第五单元常用金属材料的焊接【学习目标】本单元主要讲解常用金属材料的焊接工艺等基础知识，要求通过本单元的学习，理解碳钢的焊接特点与焊接工艺；理解合金结构钢的焊接特点与焊接工艺；了解不锈钢和耐热钢的焊接特点与焊接工艺；了解铸铁的焊接特点与焊接工艺；了解铝及铝合金、铜及铜合金的焊接特点与焊接工艺。综合知识模块一碳素钢的焊接碳素钢是以Fe为基础，以少量C为合金元素的铁碳合金，可以简称为碳钢。碳钢有不同的分类方法，按含C量可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢；按品质分可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素结构钢；按用途可分为结构钢和工具钢；根据某些行业特殊要求及用途，有一些专业用钢，比如：压力容器用碳钢、锅炉用碳钢、船用碳素结构。碳钢的焊接性主要取决于碳含量。随着碳含量的增加，焊接性逐渐变差。碳钢中的Mn和Si对焊接性也有影响，随着它们含量的增加，焊接性变差，但不及碳作用强烈。把钢中合金元素的含量按其作用换算成碳的相当含量，就叫做碳当量。它可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。这样，就可以把C、Mn和Si对焊接性的影响汇合成一个适用于碳素钢的碳当量Ceq经验公式：Ceq值增加，产生冷裂纹的敏感性增大，焊接性变差。通常，当Ceq值小于0.4%时，钢材的淬硬倾向不大，焊接性良好，不需预热。Ceq值在0.4%～0.6%之间时，钢材的淬硬倾向大，冷裂纹的敏感性将增大，焊接性一般，焊接时需要采取一些工艺措施，如预热等。Ceq值大于0.6%时，焊接性变得很差。碳钢中的杂质(如S、P、Ｏ、N)和一些微量元素(如Cr、Mo、V、Cu)等对焊接接头的裂纹敏感性和力学性能都有重大影响。实际上，焊接性的好坏不只取决于合金元素的含量，还取决于焊接接头冷却速度。尤其中、高碳钢在某种焊接热循环的作用下，冷却速度较快，碳钢可能在焊缝和热影响区中形成马氏体组织，马氏体量越多，硬度越高，焊接性越差，产生裂纹倾向越大，因此，焊接时控制冷却速度也成为至关重要的问题。采用预热、控制层间温度和后热，或使用大焊接热输入，都能降低焊接接头冷却速度，从而控制组织和硬度，减小冷裂纹的可能性。金属熔焊基础与材料焊接第五单元常用金属材料的焊接除上述影响碳钢焊接性的诸多因素以外，母材焊前热处理状态对焊接性影响也是碳钢焊接时不容忽视的问题。低碳钢的焊接1.低碳钢的焊接特点低碳钢碳含量较低，Mn、Si含量又少，所以，通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织或淬火组织。这种钢材的塑性和冲击韧度优良，焊成的接头塑性和冲击韧度也很好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织。可以说，整个焊接过程中不需要特殊的工艺措施，其焊接性优良。但在少数情况下，低碳钢的焊接性也会不好，焊接时出现困难，例如：低碳钢母材成分不合格，S、P、O等杂质含量过高，焊接方法选择不当等。总之，低碳钢是最容易焊接的钢种，但有时也会出现某种问题。许多焊接方法都适用于低碳钢焊接，并能获得良好的焊接接头。目前，焊条电弧焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊、埋弧焊、电渣焊、气焊、电阻焊等都是焊接低碳钢的成熟焊接方法。2.焊接方法和焊接材料的选择(1)焊条电弧焊焊接低碳钢时大多采用焊条电弧焊，低碳钢选用焊条的主要原则是等强度原则，大多使用E43××系列的焊条，因为低碳钢通常的抗拉强度平均值为417.5MPa，而E43××系列焊条熔敷金属的抗拉强度不小于420MPa，在力学性能上正好与之匹配。这一系列焊条有多种型号，商品牌号更多，可根据具体母材、受载情况等加以选用，比较重要的结构或受载情况复杂的结构，尽量选用低氢型焊条，表5-1为几种情况的举例。其他钢材选用焊条请参照JB/T4709—2007等行业标准或国家标准。(2)二氧化碳气体保护焊近年来，二氧化碳气体保护焊用来焊接低碳钢也很普遍。二氧化碳气体保护焊用焊丝可分为实心焊丝和药芯焊丝两大类，低碳钢选用焊丝的主要原则也是等强度原则，举例见表5-1。其他请参照GB/T8110—1995《气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝》等国家标准。焊接用的CO2气体纯度应不低于99.5％。(3)埋弧焊低碳钢的焊接采用埋弧焊的也很多，尤其是中、厚度钢板。低碳钢埋弧焊一般选用...
