焊接冶金学—材料焊接性复习总结
2热裂纹
焊缝金属凝固期间存在较大拉应力是产生热裂纹的必要条件。 1)
凝固模式
单纯F或A模式凝固时，只有γ-γ或δ-δ界面，偏析液摸能够润湿，会有热裂倾向；
以FA模式形成δ相呈蠕虫状，防碍A枝晶支脉的发展，构成理想的γ-δ界面，不会有热裂倾向。 以AFA模式凝固时，是通过包晶/共晶反应面形成γ+δ，不足以形成理想的γ-δ界面，还会有一定的热裂倾向。
影响热烈倾向的关键是决定凝固模式的Cr/Ni值。 2)
化学成分
凡是溶解度小而能偏析形成易熔共晶的成分，都可能引起热裂纹的产生。凡可无限固溶的成分或溶解度大的成分都不会引起热裂纹凡促使出现A或AF模式的元素，该元素会增加焊缝的热烈倾向。 3)
焊接工艺的影响
小的E为避免焊缝枝晶粗大和过热区晶粒粗化；不预热降低层间温度；焊接速度不要过大，适当降低焊接电流 3析出现象
б相的析出使材料的韧性降低，硬度增加 4低温脆化
4.2.3奥氏体不锈钢的焊接工艺特点 （1）焊接材料选择 坚持适用性原则
根据焊接材料的具体化学成分确定是否适用，并通过工艺评定加以验收 考虑母材的稀释作用 采用同质的焊接材料
不仅要重视焊接金属合金系统，而且注意具体合金元素在合金系统的作用 （2）焊接工艺要点 合理选择最适当的焊接方法
必须控制焊接参数，避免接头产生过热现象 接头设计要合理
尽可能控制焊接工艺稳定以保证焊缝金属成分稳定 控制焊缝成形 防止工件表面的污染
4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接
4.3.1铁素体不锈钢焊接性分析 焊接接头的晶间腐蚀、
焊接接头的脆化（高温脆化、σ相脆化、4750C脆化） 4.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点 （1）焊接方法
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可采用焊条电弧焊、药芯焊丝电弧焊、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊和埋弧焊，以控制热输入为目的，抑制焊接区的铁素体晶粒的过分长大。 （2）焊接材料的选择
同质焊材：焊缝金属呈粗大的铁素体钢组织，引起粗晶脆化，室温下韧性低，易产生裂纹。应尽量限制杂质含量，提高其纯度，同时进行合理的合金化。
异质焊缝：焊缝具有良好的塑性，但不能防止热影响区的晶粒长大和焊缝形成马氏体组织。
A焊接材料（在不宜进行预热或焊后热处理的情况下），焊后不可进行退火处理，因F钢退火温度范围（787～843℃），正好处在A钢敏化温度区间，容易产生晶间腐蚀及脆化。 （3）低温预热及焊后热处理
预热温度一般控制在100-200℃，随母材含铬量的增加可适当提高预热温度。
4.3.3马氏体不锈钢焊接性分析（Fe-Cr-C三元合金）具有较高的强度和硬度，但耐蚀性和焊接性较差 （1）焊接接头的冷裂纹 （2）焊接接头的硬化现象
4.3.4马氏体不锈钢的焊接工艺特点 （1）焊接材料的选择
最好采用同质填充金属来焊接马氏体钢，添加少量的Ti、Al等细化晶粒。 （2）焊前预热和焊后热处理
预热温度不宜过高，否则会使奥氏体晶粒粗大，强度塑性下降。
焊后热处理的目的是降低焊缝和热影响区硬度，改善其塑性和韧性，同时减少焊接残余应力。必须严格控制焊件的稳定。
4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接
4.4.3奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接性分析 最大特点是焊接热循环对焊接接头组织的影响。 （1）冶金特性 焊缝金属组织的转变 焊接热影响区的组织转变
（2）焊接接头的析出现象 包括 铬的氮化物 二次奥氏体 及金属间相的析出 4.4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接工艺特点 （1）焊接方法
除电渣焊外，基本上所有的熔焊方法都可以用来焊奥氏体-铁素体双相不锈钢 （2）焊接材料
采用奥氏体相占比例大的焊接材料，来提高焊接金属中奥氏体相的比例。 （3）焊接工艺措施
