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常用鋼材的焊接
英文詞條名：
一、鋼材的焊接性
焊接性：采用一定焊接方法、焊接材料、工藝參數及結構形式的條件下，獲得優質焊接接頭的難易程度，即其對焊接加工的適應性。
（一） 焊接性一般包括兩個方面：
! Z/ d: Y+ t0 t1 E( E" O工藝焊接性：主要指在給定的焊接工藝條件下，形成完好焊接接頭的能力，特別是接頭對產生裂紋的敏感性，也稱抗裂性；
8 o+ d( L: \8 ]. u4 @/ J# I6 Z使用焊接性：在給定的焊接工藝條件下，焊接接頭在使用條件下安全運行的能力，包括焊接接頭的力學性能和其它特殊性能（如耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等）。
   焊接性是金屬的工藝性能在焊接過程中的反映，了解及評價金屬材料的焊接性，是焊接結構設計、確定焊接方法、制定焊接工藝的重要依據。
（二）鋼的焊接性評定方法：
( V. J% u  {& l8 d$ Y1 D    鋼是焊接結構中最常用的金屬材料，因而評定鋼的焊接性顯得尤為重要。由于鋼的裂紋傾向與其化學成分有密切關系，因此，可以根據鋼的化學成分評定其焊接性的好壞。
    通常將影響最大的碳作為基礎元素，把其它合金元素的質量分數對焊接性的影響折合成碳的相當質量分數，碳的質量分數和其它合金元素的相當質量分數之和稱為碳當量，它是評定鋼的焊接性的一個參考指標。
碳當量（CARBON EQUIVALENT)公式

& ^) x) p5 d- f+ `8 K, b" Z, E/ }

    碳當量越高，裂紋傾向越大，鋼的焊接性越差。一般認為：
8 h: s$ x5 j0 F4 Y# {CEQ<0.4%時，鋼的淬硬和冷裂傾向不大，焊接性良好
CEQ=0.4%～0.6%時，鋼的淬硬和冷裂傾向逐漸增加，焊接性較差，焊接時需要采取一定的預熱、緩冷等工藝措施，以防止產生裂紋；
0 Y% [8 N  h: oCEQ>0.6%時，鋼的淬硬和冷裂傾向嚴重，焊接性很差，一般不用于生產焊接結構。
9 c0 y2 N& }# T0 Y2 }7 F+ Y    碳當量公式僅用于對材料焊接性的粗略估算，在實際生產中，應通過直接試驗（焊接性試驗），模擬實際情況下的結構、應力狀況和施焊條件，在試件上焊接，觀察試件的開裂情況，并配合必要的接頭使用性能試驗進行評定(焊接工藝評定)。

二、碳素鋼的焊接
      Q235、10、15、20等低碳鋼是應用最廣泛的焊接結構材料，由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬傾向小，不易產生裂紋，所以焊接性最好。焊接時，任何焊接方法和最普通的焊接工藝即可獲得優質的焊接接頭。但由于施焊條件、結構形式不同，焊接時還需注意以下問題：
（1）在低溫環境下焊接厚度大、剛性大的結構時，應該進行預熱，否則容易產生裂紋。
（2）重要結構焊后要進行去應力退火以消除焊接應力。
      低碳鋼對焊接方法幾乎沒有限制，應用最多的是手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護電弧焊和電阻焊。采用電弧焊時，焊接材料的選擇參見表。
低碳鋼焊接材料的選擇

中碳鋼的焊接
含碳量在0.25%～0.60%之間的中碳鋼，有一定的淬硬傾向，焊接接頭容易產生低塑性的淬硬組織和冷裂紋，焊接性較差。中碳鋼的焊接結構多為鍛件和鑄鋼件，或進行補焊。
  Q; X! V2 I6 Z* d$ c- P4 }* ?" U焊接方法：手工電弧焊。
5 h# V+ j1 v, I+ j焊條選用：抗裂性好的低氫型焊條（如J426、J427、J506、J507等），焊縫有等強度要求時，選擇相當強度級別的焊條。對于補焊或不要求等強度的接頭，可選擇強度級別低、塑性好的焊條，以防止裂紋的產生。
焊接時，應采取焊前預熱、焊后緩冷等措施以減小淬硬傾向，減小焊接應力。接頭處開坡口進行多層焊，采用細焊條小電流，可以減少母材金屬的熔入量，降低裂紋傾向。
高碳鋼的焊接
& y5 F. }3 z3 L* k' F+ a高碳鋼的含碳量大于0.60%，其焊接特點與中碳鋼基本相同，但淬硬和裂紋傾向更大，焊接性更差。一般這類鋼不用于制造焊接結構，大多是用手工電弧焊或氣焊來補焊修理一些損壞件。焊接時，應注意焊前預熱和焊后緩冷。

