职业技能 焊工培训（二）

埋弧焊

理论部分（2）

5.焊接电弧及焊接冶金知识

一、电子发射、电离、焊接电弧的特性，各种焊接方法的电弧静特性曲线。（前面讲过）

1、电子发射

阴极的金属表面连续的向外发射电子的现象称为阴极电子发射。

焊接时，气体的电离是产生电弧的重要条件，只有气体电离而阴极不能发射电子，没有电流通过，电弧不能形成。因此阴极电子发射和气体一样，两者都是电弧产生和维持的条件。

电子逸出金属表面需要吸收能量，根据吸收能量的不同，阴极电子发射可分为以下三种形式：

㈠、热电子发射 阴极表面温度升高，其中自由电子动能增加，当动能增加到一定值时，电子就会逸出金属表面而产生热电子发射。温度越高，电子发射能力越强。

㈡、场致电子发射 当电极间有一定强度的电场时，电场促使阴极表面电子逸出，产生电子发射。电场强度与电极间电压成正比，与电极间的距离成反比。电场强度越大，场致电子发射的能力越强。

㈢、撞击电子发射 当运动速度较高，能量较大的阳离子撞击阴极表面时，将能量传递给阴极表面的电子而产生电子发射称撞击电子发射。电场越大，阳离子的运动速度也越快，撞击电子发射的作用越激烈。

2、电离

㈠、概念

气体受到电场或热能的作用，就会使中性的气体分子中的电子获得足够的量，以克服原子核对他的引力，成为自由电子，同时中性原子由于失去电子而变成带正电荷的离子，这种使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的过程称为气体电离。

不同元素的电离难易程度是不同的，一般排列顺序如下：

钾、钠、铝、钙、铬、钛、钼、锰、镁、铜、铁、硅、氢、氧、氮、氩、氟、氦一次从左到右，其电离程度从易到难。

㈡、电离的方式

⑴、热电离 气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离。温度越高，热电离作用越大。

⑵、电场作用下的电离 带电粒子在电场作用下，各作定向高速运动，产生较大的动能，当不断与中性粒子相撞时，不断地产生电离。如两电极间的电压越高，电场作用越大，电离作用越强烈。

⑶、光电离 中性粒子在光辐射的作用下产生的电离称为光电离。

⑵、表面张力 金属熔化后，在表面张力的作用下形成球滴状，使液态金属不会马上脱离焊条。表面张力的大小与熔滴成分、温度及环境气氛有关。与焊丝直径成正比。另外还与保护气体的性质有关。平焊时表面张力阻碍熔滴过渡，其他位置有利于过渡。

⑶、电磁压缩力 当两根平行载流导体通过同方向电流时，会产生使导体相吸的电磁力。焊接时，把熔滴看成由许多平行导体所组成，这样熔滴上就受到由四周向中心的电磁压缩力。在任何焊接位置，电磁压缩力的作用方向都是促使熔滴向熔池过渡的。

⑷、斑点压力 电弧中的带电质子—电子和阳离子，在电场的作用下向两极运动，撞击在两极的斑点上而产生机械压力，这个力称为斑点压力。斑点压力的作用方向是阻碍熔滴向熔池过渡。并且正接时的斑点压力较反接大。

⑸、等离子流力 由于电弧截面处电磁压缩力大小不同，使电弧气流的两端形成压力差，使等离子迅速流动产生压力，这种压力称为等离子流力。这种流力有利于熔滴过渡。

⑹、电弧气体的吹力 焊条末端形成的套管内含有大量的气体，并顺着套管方向以挺直而稳定的气流把熔滴送入熔池中去。不论焊接的位置如何，电弧气体的吹力都将有利于熔池金属的过渡。

㈡、熔滴过渡的形太

⑴、滴状过渡 当电弧长度超过一定值时，熔滴依靠表面张力的作用，自由过渡到熔池，而不发生短路。

滴状过渡形式又可分为粗过渡和细过渡，粗滴过度时飞溅大，电弧不稳定，成形不好。熔滴尺寸大小与焊接电流、焊丝成分有关。

⑵、短路过渡 焊丝端部的熔滴与熔池短路接触，由于强烈的热和磁收缩的作用使其爆断，直接向熔池过渡，这种形式称为短路过渡。

短路过渡能在小功率电弧下（小电流、低电弧电压），实现稳定的金属熔滴过渡和稳定的焊接过程。适合于薄板或需地热输入的情况下的焊接。

⑶、喷射过渡 熔滴是小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式称为喷射过渡。产生喷射过渡除了要有一定的电流密度外，还必须要有一定的电弧长度。特点是熔滴细，过渡频率高，电弧稳定，飞溅小，熔深大，焊缝成形美观，生产效率高等优点。