控制热输入；焊接时，焊缝和热影响区的冷却时间t12/8不能太短；根据板厚选择合适的冷却速度 多层多道焊；后续焊道对前层焊道有热处理作用，铁素体进一步转变成奥氏体 焊接顺序及工艺焊缝
奥氏体-铁素体双相不锈钢综合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点，具有良好的韧性，强度及优良的耐氯化物应力腐蚀性能。与纯奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢焊后具有较低的热裂倾向；与纯铁素体不锈钢相比，焊后具有较低的脆化倾向，且焊接热影响区粗化程度也较低，因而具有良好的焊接性。
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第5章
有色金属的焊接
5.1铝及铝合金的焊接
铝及铝合金具有密度小，比强度高和良好的耐蚀性、导电性、导热性，以及在低温下能保持良好的力学性能等特点
5.1.2铝及铝合金的焊接性 （1）焊缝中的气孔
氢是熔焊时产生气孔的主要原因。来源：弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分、焊丝及母材表面氧化膜吸附的水分。 防止焊接气孔的途径 1) 2)
减少氢的来源 焊接材料严格限指含水量，干燥处理，焊前清理十分重要。正反面全面保护，配以坡口刮削时有效防止气孔的措施
控制焊接参数 时对熔池高温存在时间的影响，即对氢融入世界和氢析出时间的影响时间增长。 2焊接热裂纹
铝及铝合金焊接时，常见的热裂纹主要是焊缝金属的凝固裂纹和近缝区的液化裂纹。
原因：属于共晶型合金；铝合金中有较多的低熔点共晶；铝合金线膨胀系数大，因而焊缝凝固时收缩应力大。 防止途径: 1) 2) 3)
合金系的影响 控制适量的易溶共晶并缩小结晶温度区间
焊丝成分的影响 丝，裂纹倾向大，焊接时宜改用其他合金组成的焊丝，一般采用标准的A1-5％Si焊丝、A1-5％Mg焊丝，具有较好的抗裂效果。
焊接参数的影响 增大焊接速度和焊接电流，都促使增大裂纹倾向。 3焊接接头的“等强性”
非时效强化铝台金热影响区的软化 时效强化铝合金热影响区的软化 4焊接接头的耐蚀性
为了改善焊接接头的耐蚀性，目前主要采取以下措施： 改善接头组织成分的不均匀性 消除焊接应力 采取保护措施
5.1.3铝及铝合金的焊接工艺
焊接方法：氩弧焊、等离子弧焊、电阻焊和电子束焊等 焊接材料：同质焊丝 异质焊丝 焊前清理和预热 焊接工艺要点
化学清理 机械清理 焊前预热
5.2铜及铜合金的焊接
铜及铜合金具有优良的导电、导热性能，冷加工、热加工性能良好，具有搞的强度、抗氧化性以及抗淡水、盐水、氨碱溶液和有机化学物质腐蚀的性能。
纯铜——紫铜 黄铜——Cu-Zn二元合金 青铜——不以Zn Ni 为主，而以Sn Al等为主要组成的铜合金 白铜——Cu-Ni合金
5.2.2铜及铜合金的焊接性
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焊接冶金学—材料焊接性复习总结
（1）难熔合及易变形焊接时不仅要使用大功率的热源。在焊前和焊接过程中还要采取加热措施。 （2）热裂纹 铜与杂质形成多熔点共晶
避免措施:严格限指铜中的杂质含量；增强对焊缝的脱氧能力；选用能获得双相组织的焊丝，时焊缝晶粒细化，时易熔共晶物分散，不连续
（3）气孔 氢在铜中的溶解度随温度下降而降低。铜焊缝结晶过程进行的特别快，氢不易析出，熔池易为氢饱和而形成气泡。 （4）焊接接头性能的变化 5.2.3铜及铜合金的焊接工艺 1)
焊接方法和焊接材料：
钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、等离子弧焊 热效率高，能量集中
焊丝选用铜及铜合金焊丝，控制杂质的含量来提高其脱氧能力，防止产生裂纹和气孔。 焊剂主要由 硼酸盐、卤化物或他们的混合物组成。 焊条分为纯铜焊条 、青铜焊条 2)
焊前准备
焊丝及工作表面的清理
接头形式及坡口制备 采用散热条件堆成的对接接头、端接接头 3)
焊接工艺参数
5.3钛及钛合金的焊接
