焊条的组成和作用详解

在焊接中，最常用的焊接材料便是焊条。焊条是由金属焊芯和药皮组成。为了引弧方便，在焊条前端药皮开有45°左右的倒角。在尾部有一段裸焊芯，约占焊条总长1／16，以利于焊钳的夹持和导电。焊条直径是指焊芯直径，常用的有ϕ2.5、ϕ3.2、ϕ4、ϕ5等几种。其长度一般在250～450mm之间，取决于焊芯直径、材料、药皮类型等。

一、焊芯

焊芯是指焊条中被药皮包裹的金属芯，一般是有一定长度及直径的钢丝。

手工电弧焊时，焊芯金属约占整个焊缝金属的50％～70％。所以焊芯的化学成分，直接影响焊缝的质量。因此，其钢丝都是经特殊冶炼的，并规定了它的牌号与成分。这些焊接专用钢丝，用做制造焊条的，称为焊芯，直接将其用于气体保护焊、气焊、埋弧自动焊等熔焊方法时，则称为焊丝。

1.焊芯中各合金元素对焊接质量的影响

（1）碳

碳元素对钢的性能影响很大，一般来说，钢中含碳量增加时，其强度、硬度明显提高，而塑性、韧性则降低。焊接时，碳作为脱氧剂，能与氧化合成一氧化碳和二氧化碳气体保护熔池，防止空气中的氧、氮等气体对焊缝造成不良影响。如果含碳量过高，焊缝的淬硬性和裂纹敏感性增加，且反应剧烈，会引起较大的飞溅和气孔。所以低碳钢焊芯的含碳量一般≤0.10％。

（2）锰

锰在钢中是一种较好的合金剂，随着含锰量的增加，其强度和韧性不断提高。在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂和脱硫剂，能减少焊缝中含氧量与含硫量，同时减少了焊缝中热裂纹的倾向。因此，一般碳素结构钢焊芯的含锰量为0.30％～0.55％，特殊焊接用钢丝的含锰量可达1.65％～2.15％。

（3）硅

硅也是一种较好的合金剂，向钢中加入适量的硅能提高钢的强度、弹性和抗酸性，如果含量过高，则塑性和韧性降低。焊接中，硅脱氧能力比锰强，与氧形成二氧化硅，但它会使熔渣的粘度增大，易生成夹杂。二氧化硅过多，飞溅增大，所以焊芯中的含硅量越少越好，一般限制在0.03％以下。

（4）硫

硫是一种有害杂质，随着含量的增加，易使焊缝形成热裂纹，降低了焊缝金属的力学性能，因此焊芯中含硫量一般≤0.045％。

（5）磷

磷是一种有害杂质，随着含磷量的增加，焊缝中冷脆现象的可能性增大，塑性、韧性降低，尤其是低温冲击韧性值下降较大，降低了焊缝金属的力学性能，因此焊缝中含磷量一般≤0.045％。

2.焊芯的分类及代号

（1）焊芯的分类

按国家标准GB／T 14957—1994规定的“焊接用钢丝”有44种，可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三大类，常用的钢焊丝见表2-19。

表2-19 常用钢焊丝的牌号

（2）焊芯的代号

焊芯的代号为“H”，即“焊”字的汉语拼音的第一个字母，其后的代号表示方法与钢号表示方法相同。末尾注有“A”，说明是高级优质钢，含硫、磷量较低（不大于0.030％）；末尾注有“E”，说明是特级钢材，其含硫、磷量更低（不大于0.025％）；末尾未注字的，说明是一般钢，含硫、磷量不大于0.04％。

现举例如下：

二、焊条的药皮

1.焊条药皮的作用

压涂在焊芯表面上的涂料层称为药皮。焊条药皮在焊接过程中起着如下的重要作用。(www.xing528.com)

（1）机械保护作用

1）气保护。在焊接时，焊条药皮熔化后产生大量的气体，笼罩着电弧区和熔池，基本上把熔化金属和空气隔开。这些气体中绝大部分是还原气体（CO、H₂等），能在电弧区和熔池周围形成一个很好的保护层，防止空气中的氧、氮侵入，起到了保护熔化金属的作用。

2）渣保护。焊接过程中焊条药皮被电弧高温熔化后形成熔渣，覆盖着熔滴和熔池金属。这样不仅隔绝空气中的氧、氮，保护焊缝金属，而且还能缓解焊缝的冷却速度，促进焊缝金属中气体的排出，减少生成气孔的可能性，并能改善焊缝的成形和结晶，起到渣保护作用。

（2）渗合金作用

焊条药皮中加入一定量的合金元素，有利于焊缝金属脱氧及补充合金元素，并得到满意的力学性能。

（3）改善焊接工艺性能，提高焊接生产率

焊条药皮中含有合适的造渣、稀渣成分，焊接因此可获得良好的流动性，焊接时，形成药皮套筒，使熔滴顺利向熔池过渡，减少飞溅和热量损失，提高生产率，使电弧稳定性提高。

总之，焊条药皮的作用是保证焊缝金属获得具有合乎要求的化学成分和力学性能，并使焊条具有良好的焊接工艺性。

2.焊条药皮的物质组成

焊条药皮是由各种矿物类、铁合金和金属类、有机物类及化工产品（水玻璃类）等原料组成。焊条药皮的组成成分相当复杂，一种焊条药皮的配方中，组成物有七八种之多。按其在焊接过程中所起的作用通常可分为以下几种。

（1）稳弧剂

稳弧剂的主要作用是改善焊条引弧性能和提高焊接电弧稳定性。常用的稳弧剂有碳酸钾、碳酸钠、钾硝石、水玻璃及大理石或石灰石、花岗石、长石、钛白粉等。

（2）造渣剂

造渣剂的主要作用是能形成具有一定物理、化学性能的熔渣，产生良好的机械保护作用和冶金处理作用。如钛铁矿石、赤铁矿石、金红石、长石、大理石、花岗石、萤石、菱苦土、锰矿以及钛白粉等。

（3）造气剂

造气剂的主要作用是造成保护气氛，同时也有利于熔滴过渡。这类组成物有碳酸盐类矿物（如大理石、菱铁矿及白云石等）、有机物（如木粉、纤维素及淀粉等）。

（4）脱氧剂

脱氧剂的主要作用是对熔渣和焊缝金属脱氧。常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、铝铁、钛铁以及石墨等。

（5）合金剂

合金剂的主要作用是向焊缝金属中掺入必要的合金成分，以补偿已经烧损或蒸发的合金元素和补加特殊性能要求的合金元素。常用的合金剂有钼、铬、锰、硅、钛及钨的铁合金和铬、锰等纯金属。

（6）稀释剂

稀释剂的主要作用是降低焊接熔渣的黏度，增加熔渣的流动性。常用的稀释剂有萤石、长石、钛铁矿、钛白粉、金红石以及锰矿石等。

（7）粘接剂

粘接剂的主要作用是将焊条药皮牢固地粘接在焊芯上。常用的粘接剂是水玻璃，也可用树胶类物质。

（8）增塑剂

增塑剂的主要作用是改善涂料的塑性和滑性，使之易于用机器压涂在焊芯上，如云母、白泥及钛白粉等。