钢铁的焊接性能
各种元素对钢材性能的影响
1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
常用金属材料的焊接性
常用金属材料的焊接性焊接是指将两个或多个金属材料通过加热或施加压力等方式连接在一起的工艺。
常用的金属材料包括钢铁、铝、铜、镍、钛等。
这些金属材料在焊接时拥有不同的特性和焊接性能。
下面将针对常见金属材料的焊接性进行详细介绍。
1.钢铁焊接性钢铁是最常见的金属材料之一，其焊接性能较好。
在钢铁焊接中常用的方法包括电弧焊、气焊、激光焊等。
其中，电弧焊是最常见的焊接方法，在焊接钢铁时通常使用熔化电极和熔化极性相同的焊条。
钢铁的焊接性能取决于其成分、组织结构以及焊接方法等因素。
2.铝焊接性铝是一种常见的轻金属，其焊接性能较差。
由于铝的氧化膜容易形成，这会降低焊接接头的强度和质量。
为了提高铝的焊接性能，可以采用预处理、焊接保护气体等方法。
常见的铝焊接方法有气焊、TIG焊等。
在气焊中需要使用钡剂等预处理剂来清除氧化膜，而TIG焊则可以通过惰性气体的保护来减少氧化膜的生成。
3.铜焊接性铜是一种良好的导电材料，其焊接性能较好。
常见的铜焊接方法有气焊、TIG焊、电弧焊等。
在铜焊接中，氧化膜的清除很重要，可以使用钝化剂等预处理剂来清除氧化膜。
TIG焊和电弧焊是常用的铜焊接方法，可以通过选择合适的焊接材料和控制焊接参数来获得理想的焊接接头。
4.镍焊接性镍是一种耐腐蚀性较好的金属材料，其焊接性能较好。
常见的镍焊接方法有电弧焊、TIG焊等。
镍焊接时，需要注意选择合适的焊接材料和适当的焊接参数来获得理想的焊接接头。
在镍焊接中，尤其需要注意焊接电缆和接地端之间的电气连接，以避免电弧腐蚀。
5.钛焊接性钛是一种重要的结构材料，其焊接性能较好。
常用的钛焊接方法有电弧焊、激光焊等。
在钛焊接中，需要注意选择合适的焊接材料和适当的焊接参数，以避免产生气泡和裂纹等缺陷。
此外，钛焊接还需要进行保护气体的控制，以避免氧化等不良影响。
综上所述，常用金属材料的焊接性能因成分、组织结构以及焊接方法等因素的不同而有所差异。
了解和掌握这些材料的焊接性能对于实际应用和工程设计具有重要意义，能够确保焊接接头的质量和可靠性。
钢铁材料的性能
σe
MPa
金属能保持弹性变形的最大能力
比例极限
σp
MPa
在弹性变形阶段，金属材料所受的和应变能保持正比的最大应力
弹性模量
MPa
金属在弹性范围内，外力和变形成比例地增长，既应力与应变成正比例关系时，这个比例系数就称为弹性模量
2．3塑性—材料受力后产生永久变形而不破坏的能力
伸长率（延伸率）
%
金属受外力作用被拉断以后,在标距内总伸长长度同原来标距长度相比的百分数
肖氏硬度
HSC（目测型）
与h/h0比值成正比
利用金刚石冲头自一定的高度h0mm落下，撞击金属后，冲头又回跳到某一高度hmm
表面光滑的一些精密量具或零件
HSD（指示型）
3．化学性能
名称
说明
耐腐蚀性
