焊接与金属材料有什么关系?
发布时间: 2019-11-11作者：baile100浏览量：
焊接与金属材料有什么关系?
这里讲的是金属材料的焊接，金属材料是被焊接的对象。焊接技术人员和焊工每天要和金属材料打交道，要遇到各种各样的金属材料，这些材料有些好焊，有些不好焊，有的焊接时易出现裂纹。不同的材料要采取不同的焊接方法和焊材，要采取科学严密的措施才能保证质量。
1)金属材料由各种不同的化学元素组成，不同的化学元素及其含量的多少对它们的性能影响很大。一般的碳钢由碳(C)、锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)磷(P)五大元素及铁(Fe)基体组成。碳含量多少对钢的性能影响最大：含碳量少，钢材塑性好，强度低，比较软；随着含碳量的增加，塑性逐渐降低，强度和硬度逐渐提高。碳钢按碳含量高低分为低、中、高碳钢。低碳钢含碳量(质量分数)低于0.24%焊接性好；中碳钢含碳量(质量分数)0.25%~0.60%焊接性较差；高碳钢含碳量(质量分数)大于0.60%焊接性差；含碳量(质量分数)大于0.45%的钢焊接时易出现焊接裂纹。锰含量对于钢的性能影响也很大，含量在2.5%以内时，增加锰含量可提高钢的强度、耐磨性，并可除硫和减少热裂纹。如Q345钢含碳量(质量分数)0.16%左右，含锰(质量分数)
1.2%-1.6%,强度比相同含碳量的低碳钢提高40%以上，耐磨性提高两倍以上。但锰含量大时，钢的强度、硬度明显提高，焊接性则显著降低。硅能增加钢水的流动性，提高钢的强度，但也能增加钢的脆性，一般钢中硅含量(质量分数)在0.15%-0.4%之间，低合金钢中也控制在1.2%以内。硫、磷两大元索在一般钢材和焊接材料中属于纯粹有害的杂质。硫在焊接时容易使焊缝出现热裂纹，磷在焊接时容易使焊缝出现热裂纹和冷裂纹。电弧焊时还要采取焊接冶金手段去除硫和磷。
钢和其他金属材料中的化学元素种类很多，对金属材料性能的影响(包括焊接性能的影响)也不同，在第二章中将作进一步的说明。
2)金属材料的组织对其力学性能和焊接性也有直接的重要影响。由于合金元素及含量的不同，加上冶炼、轧制及上道工序(如铸、压力加工等)加工过程 中受热及冷却的情况不同，金属材料在焊接前其内部组织是各不相同的。各种不 同的组织对金属材料的力学性能、焊接性都有直接影响。 例如，低碳钢在轧制后正火状态供应的情况下，其组织为塑性很好的铁素体 加数量不多的珠光体，焊接性好，除厚度超过35m的工件或焊接环境温度很低 的情况以外，焊接过程一般不会发生困难，不需要预热。而高碳钢在轧制后正火 状态供应的情况下，其组织为较少的铁素体和较多的珠光体，其中有一部分珠光 体在焊后冷却速度较快时，转变成又脆又硬的马氏体，形成裂纹的倾向很大，必 须釆取焊前预热及焊后保温缓冷的措施方可进行顺利的焊接，得到符合设计要求的焊接接头。
再如，1Crl8N9T等奥氏体不锈钢，由于含有大量的奥氏体形成元素镍 (Ni),在高温和常温下都是单一的奥氏体组织，不存在因温度变化发生组织变化 的问题，但焊接时容易产生晶间腐蚀和热裂纹，奥氏体晶粒长时间处在高温下易 于长大而降低接头性能，因此必须采取相应的措施加以避免。 铸铁为什么不好焊?焊接时为什么很容易出现裂纹?就是因为铸铁的碳含量 (质量分数)很高(超过2.11%甚至达到4%),焊接时很容易产生又脆又硬的白 日组织，加上粗大的晶粒焊后冷却速度快，晶粒细化体积缩小而产生组织应力，就很容易将焊缝拉开。
3)金属材料的其他性能与焊接的关系。铜及铜合金、铝及铝合金导热性要 比钢好得多，热得快，热量传导出去的也快，热量散失大，焊接时金属熔化慢， 甚至于不能形成连续的焊接过程而出现焊接困难。由于这个原因，铜及铜合金 铝及铝合金焊接前必须进行预热，焊接过程中应给予较多的热量。铜的导热性比 铝好，熔化温度比铝高，因而铜及其合金焊接时预热温度比铝及铝合金要高。
