牌号3)牌号第二、三位数字表示同一类型渣系焊剂中的不同牌号，从0109。例如四、常用焊剂的性能及用途和焊丝的选用1.常用熔炼焊剂的性能及用途(1)高锰焊剂(3)低锰焊剂(4)无锰焊剂四、常用焊剂的性能及用途和焊丝的选用表5-24国产熔炼焊剂的用途及配用焊丝四、

29、常用焊剂的性能及用途和焊丝的选用表5-25常用国产烧结焊剂的特点及用途2.烧结焊剂的性能及用途 烧结焊剂是继熔炼焊剂后发展起来的新型焊剂，目前国外已广泛用它来焊接碳钢、高强度钢和高合金钢。常用国产各渣系烧结焊剂的特点及用途见表5-25。3.焊剂的保管与使用 为了保证焊接质量，焊剂必须存放在干燥的库房内，分类、分牌号堆放，避免混杂错用；在保存时应注意防止受潮，搬运焊剂时，防止包装破损。使用前，必须按规定温度烘干并保温，酸性焊剂在250烘干2h；碱性焊剂在300400烘干2h，焊剂烘干后应立即使用。烘干时焊剂厚度要均匀且不得大于30mm。使用回收的焊剂，应清除其中的渣壳、碎粉及其他杂质，再经烘干与

30、新焊剂按比例(一般回用焊剂不得超过40%)混均匀后使用，不得单独使用。回收使用次数不得多于三次。使用直流电源时，均采用直流反接。第四节焊接用气体 焊接用保护气体既是焊接区的保护介质，也是产生电弧的气体介质，而焊割用气体的特性(如物理特性和化学特性等)不仅影响保护效果，也影响到火焰的点燃及焊接、切割过程的稳定性。因此焊接用气体常分为两类：一类主要是指气体保护焊(二氧化碳气体保护焊、惰性气体保护焊)中所用的保护性气体如二氧化碳(CO2)、氩气(Ar)、氦气(He)、氮气(N2)等；另一类是气焊、切割时用的气体如助燃性气体O2、可燃气体乙炔(C2H2)、液化石油气(C3H6)、天然气、氢气和混合气体

31、等。下面就常用气体进行介绍。一、常用焊接气体的性质及技术要求1.氩气(Ar)氩是目前工业上应用很广的稀有气体。它的性质十分不活泼，是一种无色无味的单原子气体，既不能燃烧，也不助燃。在常温下与其他物质均不起化学反应，在高温下不分解，不溶于液态金属中，故在焊接非铁金属时更能显示其优越性2.二氧化碳(CO2)CO2是无色、有酸味的气体，比空气重。CO2有三种状态：固态、液态和气态。固态CO2气体中含有大量水分，不能用于焊接3.氧气(O2)在常温常压下，氧气是一种无色、无味、无毒的气体，在标准状态下，密度为1.429kg/m3，比空气略重。当气温降到-182.96时，气态氧变成极易挥发的液态氧，温度降

32、到-218时，液态氧则变成淡蓝色的固体氧。氧气本身不能燃烧，但它是一种化学性质极为活泼的助燃气体。它几乎能与所有的可燃气体和液体燃料的蒸气混合，发生强烈的氧化现象，构成爆炸性混合物，当遇有明火或高温条件即发生爆炸，同时又可促使某些易燃物质自燃。正是由于氧气的强氧化性而导致火灾爆炸事故的重要因素之一。4.乙炔(C2H2)乙炔是一种非饱和碳氢化合物，在常温常压下是一种无色、高热值的易燃易爆气体，比空气轻。工业用乙炔因含有硫化氢和磷化氢等杂质具有一种特殊的刺鼻臭味和较弱的毒性，有轻度的麻醉作用。乙炔气微溶于水，易溶于丙酮等有机溶剂。5.液化石油气液化石油气是石油炼制工业的副产品，其主要成分是丙烷(C