金属材料抵抗空气、水蒸气及其它化学介质腐蚀破坏作用的能力，称为耐腐蚀性。常见的钢铁生锈、铜生铜绿等，就是腐蚀现象。金属材料耐腐蚀性能与许多因素有关，例如金属的化学成分、加工性质、热处理条件、组织状态以及环境介质和温度条件等
抗剪强度
τ
MPa
外力与材料轴线垂直，并对材料呈剪切作用时的极限强度
抗扭强度
τb
MPa
外力是扭转时的极限强度
屈服点
σs
MPa
金属试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象称为“屈服”。发生屈服现象时的应力，称为屈服点或屈服极限，是金属发生明显塑性变形的抗力。
屈服强度
σ0。2
MPa
对某些屈服现象不明显的金属材料，测定屈服点比较困难，常把产生0.2%永久变形的应力定为屈服点，这称为屈服强度或条件屈服强度
牌号
牌号是用来识别产品的名称、符号、代码或它们的组合。钢的牌号称为钢号，是对某一具体钢种所取的名称。牌号是技术条件中的首要内容，同一牌号的材料可能有不同的保证条件、交货状态、使用加工类别、质量级别等
碳当量计算
碳当量计算小结主要描述了碳当量的定义和一些计算公式，自己编程实现，为以后应用提供方便。
并收集下载了 一些相关文献参考。
钢铁材料的焊接性能一般是指焊缝及热影响区是否容易形成裂纹，焊接接头是否出现脆性等等。
由于很多高压管、罐、船体、桥梁等重要结构件都是用焊接方式连接起来的，一旦出现质量问题，将造成灾难性的事故。
如1943年，美国一个电站的蒸气管道，在500摄氏度温度下工作了5年，突然发生爆炸，经检查发现，断裂发生于焊缝热影响区。
因此材料的焊接性能一直是一个非常重要的工艺指标。
人们通过大量的实验结果，发现钢的焊接性能与其成分关系很大，尤其是碳含量。
当碳含量高时，焊接区容易产生裂纹，合金元素含量增加也容易产生开裂现象，因此可以用合金成分的"碳当量"概念来表示焊接性能的好坏 ，常用的碳当量[C]的经验计算公式为：[C]=C + Mn/6 + (Ni+Cu)/15 + (Cr+Mo+V)/5式中的元素符号代表这些元素在钢中的重量百分比 。
经验表明 ，当[C]小于0.4%时，钢材焊接冷裂倾向不大，焊接性良好 ；[C]在0.4%~0.6 %之间时，钢材焊接冷裂倾向较显著 ，焊接性较差，焊接时需要预热钢材和采取其它工艺措施来防止裂纹；当[C]大于0.6%时，钢材焊接冷裂严重，焊接性能很差，基本上不适合于焊接，或者只有在严格的工艺措施下和较高的预热温度下才能进行焊接操作。
为了得到较高的强度，一个最有效的办法就是提高钢中的碳含量，但由于碳含量高导致焊接性能降低，因此低合金高强钢必须是低碳的（一般小于含碳0.25%），如16Mn, 15MnVN ，20CrMnTi 等。
一些高碳的工具钢，如 T7~T13（含碳0.7~1.3%）和铸铁零件，通常是不能焊接的。
开发和使用高强度钢铁材料，用于制造工程结构件，必须考虑焊接性能 。
以下内容摘自[第14 卷第1期 材料开发与应用1999 年2月 经验交流]钢的碳当量就是把钢中包括碳在内的对淬硬、冷裂纹及脆化等有影响的合金元素含量换算成碳的相当含量。
16Mn本身、16Mn与Q235的焊接性能探讨焊接工艺分析.