这里讲的是金属材料的焊接，金属材料是被焊接的对象。焊接技术人员和焊工每天要和金属材料打交道，要遇到各种各样的金属材料，这些材料有些好焊，有些不好焊，有的焊接时易出现裂纹。不同的材料要采取不同的焊接方法和焊材，要采取科学严密的措施才能保证质量。
1)金属材料由各种不同的化学元素组成，不同的化学元素及其含量的多少对它们的性能影响很大。一般的碳钢由碳(C)、锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)磷(P)五大元素及铁(Fe)基体组成。碳含量多少对钢的性能影响最大：含碳量少，钢材塑性好，强度低，比较软；随着含碳量的增加，塑性逐渐降低，强度和硬度逐渐提高。碳钢按碳含量高低分为低、中、高碳钢。低碳钢含碳量(质量分数)低于0.24%焊接性好；中碳钢含碳量(质量分数)0.25%~0.60%焊接性较差；高碳钢含碳量(质量分数)大于0.60%焊接性差；含碳量(质量分数)大于0.45%的钢焊接时易出现焊接裂纹。锰含量对于钢的性能影响也很大，含量在2.5%以内时，增加锰含量可提高钢的强度、耐磨性，并可除硫和减少热裂纹。如Q345钢含碳量(质量分数)0.16%左右，含锰(质量分数)
1.2%-1.6%,强度比相同含碳量的低碳钢提高40%以上，耐磨性提高两倍以上。但锰含量大时，钢的强度、硬度明显提高，焊接性则显著降低。硅能增加钢水的流动性，提高钢的强度，但也能增加钢的脆性，一般钢中硅含量(质量分数)在0.15%-0.4%之间，低合金钢中也控制在1.2%以内。硫、磷两大元索在一般钢材和焊接材料中属于纯粹有害的杂质。硫在焊接时容易使焊缝出现热裂纹，磷在焊接时容易使焊缝出现热裂纹和冷裂纹。电弧焊时还要采取焊接冶金手段去除硫和磷。
钢和其他金属材料中的化学元素种类很多，对金属材料性能的影响(包括焊接性能的影响)也不同，在第二章中将作进一步的说明。
2)金属材料的组织对其力学性能和焊接性也有直接的重要影响。由于合金元素及含量的不同，加上冶炼、轧制及上道工序(如铸、压力加工等)加工过程 中受热及冷却的情况不同，金属材料在焊接前其内部组织是各不相同的。各种不 同的组织对金属材料的力学性能、焊接性都有直接影响。 例如，低碳钢在轧制后正火状态供应的情况下，其组织为塑性很好的铁素体 加数量不多的珠光体，焊接性好，除厚度超过35m的工件或焊接环境温度很低 的情况以外，焊接过程一般不会发生困难，不需要预热。而高碳钢在轧制后正火 状态供应的情况下，其组织为较少的铁素体和较多的珠光体，其中有一部分珠光 体在焊后冷却速度较快时，转变成又脆又硬的马氏体，形成裂纹的倾向很大，必 须釆取焊前预热及焊后保温缓冷的措施方可进行顺利的焊接，得到符合设计要求的焊接接头。
再如，1Crl8N9T等奥氏体不锈钢，由于含有大量的奥氏体形成元素镍 (Ni),在高温和常温下都是单一的奥氏体组织，不存在因温度变化发生组织变化 的问题，但焊接时容易产生晶间腐蚀和热裂纹，奥氏体晶粒长时间处在高温下易 于长大而降低接头性能，因此必须采取相应的措施加以避免。 铸铁为什么不好焊?焊接时为什么很容易出现裂纹?就是因为铸铁的碳含量 (质量分数)很高(超过2.11%甚至达到4%),焊接时很容易产生又脆又硬的白 日组织，加上粗大的晶粒焊后冷却速度快，晶粒细化体积缩小而产生组织应力，就很容易将焊缝拉开。
3)金属材料的其他性能与焊接的关系。铜及铜合金、铝及铝合金导热性要 比钢好得多，热得快，热量传导出去的也快，热量散失大，焊接时金属熔化慢， 甚至于不能形成连续的焊接过程而出现焊接困难。由于这个原因，铜及铜合金 铝及铝合金焊接前必须进行预热，焊接过程中应给予较多的热量。铜的导热性比 铝好，熔化温度比铝高，因而铜及其合金焊接时预热温度比铝及铝合金要高。
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