33、3H8)，大约占50%80%，其余是丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)等。在常温和大气压力下，组成石油气的这些碳氢化合物以气态存在。一、常用焊接气体的性质及技术要求表5-26焊接常用气体的主要性质和用途二、焊接用气体的选择与使用 焊接用气体的选择主要取决于焊接、切割方法，还与被焊金属的性质、焊接接头质量要求、焊件厚度和焊接位置及工艺方法等因素有关。1.焊接用气体的选用 根据不同的焊接方法选用焊接气体，如气焊、气割时选用氧气和乙炔气体；惰性气体保护焊采用氩气、氦气及两种气体混合作为保护介质；而二氧化碳气体保护焊则主要采用二氧化碳气体作保护介质，或在二氧化碳气体的基础上加入氧气

34、等的焊接保护混合气。二、焊接用气体的选择与使用表5-27焊接方法与焊接用气体的选用 根据被焊材料选用焊接气体。对于低碳钢、低合金高强度钢、不锈钢和耐热钢等，焊接时宜选用活性气体(如CO2、Ar+CO2或Ar+O2)保护，以细化过渡熔滴，克服焊道边缘咬边等缺陷。有时也可采用惰性气体保护。但对于氧化性强的保护气体，应匹配高锰高硅焊丝，而对于富Ar混合气体，则应匹配低硅焊丝。二、焊接用气体的选择与使用表5-28不同材料焊接用保护气体及适用范围 从生产效率方面考虑，钨极氩弧焊时在Ar气中加入He、N2、H2、CO2或O2等气体可增加母材的热量输入，提高焊接速度.2.焊接用气体使用的注意事项 焊接用气体

35、在使用中贮存在气瓶里，其工作压力常常高达15MPa，属于中、高压容器，因此对气瓶的使用、贮存和运输都有严格的规定。(1)气瓶的贮存与保管贮存气瓶的库房应没有腐蚀性气体，保持通风、干燥，不受日光曝晒。(2)气瓶的使用气瓶不得用电磁起重机等搬运，禁止碰撞、敲击。气瓶不得靠近热源，离明火距离不得小于10米。第五节焊接材料的历史与发展 焊接材料行业是在20世纪发展起来的。1892年俄罗斯人斯拉维扬诺夫成功研究出金属电弧焊接的实用方案。特别是1904年瑞典人奥斯卡凯吉尔伯格建立了世界上第一个涂料焊条厂，即现在著名的瑞典伊萨公司(ESAB公司)，在1917年开始用机械化方法压制和生产焊条。焊条产业从20世

36、纪20年代快速发展起来，30年代以后发展厚药皮焊条；埋弧自动焊的焊丝和焊剂产业是从20世纪40年代发展起来的；CO2气体保护焊的实芯焊丝产业是从20世纪50年代发展起来的，70年代以后发展了气体保护焊药芯焊丝。由此可见，焊接材料的发展与焊接方法的改进密切相关。一、我国焊接材料发展及现状 我国的焊条制造始于1949年，开始是采用半机械气动焊条压涂机生产焊条。1952年上海电焊条厂成功研制了螺旋式压涂机用来生产焊条，并有了切丝机、送丝机等焊条生产的附属设备，所生产的焊条主要是以氧化矿物型药皮为主的低碳结构钢焊条。随后大量采用机械化方式进行焊条生产，焊条品种也逐步扩大，钛铁矿型、钛型、钛钙型和低氢型

37、等类型的焊条相继研制成功并得到广泛应用。我国主要是生产钛钙型通用焊条，而优质高品位的焊条如全位置立向下焊条、高效铁粉焊条、高纤维素焊条、700MPa以上高强度系列焊条、优质不锈钢和耐热钢焊条等正在不断研制开发生产，以逐步取代进口焊条。一、我国焊接材料发展及现状 我国的焊条制造始于1949年，开始是采用半机械气动焊条压涂机生产焊条。1952年上海电焊条厂成功研制了螺旋式压涂机用来生产焊条，并有了切丝机、送丝机等焊条生产的附属设备，所生产的焊条主要是以氧化矿物型药皮为主的低碳结构钢焊条。随后大量采用机械化方式进行焊条生产，焊条品种也逐步扩大，钛铁矿型、钛型、钛钙型和低氢型等类型的焊条相继研制成功并

