一、金属焊接性基本概念
  1.金属焊接性是指材料在施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。
a、工艺焊接性---在一定的焊接工艺条件下能否获得优质、致密、无缺陷焊接接头的能力。
b、使用性焊接---焊接接头或整体结构满足技术条件中所规定的使用性能的程度。
 2.影响焊接因素
a、材料因素：材料因素有钢的化学成分、冶炼轧制状态、热处理状态、组织状态和力学性能。
b、工艺因素：包括施工时所采用的焊接方法、焊接工艺规程和焊后热处理等，对于同一母材，当采用不同的焊接方法和工艺措施时，会表现出不同的焊接性能。
c、设计因素：焊接接头的设计影响应力状态，结构的刚度过大，接口的断面突然变化，焊接接头的缺口效应等均会不同成程度地造成脆性破坏条件。
d、服役环境因素：指焊接结构的工作温度负荷条件和工作环境，如高温下工作时有可能发生蠕变， 在低温或冲击载荷下会发生脆性破坏，在腐蚀介质中工作时，接头会发生腐蚀等。
二、低碳钢焊接工艺
1、低碳钢焊接性
低碳钢含碳量较低且除Mn、Si、S、P等常规元素外，很少有其他合金，因而焊接性良好，焊接时有以下特点：
1)可装配成各种不同的接头，适应各种不同位置的施焊，且焊接工艺和技术简单，容易掌握；
2）焊接前一般不需要预热；
3）塑性较好，焊接接头产生裂纹的倾向小，适应制造各类大型结构件和受压容器；
4）不需要特殊和复杂的设备，对焊接电源没有特殊要求，交直流弧焊机都可以焊接，对焊接材料也无特殊要求；
5）低碳钢焊接时，如果焊条直径或工艺参数选择不当，也可能出现热影响区晶粒长大或时效硬化倾向，焊接温度越高，热影响区在高温停留时间越长，晶粒长大越严重。
2、低碳钢焊接工艺
a、焊条：  E43XX系列 如E4303 E4315  E4316
b、焊丝：H08A  H08MnA
c、焊剂：HJ431 HJ430
d、CO2气体保护焊丝：ER49-1，ER50-2至ER50-7
e、氩弧焊焊丝：要求专用的氩弧焊焊丝
3、低碳钢焊接工艺要点：
a、焊前清理
b、深而窄坡口形式
c、刚性增大，宜选用低氢焊条和严格工艺措施
d、严寒时，低氢型焊条和严格工艺措施
4、各种方法在低碳钢中的应用
a、焊条电弧焊：适用于板厚在2~50mm的对接接头，T字接头，十字接头，搭接接头和堆焊等
b、埋弧焊：适用于板厚在3~150mm的对接接头，T字接头，十字接头
c、电渣焊：特别适用于焊接50~300mm的厚板
d、CO2气体保护焊：比较适用于薄板及大型结构件的角焊缝的焊接性
三、中碳钢焊接工艺 
中碳钢的含碳量为0.25~0.6%与低碳钢相比，含碳量较高，随着钢中质量分数的增加，钢材的强度和硬度增加，塑性和韧性下降，焊接性变差，主要缺陷：热裂纹、冷裂纹、气孔和接头脆性，有时热影响区强度还会下降。
2、中碳钢的焊接工艺
a、焊接方法：焊条电弧焊      CO2气体保护焊
b、中碳钢焊接材料的选用：
1）要求等强度的构件：采用E5015、E5515等强度级别较高的焊条
2)不要求等强度的构件：采用E4303、E4315等强度级别较低的焊条
3）特殊情况：即母材不能焊前预热，可采用奥氏体不锈钢焊条
c、中碳钢的焊接工艺要点：
1）坡口制备：为减少熔合比，一般采用U形或V形坡口，并将坡口两侧的油污和铁锈等清除干净
2）预热：预热温度取决于含碳量，母材厚度结构刚性，焊条类型和工艺方法，通常35、45钢预热150~250℃，刚性很大时，提高到250~400℃
3）焊接电源：一般选用直流弧焊电源的反极性，降低裂纹倾向和气孔
4）焊后热处理：600~800℃消除应力热处理，采用保温、缓冷措施，以减少裂纹的产生
5）采用低氢焊接工艺：应尽量选用低氢焊材，焊前严格清理、烘干焊条，采用窄焊道、短弧操作方法
6）多层多焊缝：前几层采用小电流，慢速焊，中间层采用较大线能量
 四、中碳钢焊接工艺 
高碳钢焊接性
a、化学成分和种类：高碳钢的含碳量大于0.6%，包括碳素结构钢、碳素钢铸件及碳素工具钢等
b、焊接性很差，焊后很容易产生高碳马氏体，淬硬倾向和裂纹敏感倾向大
c、用于高硬度或耐磨部件或零件，大多是焊补修理
d、焊接前退火减少裂纹，焊后再回火达到高硬度和耐磨要求
2、高碳钢焊接工艺
a、高碳钢焊接材料选用
通常不用高碳焊材，根据刚才的含碳量、几何形状和使用条件等，同时考虑产品结构，所焊接钢材的实际化学成分，热处理状态，力学性能及选用合适的填充金属
b、热处理及预热
1）选退火焊接
2）预热250~350℃以上，并保持层间温度
3）焊后250~350℃/2h去氢处理
4）对于焊件较大，刚性较强，则焊后注意保温，并马上进行650℃高温回火，消除焊接应力
c、高碳钢焊接工艺要点
1）焊前烘干焊条及工作表面的清理
2）尽量采用小电流、慢速焊，减少熔合比，同时锤击焊缝，减少焊接应力
3）采用预堆法，先在坡口上堆焊，然后再进行焊接
4）采用过渡层焊接法，用强度级别低、含碳量很低的焊接材料堆焊过渡层，过渡层的焊接方法：焊条电弧焊、CO2气体保护焊、MIG焊条、TIG焊
5）焊接方法：常用方法——焊条电弧焊 

c si mn p cr s ni ti nb cu化学元素对钢材起的作用，对钢性能的影响？
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。 304不锈钢管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。 304不锈钢管304不锈钢管7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管8、 钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管11、钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管12、铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管13、钴(Co)：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管14、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。 304不锈钢管15、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。 16、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管17、氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。 18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属，但他们的氧化物很象“土”，所以习惯上称稀土。钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。