材料焊接性总结

1、焊接性：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。

2、碳当量：把钢中合金元素的含量按相当于若干碳含量折算并叠加起来，作为粗略评定钢材冷裂纹倾向的参数指标。

3、475℃脆化：Wcr﹥15%的普通纯度铁素体不锈钢在400-500℃长期加热后，即可出现475℃脆性。

4、晶间腐蚀：在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象。

5、热处理强化铝合金：具有溶解度变化，可以通过固溶处理和时效强化。

6、超强/等强/低强匹配：焊缝强度匹配系数S=（ób）w/（ób）b﹥1时，称为超强匹配。S=1称为等强匹配。S﹤1称为低强匹配。

7、热喷涂：以一定形式的热源将熔化或局部熔化的不同材料，用高速气流使其雾化，并喷射到工件表面，从而形成喷涂层的一种方法。

8、堆焊：在工件的表面或边缘进行熔敷一层耐磨、耐蚀、耐热等性能金属层的焊接工艺。

9、电弧热焊：将铸铁件预热到600-700℃，然后在塑性状态下进行焊接，焊接温度不低于400℃，为防止焊接过程中开裂，焊后立即进行消除应力处理及缓冷，此铸铁焊补工艺称为电弧热焊。

10、焊接线能量：熔焊时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量。

11、稀释率（熔合比）：基体金属在焊缝中所占的百分比。 12、碳迁移过渡层：奥氏体和珠光体异种钢在焊接过程中，特别是接头处于热处理及高温运行过程中，熔合区附近存在碳的扩散迁移，在熔合区靠近珠光体钢一侧产生脱碳层，而在相邻的靠奥氏体焊缝一侧产生增碳层。这种脱碳层和增碳层总称为碳迁移过渡层。 13、热强性：在高温下长时间工作时对断裂的抗力，或在高温下长时间工作时抗塑性变形的能力。

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～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、铝合金按强化方式分类：（非热处理强化铝合金）、（热处理强化铝合金）。 12、陶瓷与金属焊接中的主要问题：（焊接裂纹）、（界面润湿性差）、（界面反应）。

13、不锈钢的主要腐蚀形式：（均匀腐蚀）、（点腐蚀）、（缝隙腐蚀）、（应力腐蚀）。 14、灰铸铁同质焊缝电弧热焊时的预热温度（600-700℃）。 15、黄铜熔焊时容易出现的问题（难熔合）、（易变形）、（热裂纹）、（气孔）。

1、低合金钢焊接中焊缝热裂纹产生原因？分析低碳高Mn热轧钢的热裂倾向。

答：原因：S与Fe生成FeS，而FeS又与Fe形成低熔点共晶FeS+Fe。

从钢的成分来看，这类钢含碳量一般较低，含锰量较高，Mn/S比都能达到要求具有较好的抗热裂性。Mn的加入使[Mn]+[S] 生成高熔点的MnS。

[FeS]+[Mn]=(MnS)+[Fe] MnS不溶于钢液，大部分进入熔渣，少部分留在焊缝中形成夹杂，但MnS熔点高（1610）夹杂物以弥散状分布，危害较小。

2、铝及铝合金的焊接性应注意哪些问题及防止措施？ 答：1）从物理性能上看，铝及其合金的导热性强而热容量大，线膨胀系数大，熔点低和强度小，焊接时易产生翘曲变形。措施：①焊接线能量必须集中，以保证熔合良好。②必须采用垫板和夹具，以保证装配质量的防止焊接变形。

2）铝及其合金从固态转变为液态时并无颜色的变化，因此也不易确定焊缝的坡口是否熔化且铝合金中元素易蒸发，影响焊接操作。

3）从化学性质上看，铝与氧的亲合力很大，铝及其合金极易形成难熔的氧化膜 ，不仅妨碍焊接并易形成夹杂物，而且还因吸附大量水分而促使焊缝气孔的产生。措施：①

做好焊前清理工作。②减少氢的来源，尽量促使氢自熔池逸出。③控制好焊接参数。

3、16Mn是常用的热轧钢，锰含量0.8-1.2，现欲将长1米，板厚为16mm的两Q345对接，车间温度20度。1）可采用哪几种焊接方法（举例2种） 2）给出焊接材料 3）指出其中一种方法的工艺参数。

答：①焊条电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧焊。

②碳钢（20R）低合金钢。

③埋弧焊：采用V形坡口双面焊，焊丝直径4mm 焊接电流600-640A 焊接电压34-36V 焊接速度：29.5 m/h 焊丝+焊剂：H08A+HJ431。 4、不含Nb或Ti的18-8不锈钢的腐蚀，是什么原因造成的，如何防止？ 答：原因：①焊缝区晶间腐蚀。②热影响区敏化区晶间腐蚀。③熔合区晶间腐蚀（刀状腐蚀）。