16Mn 钢板与 Q235钢板焊接的实践刘金辉(邢台钢铁公司炼钢厂河北邢台 054027摘要 :分析了 16MN 钢板及其与 Q235钢板的焊接性能、异种金属焊接特点。
产生焊接缺陷的原因,从选材和焊接工艺上找出了控制焊接缺陷的方法。
关键词 :钢板:焊接:缺陷PRACTICE OF WELDING 16Mn AND Q235 STEEL PLATESHI Jian-qiang , WANG HUA, ZHAO Zhi-gang , LIU Jin-hui , HU Wei (steelworks , Xingtai Iron and Steel Company, hebei , 054027 Abstract :The welding properties of 16Mn and Q235 plate, the features of welding between different kingds of metal and the reason to bring the welding defects are analyzed , the method to control the defects found out from material selection and welding ptocess。
Key Words:steel plate; welding ; defect1、前言:16Mn 为 345Mpa 合金结构钢,是低合金钢中使用最广泛、生产量很大的钢种之一,这种钢具有良好的综合机械性能和工艺性能,与 A3、 15钢相比除具有同样好的塑性与焊接性外,屈服强度可提高 50%左右、耐大气腐蚀能力约提高 20— 35%,以及更高的低温冲击韧性。
这类钢在石油化工工业中被广泛应用于压力容器、石油储罐、锅炉管道。
邢钢炼钢厂在检修应用条件比较苛刻的设备构件时,往往用 16Mn 钢板替代普通 Q235钢板。
钢铁材料分类及特性
电工用冷轧取向硅钢。字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100倍。钢号尾部加字母“G”者，表示在 高频率下检验的；未加“G”者，表示在频率为50周波下检验的。 例如钢号DW470表示电工用冷轧无取 向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。 13．电工用纯铁 它的牌号由字母“DT”和数字组成，“DT”表示电工用纯铁，数字表示不同牌号的顺序号，例DT3。 在数字后面所加的字母表示电磁性能：A——高级、E——特级
莱氏体钢（珠光体+渗碳体）
珠光体钢 马氏体钢 贝氏体钢 奥氏体钢
钢材无相变或部分发生相变的
按用途分类
低合金结构钢
建筑及工程用钢
普通碳素结构钢 钢筋钢 调质结构钢；
机械制造用钢
表面硬化结构钢：包括渗碳钢、 渗氨钢、表面淬火用钢
钢材结构钢
弹簧钢 轴承钢
易切结构钢
冷塑性成形用钢： 包括冷冲压用钢、冷镦用钢
8．滚动轴承钢 钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。 高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法
基本上和合金结构钢相同。
9．合金工具钢和高速工具钢 合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量＜1.0%时，以千分之几表示。
➢ 分类：
炼钢生铁：炼钢生铁含硅量不大于1.7%，碳以Fe3c状存在。故硬而脆， 断口呈白色。
铸造用生铁：铸造生铁硅含量为1.25-3.6%。碳多以石墨状态存在。断口 呈灰色。软、易切削加工。主要用来生产各种铸铁件原料如床身、箱体等。
45号钢参数
45号钢参数1. 化学成分：C：0.42-0.50%Si：0.17-0.37%Mn：0.50-0.80%S：≤0.035%P：≤0.035%2. 机械性能：屈服强度（σs）：≥450MPa抗拉强度（σb）：≥600MPa伸长率（δ）：≥14%断面收缩率：≥45％冲击韧性（岛氏V型）：≥63J（J/cm2）硬度：≤217HBW3. 焊接性能：45号钢具有良好的焊接性能，可以使用大部分常规的焊接方法，如电弧焊、气保焊、埋弧焊、激光焊等。
4. 用途：由于45号钢具有较高的屈服强度和抗拉强度，适用于生产高要求的轴类、受力件以及各种承压部件。
45号钢还广泛应用于机械制造、汽车制造、船舶制造等领域。
