常用金属的焊接性能

2.3.2　常用金属的焊接性能

1．金属的焊接性及其评定

金属的焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括两方面的内容：其一是工艺性能，即在一定焊接工艺条件下，金属对形成焊接缺陷（主要是裂纹）的敏感性；其二是使用性能，即在一定焊接工艺条件下，金属的焊接接头对使用要求的适应性。金属的焊接性主要取决于金属的化学成分。

在钢中，碳对焊接性的影响最大，碳的含量越高，钢的焊接性越差。其他元素对钢的焊接性也有一定影响。通常把这些元素的含量换算成等效的碳的含量，加上钢中碳的含量，其总和称为碳当量C_E。C_E越大，钢的焊接性就越差。当C_E＜0.4%时，钢材的焊接性良好；当C_E=0.4%～0.6%时，钢材的焊接性较差，需采取焊前预热、焊后缓冷等工艺措施，以防裂纹产生；当C_E＞0.6%时，钢材的焊接性差，需采用较高的预热温度以及焊后热处理等措施。

2．碳钢和低合金结构钢的焊接性

（1）低碳钢的焊接性。低碳钢的焊接性好，一般不需要采取特殊的工艺措施即可得到优质的焊接接头，低碳钢几乎可用各种焊接方法进行焊接。

低碳钢焊接一般不需要预热，只有在气候寒冷或焊件厚度较大时才需要考虑预热。例如，当板材厚度大于30mm或环境温度低于−10℃时，需要将焊件预热至100～150℃。

（2）中碳钢的焊接性。中碳钢的焊接性比低碳钢差。中碳钢焊件的热影响区容易产生淬硬组织。当焊件厚度较大、焊接工艺不当时，焊件很容易产生冷裂纹。同时，焊件接头处有一部分碳要熔入焊缝熔池，使焊缝金属的碳当量提高，降低焊缝的塑性，容易在凝固冷却过程中产生热裂纹。

中碳钢焊前需要预热，以减小焊接接头的冷却速度，降低热影响区的淬硬倾向，防止产生冷裂纹。预热的温度一般为100～200℃。中碳钢焊件接头要开坡口，以减小焊件金属熔入焊缝金属中的比例，防止产生热裂纹。

（3）低合金结构钢的焊接性。低合金结构钢的焊件热影响区有较大的淬硬性。强度等级较低的低合金结构钢，含碳量少，淬硬倾向小。随着强度等级的提高，钢中含碳量也增大，加上合金元素的影响，使热影响区的淬硬倾向也增大。因此，导致焊接接头处的塑性下降，产生冷裂纹的倾向也随之增大。可见，低合金结构钢的焊接性随着其强度等级的提高而变差。

在焊接低合金结构钢时，应选择较大的焊接电流和较小的焊接速度，以减小焊接接头的冷却速度。如果能够在焊接后及时进行热处理或者焊前预热，均能有效地防止冷裂纹的产生。

3．铸铁的焊接性

铸铁的焊接性很差。在焊接铸铁时，一般容易产生白口组织及产生裂纹缺陷。在生产中，铸铁是不作为材料焊接的。只是当铸铁件表面产生不太严重的气孔、缩孔、砂眼和裂纹等缺陷时，才采用焊补的方法。