防止措施：①控制焊缝金属化学成分，降低C﹪，加入稳定化学元素Ti、Nb。

②控制焊缝的组织形态，形成双向组织。

③控制敏化温度范围的停留时间。

④焊后热处理。

5、为什么Al-Mg合金及Al-Li合金焊接时易形成气孔？铝及其合金焊接时产生气孔的原因是什么，如何防止？为什么纯铝焊接时易出现分散小气孔，而Al-Mg合金焊接时则易出现集中大气孔？

答：Al-Mg合金的氧化膜由Al2O3和Mg0构成，而MgO越多，形成的氧化膜越不致密，更易吸附水分，Al-Li合金的氧化膜更易吸收水分而促使产生气孔。

原因：①弧柱气氛中水分的影响。②氧化膜中水分的影响。

防止：①减少氢的来源，尽量促使氢自熔池逸出。

②控制焊接参数，采用小热输入减少熔池存在时间，控制氢熔入和析出时间。

③改变弧柱气氛中的性质。

原因：纯铝的氧化膜只由Al2O3构成，比较致密，吸水性相对较小；而Al-Mg合金的氧化膜由Al2O3和MgO构成，不致密，吸水性较大。

6、 简述用低碳钢焊条或镍

基铸铁焊接材料焊接铸铁时，焊缝裂纹情况和解决措施？

答：用低碳钢焊条焊接铸铁时，即使采用小电流，含硫量也较高，促使形成低熔点共晶物，导致形成热裂纹。

用镍基焊材焊接铸铁时，由于铸铁母材中含有较多S、P等杂质，熔入镍基奥氏体焊缝金属后，易形成低熔点共晶，且镍基焊缝凝固后为较粗大单相奥氏体组织柱状晶，凝

固过程易使低熔点共晶在奥氏体间连续分布，促进热裂纹形成。

解决措施：①冶金措施：调整焊缝化学成分，使其脆性温度区间缩小，加入稀土元素，增强脱S、P反应，使晶粒细化，以提高抗热裂性能。

②采用正确焊接工艺，使焊接应力减小，以及使母材的有害杂质较少熔入焊缝。

7、同一牌号的中碳调质钢在退火或正火状态下和调质状态下进行焊接时的焊接工艺特点有何区别？

答：中碳钢在退火或正火状态下焊接工艺特点：①对焊接方法基本无限制；②在选择焊材时，焊缝金属的调质处理规范应和母材一致，严格控制S、P等杂质元素；③焊后调质下，可采用很高的预热温度和层间温度且焊后进行一次中间热处理。

中碳钢在正火状态下焊接工艺特点：①为消除HAZ的淬硬组织和防止延迟裂纹的产生，必须适当采用预热、层间温度控制、中间热处理，并应焊后及时回火处理。②为减少HAZ软化，从焊接方法考虑，应该采用热量集中、能量密度越大的方法越有利，且焊接线能量越小越好。③对于必须在调质下焊接，且焊后不能再进行调质处理的焊接结构件，这时HAZ性能下降难以解决，应采用尽可能小的焊接线能量。

8、与一般结构钢相比较，Gr-Ni奥氏体钢焊接时有较大的热裂纹倾向，在母材和焊缝成分不变的条件下，焊接时应该采取何种工艺？

答：①尽量采用小的焊接线能量快速焊工艺，且不应预热，并降低层间温度。

②不应过分增大焊接速度，应适当降低焊接电流。

③多层焊时，要等前一层焊缝冷却后再焊接后一层焊缝，层间温度不宜过高，以避免焊缝过热；施焊过程中焊条或焊丝也不宜于摆动，采取窄焊缝的操作工艺。

9、铸铁冷焊焊补工艺上要注意什么问题？

答：①焊补时应采用细焊条、小电流、快速焊，以减少铸铁母材在焊缝中的熔合比，降低焊缝中碳、硫的质量分数。同时减小了焊接热输入，减小焊接应力，防止裂纹。

②采用短段焊、断续焊、分散焊、分段倒退焊等，并在每焊10～15mm左右长度后，立即用小锤迅速锤击焊缝，待焊缝冷却到不烫手（大约50～60℃）时，再焊下一道，以减小焊接应力，防止裂纹。

