第三章常用金属材料的焊接3.1材料的焊接性1、碳当量(CE)碳当量：把钢中合金元素(包括碳)的含量按其对焊接性的影响作用换算成碳的相当含量，作为评定钢材焊接性的一种参考指标。国际焊接学会推荐用于碳钢和低合金钢的碳当量(CE)计算公式：3.2碳钢的焊接A在下列情况下也可能出现裂缝①对于厚板、刚性结构；②在低温(＜-10℃)下焊接；③钢材有严重的成分偏析(如C、S、P局部偏析)。B可采取以下措施来保证焊接质量①焊前对焊件预热到一定温度(一般为150℃以上)；②应选择抗裂性较好的碱性焊条；③注意掌握焊接装配顺利；④对压力容器等重要结构，焊后要进行去应力热处理；⑤用电渣焊焊接的厚板结构，焊后要进行正火处理。常用中碳钢：45、50、551、焊接性分析含碳量C=0.25～0.6%，焊接性较差。主要问题：①热影响区产生淬火组织马氏体(M)；②焊缝和近缝区易产生热裂缝(C、S偏析)；③当焊缝含氢量高时，在焊缝和热影响区也可能产生冷裂缝。冷裂缝多发生在马氏体转变温度以下，常发生在焊后一段时间内发生(又称为“延迟裂缝”)，其形成原因与接头含氢量、组织淬硬程度、结构刚性三个主要因素有关。④焊前经过淬火处理的中碳钢零件，在热影响区可能出现回火软化现象。①多采用手弧焊，选碱性低氢型焊条，小电流、多层焊，尽量减少母材熔化量；无等强度要求时，可选比母材强度低一级的焊条，以提高焊缝金属塑性，减小裂缝倾向。②焊前预热(150～250℃之间)，焊后缓冷。③焊后安排消除应力的热处理。三、普通低合金结构钢的焊接①严格控制焊缝含氢量；②焊前预热，焊后缓冷；③焊后及时进行高温回火处理(消除内应力、去氢)；④焊接方法多采用手工电弧焊、埋弧自动焊等。常用铸铁：灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等。含碳量高，杂质(S、P等)含量高，铸铁组织内部缺陷多，抗拉强度低，塑性很差，焊接性较差的铸铁一般不用于设计焊接结构。但铸件缺陷或铸铁零件在使用中损坏常用焊补进行挽救修复。1．铸铁的焊接性分析①熔合区易产生白口组织，焊后很难进行机械加工；②焊缝和热影响区易产生裂缝；③焊缝易产生气孔。1）常用焊接方法有手弧焊、气焊、钎焊等。A热焊法：焊前及焊接过程中将工件整体或局部预热到600～700℃，焊后缓慢冷却的铸铁焊补方法。①特点：焊件受热均匀，焊接应力小，冷却速度慢，有利于石墨析出，防止产生白口组织和裂缝，焊接质量好，焊接接头易于进行机械加工。其缺点是：焊接成本高，工件易变形，劳动条件差。②应用：主要用于形状很复杂，对焊接质量要求高，焊后必须进行机械加工的重要铸件的焊补法。①焊接时不预热，或预热温度低于400℃的焊接方法。主要通过选择焊条，控制焊缝化学成分来防止出现白口和裂缝。②焊后不需进行机械加工时可选用：氧化型钢芯铸铁焊条EZFe或高钒铸铁焊条EZV或碳钢焊条E4315焊缝组织接近钢的组织，可加工性较差。五、有色金属及合金的焊接A一般焊件可采用气焊、手弧焊、电阻焊、钎焊；重要焊件多采用氩弧焊、等离子弧焊。B焊接材料应选择与母材化学成分相同的铝焊条或铝焊丝。C焊接时应注意：①严格进行焊前清理，去除焊件表面油污、氧化膜；对焊条药皮或焊剂必须严格烘干处理。②采用集中热源，快速连续施焊。单面焊时，应在接触腐蚀介质的一面施焊。③采用氯化物、氟化物作焊剂时，焊后必须彻底清洗焊剂残留物，以防腐蚀。1）铜及铜合金的焊接特点①导热性很高，厚板要预热；②铜在高温下易氧化，形成低熔点氧化物(Cu2O)分布于晶界，易产生热裂；③线收缩率大，易变形；④易产生气孔(H2或CO)；⑤低沸点元素(锌、锡、铅等)易蒸发和氧化损失；①一般焊件可采用气焊、手弧焊、埋弧焊、钎焊；重要结构用氩弧焊。②气焊紫铜和青铜应采用中性焰；③气焊黄铜用弱氧化焰，配用含Si、Al元素的焊丝，形成氧化薄膜复盖熔池，可防止锌的蒸发损失。3）焊接时应注意①严格清除焊件上的氧化膜和脏物；②烘干药皮和熔剂；③焊后清理残留腐蚀物。一、焊接结构的特点及设计要求1．焊接结构的特点①结构紧凑，节约材料，工艺简便，生产周期短；②可对铸、锻、压和切削加工后的产品进行装配加工，以简化工艺，降低成本，缩短生产周期，提高经济效益。③焊接结构的残余应力，隐蔽性缺陷(如裂缝、气孔、夹渣、未焊透等)，可能影响结构的寿命或使用安全性。故对焊接结构的设计和生产必须严格按规范执行。做到合理设计，精心施工，把好各道工序的质量关。①保证结构(接头)的使用性能(如强度、刚度、耐高、低温、耐腐蚀等性能)；②尽量使焊接应力与变形减至最小；③尽可能节约用材；④合理选择焊接方法；⑤方便施工和对焊接质量的检查。焊缝布置不合