38、得到广泛应用。我国主要是生产钛钙型通用焊条，而优质高品位的焊条如全位置立向下焊条、高效铁粉焊条、高纤维素焊条、700MPa以上高强度系列焊条、优质不锈钢和耐热钢焊条等正在不断研制开发生产，以逐步取代进口焊条。二、我国焊接材料发展的特点在焊接材料的生产和使用中有以下几个特点。近几年从焊接材料行业中各种材料的发展来看，适应焊接生产向高效率、高质量、低成本及自动化方向发展的材料正在不断增加，适应电子技术发展的钎焊材料也在快速发展，一直以来焊接材料中80%为焊条，而实芯焊丝、药芯焊丝的比例低，小于10%。由于和焊接相关的行业焊接技术发展的不平衡，导致焊接材料使用情况有所不同，例如：在造船业实芯焊丝、药

39、芯焊丝的应用比例约占35%，但在压力容器、建筑安装、桥梁等行业焊条电弧焊仍占主导地位，气体保焊及其他高效焊接技术正逐步得到重视和发展。二、我国焊接材料发展的特点 埋弧焊剂和埋弧焊丝，其总产量将保持在一定的范围内(约占焊接材料总量的10%13%)，但埋弧焊剂的结构将会发生一定的变化，即在埋弧焊剂的总量中，烧结焊剂的比例将会增加，而熔炼焊剂的比例将会有所下降。对于钎焊材料的需求由于家电行业、微电子行业及信息产业的快速发展，也在不断增加，适应于新技术发展的新型钎料产品将不断被开发出来，钎料产量占焊材总产量的比例将有所增加。三、今后我国焊接材料的发展趋向 焊接材料总的发展目标是高质量、高效率、低成本、

40、低污染。如焊条业，其品种需求出现多样性，质量要求进一步提高；实芯焊丝、药芯焊丝、埋弧焊丝和一些高级别的特种焊材会有一定的发展；对MIG和MAG实芯焊丝主要改进目标是减少飞溅、改善成形，对药芯焊丝主要的改进要求是减少烟尘、减少气孔倾向并进一步减少飞溅。对自保护药芯焊丝因使用量较少，改进要求也较少，但从总体要求看，改进目标集中在较低的飞溅、烟尘及焊丝的全位置焊接适应性等方面。三、今后我国焊接材料的发展趋向(1)实芯焊丝进一步降低成本，改善焊缝成形，降低飞溅。国外已研究出不锈钢的实芯焊丝，在焊丝外涂一层防锈的飞溅涂层，以提高焊接质量。(2)药芯焊丝为适应材料的发展应扩大品种，开发抗气孔性优良的金属药

41、芯焊丝，降低各类药芯焊丝含氢量，同时发展各类气体保护堆焊药芯焊丝，不断降低发尘量，预计在未来几年后，发尘量将会是焊接材料市场的主要竞争指标。(3)埋弧焊丝为适应不同结构和材料的需要，要开发大热输入埋弧焊丝，如造船行业大量使用的三丝、四丝高速单面埋弧焊材。(4)焊条在提高碱性焊条的工艺性、降低烟尘；研究无需焊前烘干的焊条；开发特殊品种如铬钼钢、双相钢及纤维素立向下全位置焊条等方面将会有更大的发展。(5)不断开发新的焊接用混合气体如焊接奥氏体不锈钢采用Ar+30%He+1%O2这种混合气体在短弧焊、脉冲焊和射流焊时不仅工艺性能良好，而且减轻了氧化程度，此外还可用Ar+CO2、Ar+5%O2+5%H2等焊接用混合气体。随着我国造船业国际化进程发展，各类不锈钢、双相钢及非铁金属焊接材料将会有一定的需求。在桥梁行业，低碳低合金钢实芯焊丝、适用于机器人和自动化焊接的药芯焊丝会有一定发展。在储罐和压力容器行业，各类高强度钢、Cr-Mo耐热钢、不锈钢的高质量的埋弧焊丝、MIG实芯焊丝和金属型药芯焊丝及非铁金属焊材将占据一定市场。药芯焊丝向“宽电流幅度”、“低尘低飞溅”、“快速焊”的方向发展。综上所述，我国焊接材料研究和发展的根本动力是降低成本和提高焊接质量。同时，我们要积极开展环境协调型焊接材料的理论研究和应用开发，全面降低焊接材料发尘量，以减少环境污染，保护焊工健康，改善焊工的劳动条件为目的。