③坡口较大时，应采用多层焊，后层焊缝对前层焊缝和热影响区有热处理作用，可使接头平均硬度降低。但多层焊时焊缝收缩力较大易产生剥离性裂纹，因此应注意合理安排焊接次序。当工件受力大，焊缝强度要求较高时，可采用螺钉法，以提高接头强度。

1球墨铸铁焊接性如何及焊接难点：焊接性：球墨铸铁含有球化剂，加剧焊缝半融化区液相金属的过冷倾向促进形成白口铸铁，球化剂元素还增加奥氏体的稳定性，球化剂还促进A形成M组织，因此焊接性比灰铸铁差。难点：①很难获得石墨稳定球化的焊缝。②已知的球化元素都增大白口倾向，在石墨化的同时促进焊缝白口。 2异质焊缝（非铸铁型）电弧冷焊，焊接工艺包括:焊前准备，焊接参数选择，焊接方向及焊道顺序，采取特殊措施。采取特殊措施总之为：短段断续分散焊，较小电流熔深浅，每段锤击消应力，退火焊道前段软

①焊前准备是用机械等方法将表面清理干净，准备适当的坡口.②使用异质焊接材料进行铸铁电弧冷焊时，在保证焊缝金属成形及与母材熔化连高的前提下，尽量用小规格焊条和小规范施焊并采用短段焊、短弧焊、断续焊、分散焊及焊后立即锤击焊缝等工艺措施，适当提高焊接速度，不做横向摆动，并注意选择合理的焊接方法及顺序。其目的是降低焊接应力，减小半熔化区和热影响区的宽度，改善接头的加工性，及防止裂纹产生；③采用较低的电弧电压和较快的焊接速度进行焊接。④对于结构复杂或厚大灰铸铁件上的缺陷焊补，焊接方向和顺序的合理安排非常重要，应本着从拘束度大的部位向拘束度小的而不为焊接的原则⑤当铸铁件的缺陷尺寸较大情况复杂焊补难度大时，可以采用镶块焊补法、栽丝焊补法及垫板焊补法等特殊焊补技术.

3碳迁移过渡层：奥氏体和珠光体异种钢在焊接过程中，熔合区附近存在碳的扩散迁移，在熔合区靠珠光体一侧产生脱碳层，而在相邻的靠奥氏体焊缝一侧产生增碳层。这种脱碳层与增碳层的总称。防止扩散措施：【1采用过渡层。用碳化物形成元素的焊条或高镍奥氏体焊条，预先在珠光体钢一侧坡口上堆焊厚度为5-8cm的过渡层，不但可以防止扩散层的出现，还可省去预热和减小裂纹敏感性。2.采用中间过渡段，中间过渡段的材质与被焊异种钢有良好的焊接性，通常选用含强碳化物形成元素的珠光体钢3.采用Ni含量高的填充材料。Ni元素能有效地阻止碳的迁移，选用镍基焊条或Ni含量高的焊丝焊接异种奥氏体钢可以防止或减小扩散层，获得优质焊接接头】、

4AL和铝合金的焊接性缺陷：①焊缝中的气孔措施：可从两方面入手：一是限制氢溶入熔融金属，或减少氢的来源或减少氢与熔融金属作用的时间，二是尽量促使氢自溶池逸出，即在熔池凝固以前使氢以气泡形式及时排出，这就要改善冷却条件以增加氢的溢出时间；一、减少氢的来源，使用焊接材料要严格限制含水量，使用前需干燥。氩气的管路也要干燥；；焊前处理，焊丝和母材表面的氧化膜应彻底清除，采用化学方法【脱脂去油和去除氧化膜】或机械方法三、正反面全面保护，配以破口刮削二、控制焊接参数②焊接热裂纹（焊缝凝固裂纹和近缝区液化裂纹）措施：一、合金系方面：[调整焊缝合金系，从抗裂角度看，在于控制适量的易溶共晶并缩小结晶温度区间][一些硬铝合金，可以添加少量Mn，提高再结晶温度而改善热强性，其中Cu和Mg不能共存，Mg含量越少越好，一班限制Wmg<0.05%][超硬铝中，使Cu的含量尽量少总之，大部分高强钢合金焊丝中几乎都有Ti、Zr、V、B等微量元素，作为变质剂，可以细化晶粒而且可以改善塑性、韧性，并显著提高抗裂性能二、焊丝成分方面：采用成分和母材不同的焊丝三焊接参数方面：【采用热能集中的焊接方法，可防止形成方向强的粗大柱状晶，可以改善抗裂性】【采用小的焊接电流，可减少熔池过热，改善抗裂性】【减小焊接速度，