45号钢是一种常见的优质钢材，其机械性能和焊接性能都很优秀，适用范围广泛，受到了广泛的应用和认可。
除了前面提到的机械制造、汽车制造、船舶制造领域，45号钢在建筑材料、管道、金属制品等方面也有广泛的应用。
下面我们就一一介绍：1. 建筑材料将45号钢进行冷拔、冷轧、热轧等加工后，可以生产各种规格和形状的钢材，如板材、管材、角钢、梁等。
这些钢材广泛应用于建筑物的承重和支撑结构中，例如建筑柱、梁、桥梁和隧道结构等。
2. 管道45号钢的高强度和优良的焊接性能，使其成为制造管道的优质原材料。
45号钢制造的管道可用于输送天然气、石油和水等液体和气体。
3. 金属制品由于45号钢具有优良的机械性能和耐腐蚀性能，可以生产各种结构和形状的金属制品，如锻件、齿轮、螺丝、螺母、轴承、销、卡簧等，这些金属制品广泛应用于机械、汽车、机床和船舶等领域。
45号钢在众多工业领域中都有着广泛的应用，这种优质钢材的机械性能和耐腐蚀性能也得到了广泛的认可和使用。
由于45号钢适用性广泛，其生产和加工工艺也具有较高的技术要求。
我们需要继续对45号钢从材料设计、生产加工、质量控制等不同方面进行深入研究和优化，以更好地满足不同行业对于钢材的需求和要求。
我们也应该加强与其他国家的交流和合作，引进先进技术，提高我国的钢材生产和加工水平，推动钢材行业的发展和繁荣。
Q235钢的焊接性分析及焊接工艺评定
兰州工业学院毕业设计（论文）题目Q235钢的焊接性分析及焊接工艺评定系别材料工程学院专业焊接技术及自动化班级焊接11-2姓名学号指导教师（职称）日期2014年3月目录摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3)1.1 碳钢简述 (3)1.2 Q235钢的化学成分分析 (4)1.3 Q235的机械性能 (4)1.4 本次设计实验技术路线图 (5)第二章Q235钢板的焊接 (6)2.1 板材厚度的选择 (6)2.2 焊接材料的选择 (6)2.3 焊接方法和焊接设备的选定 (6)2.4 焊焊前准备 (7)2.4.1 焊接接头形式及坡口准备 (7)2.4.2 工件共建表面的清理 (7)2.5 焊接工艺参数的制定 (8)2.5.1 焊条直径 (8)2.5.2 焊接电流 (8)2.5.3 焊接电压 (9)2.5.4 焊接层数 (9)2.6 焊接及焊后热处理 (10)2.6.1 防止裂纹的产生 (10)2.6.2 结晶裂纹的产生原因 (11)2.6.3 冷裂纹的防止措施 (12)2.6.4 严格控制氢的来源 (12)2.7 焊后热处理 (13)2.8 焊接时应注意的要点 (13)第三章Q235金属试样的制备 (15)3.1 取样 (15)3.2 粗磨 (15)3.3 细磨 (16)3.3.1 手工磨 (16)3.3.2 机械磨 (17)3.4 抛光 (17)3.5 浸蚀 (19)第四章试样组织观察及分析 (20)4.1 焊接接头组织 (20)4.2 试样的观察 (20)4.3 试样的分析 (21)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)外文文献及译文 28兰州工业学院毕业设计（论文）任务书材料工程系2014届焊接技术及自动化专业毕业设计（论文）任务书摘要Q235低碳钢在现代工业上应用十分广泛，本文主要针对Q235低碳钢板材的焊接工艺进行设计，通过经济和操作性两个方面的考虑，选用手工电弧焊进行焊接，焊接后变形小，缺陷少，焊接质量良好，当然最重要的是焊接工艺参数设计正确。
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根据钎料熔点的不同，将钎焊分为软钎焊和硬钎焊。 • 软钎焊：软钎焊的钎料熔点低于450° C，接头强度较低 （小于70 MPa）。软钎焊 多用于电子和食品工业中导 电、气密和水密器件的焊接。以锡铅合金作为钎料的 锡焊最为常用。 • 硬钎焊：硬钎焊的钎料熔点高于450° C，接头强度较高 （大于200 MPa）。硬钎焊 接头强度高，有的可在高 温下工作。硬钎焊的钎料种类繁多，以铝、银、铜、 锰和镍为基的钎料应用最广。
• 电弧焊的焊接方法有很多
压焊
压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固 态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端 时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压 力作用下连接成为一体。
