一、金屬焊接性基本概念
  1.金屬焊接性是指材料在施工條件下焊接成按規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。
a、工藝焊接性---在一定的焊接工藝條件下能否獲得優(yōu)質(zhì)、致密、無缺陷焊接接頭的能力。
b、使用性焊接---焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件中所規(guī)定的使用性能的程度。
 2.影響焊接因素
a、材料因素：材料因素有鋼的化學(xué)成分、冶煉軋制狀態(tài)、熱處理狀態(tài)、組織狀態(tài)和力學(xué)性能。
b、工藝因素：包括施工時所采用的焊接方法、焊接工藝規(guī)程和焊后熱處理等，對于同一母材，當(dāng)采用不同的焊接方法和工藝措施時，會表現(xiàn)出不同的焊接性能。
c、設(shè)計因素：焊接接頭的設(shè)計影響應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的剛度過大，接口的斷面突然變化，焊接接頭的缺口效應(yīng)等均會不同成程度地造成脆性破壞條件。
d、服役環(huán)境因素：指焊接結(jié)構(gòu)的工作溫度負(fù)荷條件和工作環(huán)境，如高溫下工作時有可能發(fā)生蠕變， 在低溫或沖擊載荷下會發(fā)生脆性破壞，在腐蝕介質(zhì)中工作時，接頭會發(fā)生腐蝕等。
二、低碳鋼焊接工藝
1、低碳鋼焊接性
低碳鋼含碳量較低且除Mn、Si、S、P等常規(guī)元素外，很少有其他合金，因而焊接性良好，焊接時有以下特點：
1)可裝配成各種不同的接頭，適應(yīng)各種不同位置的施焊，且焊接工藝和技術(shù)簡單，容易掌握；
2）焊接前一般不需要預(yù)熱；
3）塑性較好，焊接接頭產(chǎn)生裂紋的傾向小，適應(yīng)制造各類大型結(jié)構(gòu)件和受壓容器；
4）不需要特殊和復(fù)雜的設(shè)備，對焊接電源沒有特殊要求，交直流弧焊機(jī)都可以焊接，對焊接材料也無特殊要求；
5）低碳鋼焊接時，如果焊條直徑或工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，也可能出現(xiàn)熱影響區(qū)晶粒長大或時效硬化傾向，焊接溫度越高，熱影響區(qū)在高溫停留時間越長，晶粒長大越嚴(yán)重。
2、低碳鋼焊接工藝
a、焊條：  E43XX系列 如E4303 E4315  E4316
b、焊絲：H08A  H08MnA
c、焊劑：HJ431 HJ430
d、CO2氣體保護(hù)焊絲：ER49-1，ER50-2至ER50-7
e、氬弧焊焊絲：要求專用的氬弧焊焊絲
3、低碳鋼焊接工藝要點：
a、焊前清理
b、深而窄坡口形式
c、剛性增大，宜選用低氫焊條和嚴(yán)格工藝措施
d、嚴(yán)寒時，低氫型焊條和嚴(yán)格工藝措施
4、各種方法在低碳鋼中的應(yīng)用
a、焊條電弧焊：適用于板厚在2~50mm的對接接頭，T字接頭，十字接頭，搭接接頭和堆焊等
b、埋弧焊：適用于板厚在3~150mm的對接接頭，T字接頭，十字接頭
c、電渣焊：特別適用于焊接50~300mm的厚板
d、CO2氣體保護(hù)焊：比較適用于薄板及大型結(jié)構(gòu)件的角焊縫的焊接性
三、中碳鋼焊接工藝 
中碳鋼的含碳量為0.25~0.6%與低碳鋼相比，含碳量較高，隨著鋼中質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鋼材的強(qiáng)度和硬度增加，塑性和韌性下降，焊接性變差，主要缺陷：熱裂紋、冷裂紋、氣孔和接頭脆性，有時熱影響區(qū)強(qiáng)度還會下降。
2、中碳鋼的焊接工藝
a、焊接方法：焊條電弧焊      CO2氣體保護(hù)焊
b、中碳鋼焊接材料的選用：
1）要求等強(qiáng)度的構(gòu)件：采用E5015、E5515等強(qiáng)度級別較高的焊條
2)不要求等強(qiáng)度的構(gòu)件：采用E4303、E4315等強(qiáng)度級別較低的焊條
3）特殊情況：即母材不能焊前預(yù)熱，可采用奧氏體不銹鋼焊條
c、中碳鋼的焊接工藝要點：
1）坡口制備：為減少熔合比，一般采用U形或V形坡口，并將坡口兩側(cè)的油污和鐵銹等清除干凈
2）預(yù)熱：預(yù)熱溫度取決于含碳量，母材厚度結(jié)構(gòu)剛性，焊條類型和工藝方法，通常35、45鋼預(yù)熱150~250℃，剛性很大時，提高到250~400℃
3）焊接電源：一般選用直流弧焊電源的反極性，降低裂紋傾向和氣孔
4）焊后熱處理：600~800℃消除應(yīng)力熱處理，采用保溫、緩冷措施，以減少裂紋的產(chǎn)生
5）采用低氫焊接工藝：應(yīng)盡量選用低氫焊材，焊前嚴(yán)格清理、烘干焊條，采用窄焊道、短弧操作方法
6）多層多焊縫：前幾層采用小電流，慢速焊，中間層采用較大線能量
 四、中碳鋼焊接工藝 
高碳鋼焊接性
a、化學(xué)成分和種類：高碳鋼的含碳量大于0.6%，包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素鋼鑄件及碳素工具鋼等
b、焊接性很差，焊后很容易產(chǎn)生高碳馬氏體，淬硬傾向和裂紋敏感傾向大
c、用于高硬度或耐磨部件或零件，大多是焊補(bǔ)修理
d、焊接前退火減少裂紋，焊后再回火達(dá)到高硬度和耐磨要求
2、高碳鋼焊接工藝
a、高碳鋼焊接材料選用
通常不用高碳焊材，根據(jù)剛才的含碳量、幾何形狀和使用條件等，同時考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，所焊接鋼材的實際化學(xué)成分，熱處理狀態(tài)，力學(xué)性能及選用合適的填充金屬
b、熱處理及預(yù)熱
1）選退火焊接