钛及钛合金是一种优良的结构材料，具有密度小、比强度高、耐热耐蚀性好、可加工性好。 钛合金根据其退火组织分为三大类：α钛合金、β钛合金、α+β钛合金。 钛及其合金的焊接性分析 （1） 焊接接头的脆化：
造成脆化的主要元素有O N H C等 a) b) c) d)
氧的影响 焊缝含氧量随氩气中的含氧量增加而上升。氧是扩大α相区的元素，并使β→α同素异构转变温度上升，氧为α稳定元素。
氮的影响 氮在高温液态金属中的溶解度岁电弧气氛中氮的分啊增高而增大；氮也是α相稳定元素。氮对提高工业纯钛焊缝的抗拉强度、硬度，降低焊缝的塑性方面比氧更显著。
氢的影响 氢是β相稳定元素，在325℃时发生共析转变β→α+γ(T iH2)，γ相呈细小片状或针状，强度低，同时造成akv下降，引起氢脆。
碳的影响 C是α稳定元素，间隙固溶于钛中，温度降低，析出T iC致使akv下降。 a) b)
热裂纹 低熔点共晶产生
冷裂纹和延迟裂纹 焊接在焊氧、氮量较高时，焊缝性能变脆，在较大应力的作用想，会出现裂纹。氢是引起延迟裂纹的主要原因。 防止延迟裂纹的办法是减少接头处氢的来源，必要时进行真空退火处理。
（3） 焊缝气孔
材质的影响主要是氩气及焊丝中的不纯气体 工艺因素的影响
（2） 焊接区裂纹倾向
钛及钛合金的焊接工艺 （1） （2）
焊接方法及焊接材料 焊前准备
应用最多的是钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。填充金属与母材的成分相似。
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焊接冶金学—材料焊接性复习总结
a) 焊前清理 认真清理钛及钛合金坡口及其附近区域
焊接工艺参数
b) 坡口的制备与装配 （3）
钨极氩弧焊用于焊接3mm以下的薄板。
氩气流量的选择已达到良好的焊接表面色泽为准。 气体保护
工艺参数 采用小的焊接热输入，如果热输入过大，焊缝容易被污染而形成缺陷
第6章
6.1铸铁的种类及其焊接方法
铸铁时谈的质量分数大于2.11％的铁碳合金，工业上常用的铸铁为铁-碳-硅合金。铸铁熔点低，液态下流动性好，结晶收缩率小，成本低，耐磨性、减震性和切削加工性能好。 白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁 6.1.3铸铁焊接方法
焊条电弧焊、气焊、CO2气体保护焊、手工电弧焊、气体火焰钎焊以及气体火焰粉末喷焊等。 6.2铸铁的焊接性分析
6.2.1焊接接头白口及淬硬组织 （1）焊缝区
焊缝将主要由共晶渗碳体、二次渗碳体及珠光体组成，即焊缝为具有莱氏体组织的白口铸铁。 采用热焊和半热焊防止白口组织的生成。 （2）半熔化区 半熔化状态 （3）奥氏体区 只有固态相变
（4）部分重结晶去 最终得到马氏体+铁素体混合组织 6.2.2焊接裂纹
冷裂纹（热应力裂纹）可发生在焊缝或热影响区上主要受焊接应力即热应力的影响。 防止冷裂纹的措施应从减小热应力入手 热裂纹 大多出现在焊缝上，为结晶裂纹
6.2.3球墨铸铁的焊接性特点
1）球墨铸铁中的球化剂有增大铁液结晶过冷度、阻碍石墨化和促进奥氏体转变为马氏体的作用。 2）由于球墨铸铁的力学性能远比灰铸铁好，特别是以铁素体为基体的球墨铸铁，塑性和韧性很好，对焊接接头的力学性能要求相应提高。焊接接头在白口铸铁的部位容易萌发裂纹，促进形成焊接冷裂纹。 6.3铸铁的焊接材料及工艺
采用的焊接方法有电弧热焊和不预热焊、气焊、手工电渣焊以及气体火焰钎焊或喷焊。焊接材料有同质焊条和焊丝、一直焊条和焊丝、铜基钎料及镍基或铁基钎料；焊条可分为铁基合金、镍基合金基铜基合金。 6.3.1灰铸铁的焊接材料及工艺特点 1) 2)
同质焊缝（铸铁型）电弧热焊 电弧焊
对结构复杂的焊件，整体预热；对结构简单的焊件，采用大范围局部预热。 气焊
电弧热焊及半热焊主要适用于壁厚大于10mm铸件上缺陷的焊补，薄壁件宜用气焊。 气焊工艺：气焊火焰应用中性焰或弱碳化焰，不能用氧化焰；在气焊中应尽量保持水平位置。 “加热减应区”法（选择原则是使减应区的主变形方向与焊接金属冷却收缩方向一致）
铸铁焊接
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材料焊接性