压焊有两种情况
1.加热施压 2.冷压
加热施压
• 将被焊金属接触部分加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加 一定的压力，以使金属原子间相互结合形成牢固的焊接接头。 • 如锻焊、接触焊、摩擦焊、气压焊、电阻焊、超声波焊等就是这 种类型的压50℃下保温2-6小时，进一步减缓冷却速度，增加塑性、韧性，并减小淬硬倾向，消除接头内 的扩散氢。所以，焊接时不能在过冷的环境或雨中进行。焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，特别是 对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下(动载荷或冲击载荷)工作的焊件更应如此。焊后消除应力的 回火温度为600～650℃，保温1-2h,然后随炉冷却。 若焊后不能进行消除应力热处理，应立即进行后热处理
应用
气焊主要应用于薄钢板、低熔点材料（有色金属及其合金）、 铸铁件和硬质合金刀具等材料的焊接，以及磨损、报废车件的 补焊、构件变形的火焰矫正等
电弧焊
• 电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法， 它的原理是利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所 产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后 形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程。电 弧焊焊接低碳钢或低合金钢时，电弧中心部分 的温度可达6000～8000℃，两电极的温度可达 到2400～2600℃。
钎焊机
特点 优：有些钎焊方法可同时焊 多焊件、多接头，生产率很 高。钎焊设备简单，生产投 资费用少，钎焊加热温度较 低，接头光滑平整，组织和 机械性能变化小，变形小， 工件尺寸精确。 缺：接头强度低，耐热性差 ，且焊前清整要求严格，钎 料价格较贵。
钎焊不适于一般钢结构和重载、动载机 件的焊接。主要用于制造精密仪表、电 气零部件、异种金属构件以及复杂薄板 结构，
冷压
• 不进行加热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，借助于 压力所引起的塑性变形，以使原子间相互接近而获得牢固的压挤 接头。 • 这种压力焊的方法有冷压焊、爆炸焊等。
影响可焊性的因素
材料本身 焊接工艺 焊见形状 环境条件
在适合的环境下，焊接工艺常常是改善焊接质量的主要因素
焊前预热： 预热有利于降低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要 工艺措施。预热还能改善接头塑性，减小焊后残余应力。通常，35和45钢的预热温度为150～250℃。含碳量 再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提高至250～400℃。 若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各150～200mm。
熔焊
熔焊，是指焊接过程中，将联接处的金属在高温等的 作用下至熔化状态而完成的焊接方法，可形成牢固的 焊接接头。由于被焊工件是紧密贴在一起的，在温度 场、重力等的作用下，不加压力，两个工件熔化的融 液会发生混合现象。待温度降低后，熔化部分凝结， 两个工件就被牢固的焊在一起，完成焊接的方法。由 于在焊接过程中固有的高温相变过程，在焊接区域就 产生了热影响区。固态焊接和熔焊正相反，固态焊接 没有金属的熔化。
钢铁的焊接性能
焊接方法 影响可焊性的因素
焊接方法
钎焊 熔焊 压焊
钎焊
• 钎焊（Soldering and Brazing） ：利用熔 点比母材（被钎焊材料）熔点低的填充 金属（称为钎料或焊料），在低于母材 熔点、高于钎料熔点的温度下，利用液 态钎料在母材表面润湿、铺展和在母材 间隙中填缝，与母材相互溶解与扩散， 而实现零件间的连接的焊接方法。 •
熔焊的分类
• 气焊 • 电弧焊
气焊
特点
优：设备简单（氧气瓶、乙炔瓶、回火保险器、焊炬、 减压器、氧气、乙炔、输送管等）使用灵活； 对铸铁及些有色金属的焊接有较好的适应性； 在电力供应不足的地方需要焊接时，气焊可以发挥 更大的作用。 缺：生产效率较低； 焊接后工件变形和热影响区较大； 较难实现自动化。