常用金属的焊接性能分析和优化

了解金属材料的焊接性，才能正确地进行焊接结构设计、焊前准备和拟定焊接工艺。

1.金属的焊接性

金属的焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括两方面的内容：其一是工艺性能，即在一定焊接工艺条件下，金属对形成焊接缺陷（主要是裂纹）的敏感性；其二是使用性能，即在一定焊接工艺条件下，金属的焊接接头对使用要求的适应性。

在焊接低碳钢时，很容易获得无缺陷的焊接接头，不需要采取复杂的工艺措施。如果用同样的工艺焊接铸铁，则常常会产生裂纹，得不到良好的焊接接头，所以说低碳钢的焊接性比铸铁好。

完整的焊接接头并不一定具备良好的使用性能。例如，焊补铸铁时，即使未发现裂纹等缺陷，但是由于在熔合区和半熔合区容易形成白口组织，因此，也会因不能加工和脆性大而无法使用。这就是说铸铁的焊接性并不是很好。

2.碳钢和低合金结构钢的焊接性

（1）低碳钢的焊接性

低碳钢的焊接性好，一般不需要采取特殊的工艺措施即可得到优质的焊接接头。另外，低碳钢几乎可用各种焊接方法进行焊接。

低碳钢焊接一般不需要预热，只有在气候寒冷或焊件厚度较大时才需要考虑预热。例如，当板材厚度大30 mm或环境温度低于-10℃时，需要将焊件预热至100℃～150℃。

（2）中碳钢的焊接性

中碳钢的焊接性比低碳钢差。中碳钢焊件的热影响区容易产生淬硬组织。当焊件厚度较大、焊接工艺不当时，焊件很容易产生冷裂纹。同时，焊件接头处有一部分碳要融入焊缝熔池，使焊缝金属的碳含量提高，降低焊缝的塑性，容易在凝固冷却过程中产生热裂纹。

中碳钢焊前需要预热，以减小焊接接头的冷却速度，降低热影响区的淬硬倾向，防止产生冷裂纹。预热的温度一般为100℃～200℃。(www.xing528.com)

中碳钢焊件接头要开坡口，以减小焊件金属融入焊缝金属中的比例，防止产生热裂纹。

（3）低合金结构钢的焊接性

低合金结构钢的焊件热影响区有较大的淬硬性。强度等级较低的低合金结构钢含碳量少，淬硬倾向小。随着强度等级的提高，钢中含碳量也会增大，加上合金元素的影响，使热影响区的淬硬倾向也增大。因此会导致焊接接头处的塑性下降，产生冷裂纹的倾向也随之增大，可见，低合金结构钢的焊接性随着其强度等级的提高而变差。

在焊接低合金结构钢时，应选择较大的焊接电流和较小的焊接速度，以减小焊接接头的冷却速度。如果能够在焊接后及时进行热处理或者焊前预热，均能有效地防止冷裂纹的产生。

3.铸铁的焊接性

铸铁的焊接性很差。在焊接铸铁时，一般容易出现以下问题：

（1）焊后容易产生白口组织

为了防止产生白口组织，可将焊件预热到400℃～700℃后进行焊接，或者在焊接后将焊件保温冷却，以减慢焊缝的冷却速度。也可增加焊缝金属中石墨化元素的含量，或者采用非铸铁焊接材料（镍、镍铜、高钒钢焊条）。

（2）产生裂纹

由于铸铁的塑性极差，抗拉强度又低，当焊件因局部加热和冷却造成较大的焊接应力时，就容易产生裂纹。

在生产中，铸铁是不作为材料焊接的。只是当铸铁件表面产生不太严重的气孔、缩孔、砂眼和裂纹等缺陷时，才采用焊补的方法。