2）預(yù)熱250~350℃以上，并保持層間溫度
3）焊后250~350℃/2h去氫處理
4）對于焊件較大，剛性較強(qiáng)，則焊后注意保溫，并馬上進(jìn)行650℃高溫回火，消除焊接應(yīng)力
c、高碳鋼焊接工藝要點
1）焊前烘干焊條及工作表面的清理
2）盡量采用小電流、慢速焊，減少熔合比，同時錘擊焊縫，減少焊接應(yīng)力
3）采用預(yù)堆法，先在坡口上堆焊，然后再進(jìn)行焊接
4）采用過渡層焊接法，用強(qiáng)度級別低、含碳量很低的焊接材料堆焊過渡層，過渡層的焊接方法：焊條電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊、MIG焊條、TIG焊
5）焊接方法：常用方法——焊條電弧焊 

c si mn p cr s ni ti nb cu化學(xué)元素對鋼材起的作用，對鋼性能的影響？
1、碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。 2、硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15－0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強(qiáng)度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0－1.2%的硅，強(qiáng)度可提高15－20%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié) 合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。 3、錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11－14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗，球磨機(jī)襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。 304不銹鋼管5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕档湍透g性。所以通常要求硫含量小于0.055%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。 6、鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。 304不銹鋼管304不銹鋼管7、鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。 304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管8、 鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變)。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能。 還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。 304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管9、鈦(Ti)：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟?，可避?/span>晶間腐蝕。 304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管10、釩(V)：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。 304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管11、鎢(W)：鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性，作切削工具及鍛模具用。 304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管12、鈮(Nb)：鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。 304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管13、鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料。 304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管14、銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當(dāng)銅含量小于0.50%對焊接性無影響。 304不銹鋼管15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。 16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度。304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管304不銹鋼管17、氮(N):氮能提高鋼的強(qiáng)度，低溫韌性和焊接性，增加時效敏感性。 18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土”，所以習(xí)慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。