; v( s$ n, k( w5 C2 J; w) Z三、低合金鋼的焊接
低合金鋼焊接經常出現的問題
7 Y0 M" Q" t9 p! b7 n（1） 熱裂紋 熱裂紋指焊接過程中，焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區產生的焊接裂紋。其原因在于低合金鋼的焊接過程中銅、硼、氮等元素成為形成裂紋的敏感元素。
4 B  K; g. H9 ?8 c（2） 冷裂紋 焊接接頭冷卻到較低溫度下（對于鋼來說在MS溫度以下）時產生的焊接裂紋稱為冷裂紋。冷裂紋常發生在高強度鋼的厚板結構中。其原因是接頭的剛度大，造成的局部應力大，或在冷卻過程中氫析出后聚集造成局部應力超過了鋼的強度極限。
（3） 白點 在焊縫金屬拉斷面上，出現的如魚目狀的一種白色圓形斑點稱為白點。其產生原因是焊接過程中吸收了過量的氫，故又稱氫白點。
   低合金鋼焊接主要根據不同鋼號的屈服點等級選擇焊接材料，應遵守等強度（某些鋼號應考慮成分相同或相近）原則。對于厚度大、剛度大的構件或在低溫下焊接時應考慮使用低氫型焊條，焊前進行預熱等，嚴格按照焊接工藝規范施焊。
低合金結構鋼的焊接
低合金結構鋼按其屈服強度可以分為九級：300、350、400、450、500、550、600、700、800MPA。
1 l" V' [) V# H6 G- G# f1 o強度級別≤400MPA的低合金結構鋼，CEQ<0.4%，焊接性良好，其焊接工藝和焊接材料的選擇與低碳鋼基本相同，一般不需采取特殊的工藝措施。只有焊件較厚、結構剛度較大和環境溫度較低時，才進行焊前預熱，以免產生裂紋。
強度級別≥450MPA的低合金結構鋼，CEQ>0.4%，存在淬硬和冷裂問題，其焊接性與中碳鋼相當，焊接時需要采取一些工藝措施，如焊前預熱（預熱溫度150℃左右）可以降低冷卻速度，避免出現淬硬組織；適當調節焊接工藝參數，可以控制熱影響區的冷卻速度，保證焊接接頭獲得優良性能；焊后熱處理能消除殘余應力，避免冷裂。
    低合金結構鋼含碳量較低，對硫、磷控制較嚴，手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊和電渣焊均可用于此類鋼的焊接，以手工電弧焊和埋弧焊較常用；
! ^: u! G% ]* T: m) Y: I- N    選擇焊接材料時，通常從等強度原則出發，為了提高抗裂性，盡量選用堿性焊條和堿性焊劑，對于不要求焊縫和母材等強度的焊件，亦可選擇強度級別略低的焊接材料，以提高塑性，避免冷裂。

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: a1 s, f/ G) g* W四、不銹鋼的焊接
不銹鋼中都含有不少于12%的鉻，還含有鎳、錳、鉬等合金元素，以保證其耐熱性和耐腐蝕性。
2 X2 P+ C, w: P% O' ^    按組織狀態，不銹鋼可分為奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼等，其中以奧氏體不銹鋼的焊接性最好，廣泛用于石油、化工、動力、航空、醫藥、儀表等部門的焊接結構中，常見牌號有：1CR18NI9、1CR18NI9TI、0CR18NI9等。
$ R, D( e3 Y  b（一）奧氏體不銹鋼的焊接性
2 n7 _8 D: a+ C0 a+ K+ T奧氏體不銹鋼焊接件容易在焊接接頭處發生晶間腐蝕，其原因是焊接時，在450～850℃溫度范圍停留一定時間的接頭部位，在晶界處析出高鉻碳化物（CR23C6），引起晶粒表層含鉻量降低，形成貧鉻區，在腐蝕介質的作用下，晶粒表層的貧鉻區受到腐蝕而形成晶間腐蝕。這時被腐蝕的焊接接頭表面無明顯變化，受力時則會沿晶界斷裂，幾乎完全失去強度。
為防止和減少焊接接頭處的晶間腐蝕，應嚴格控制焊縫金屬的含碳量，采用超低碳的焊接材料和母材。采用含有能優先與碳形成穩定化合物的元素如TI、NB等，也可防止貧鉻現象的產生。
" d; X7 `( F3 R; {奧氏體不銹鋼焊接的另一個問題是熱裂紋。
產生的主要原因是焊縫中的樹枝晶方向性強，有利于S、P等元素的低熔點共晶產物的形成和聚集。另外，此類鋼的導熱系數?。s為低碳鋼的1/3），線脹系數大（比低碳鋼大50%），所以焊接應力也大。
防止的辦法是選用含碳量很低的母材和焊接材料，采用含適量MO、SI等鐵素體形成元素的焊接材料，使焊縫形成奧氏體加鐵素體的雙相組織，減少偏析。
（二）奧氏體不銹鋼的焊接工藝
一般熔焊方法均能用于奧氏體不銹鋼的焊接，目前生產上常用的方法是手工電弧焊、氬弧焊和埋弧焊。在焊接工藝上，主要應注意以下問題：
0 e- J; J  \/ ^5 h+ S（1）采用小電流、快速焊，可有效地防止晶間腐蝕和熱裂紋等缺陷的產生。一般焊接電流應比焊接低碳鋼時低20%；
（2）焊接電弧要短，且不作橫向擺動，以減少加熱范圍。避免隨處引弧，焊縫盡量一次焊完，以保證耐腐蝕性。
（3）多層焊時，應等前面一層冷至60℃以下，再焊后一層。雙面焊時先焊非工作面，后焊與腐蝕介質接觸的工作面。
（4）對于晶間腐蝕，在條件許可時，可采用強制冷卻。必要時可進行穩定化處理，消除產生晶間腐蝕的可能性。

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