㈢、熔滴过渡时的飞溅

熔焊过程中，熔化的金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象叫飞溅。

⑴、气体爆炸时的飞溅 冶金反应时在金属颗粒和熔渣向周围飞溅的现象叫飞溅。十分猛烈，造成液体金属（熔滴和熔池金属）发生粉碎性的细滴飞溅。

⑵、斑点压力引起的飞溅 短路过渡的最后阶段，在熔滴与熔池之间发生烧断开路，这时的电磁力使熔滴往上飞去，引起强烈飞溅。

㈣ 熔滴过渡时的蒸发 液态金属在任何温度下都能够蒸发，温度越高蒸发越快。

机器人焊接

四、焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷及合金化。

1、焊缝金属的脱氧

氧能以氧化铁和原子氧形式溶解在液态铁中，使焊缝金属的强度、硬度、塑性、韧性及抗蚀能力下降，而且使飞溅、气孔和冷、热脆性倾向增大。

㈠、先期脱氧 焊条药皮在加热过程中进行的脱氧反应叫先期脱氧。特点是脱氧过程和脱氧产物与熔池不发生直接关系。且只是脱去药皮加热阶段放出的部分氧。

㈡沉淀脱氧 在熔滴和熔池中，利用溶解在液态金属中的脱氧剂，直接与溶于液态金属中的FeO作用，把铁还原出来，这种脱氧方式称沉淀脱氧。

常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、钛铁、铝铁等

⑴锰的脱氧 脱氧反应式如下： Mn+FeO=Fe+MnO

锰脱氧反应后生成MnO呈碱性，不溶于铁，但能与酸性氧化物形成复合物进入熔渣，所以酸性焊条多用于锰脱氧。

⑵、硅的脱氧 脱氧反应式： Si+2FeO=2FeO=SiO2

硅的脱氧能力比锰强，反应后生成SiO2呈酸性，熔点高，粘度大，不利于脱渣。常用硅、锰联合脱氧。使酸性SiO2与碱性的氧化合物结合，包括氧化亚铁在内，形成硅酸盐，进入熔渣中。

⑶、钛的脱氧 脱氧反应式：Ti+2FeO=2Fe+TiO2

钛的脱氧能力强，脱氧后生成的TiO2不溶于铁，与FeO或其它碱性氧化物生成复合物进入渣中。 钛不仅能脱氧，还能去除氮。细化晶粒，改善焊缝金属的力学性能。

⑷、铝的脱氧 铝的脱氧能力比钛还强，还能去除氮，细化晶粒。但脱氧产物的熔点极高，达2050℃，极易形成夹渣，引起飞溅，使焊缝成形不良，所以铝脱氧时数量上应加以控制。

㈢、扩散脱氧 利用FeO既能溶解在熔池的金属中，又能溶解在熔渣中的特性，扩散FeO从熔池进入熔渣中，这种方式的脱氧称为扩散脱氧。

酸性熔渣中由于含有较多的酸性氧化物，所以扩散脱氧作为主要脱氧方式。熔渣中加入一定量的锰，可以进一步增强脱氧效果。

碱性熔渣中含有较多的碱性氧化物，所以基本上不能进行扩散脱氧，而是用硅、钛等脱氧剂进行脱氧，锰只起掺合金的作用。

2、焊缝金属的脱硫

硫是焊缝金属中极有害的杂质，是焊缝产生热裂纹的主要原因，硫能引起偏析，降低焊缝金属的冲击韧性和耐腐蚀性能。

硫在钢中主要以FeS和MnS3两种硫化物形态存在。 MnS不溶于液态铁中，能在熔渣中排除。 FeS能溶解于液态铁中，冷却时，FeS从熔池中折出，并与Fe或FeO形成低熔点共晶，聚集在晶界上，破坏晶粒间的联系而引起热裂纹。

㈠、应用合金焊丝 利用含合金元素的焊丝再配以药皮或焊剂，使合金元素过渡到焊缝中去。优点是：焊缝成形稳定、均匀、合金损失少。但是某些金属不宜于轧制、拔丝，所以不能采用这种方式。

㈡、应用药芯焊丝或药芯焊条 其优点是药芯中各种合金成分的比例可以任意调整，合金的损失比较少。缺点是不易制造，合金成分以混合均匀。

㈢、应用合金药皮或陶质焊剂 它的优点是简单方便，制造容易，但由于氧化损失较大，且有一部分残留在渣中，故合金利用率低。

㈣、应用合金粉末 把一定颗粒度的粉末，直接撒在焊件表面或坡口内，与熔化金属融合，进行合金化。其优点是不必经过轧制、拔丝等工艺，合金比例可任意配制，合金的损失不大，但焊缝成分的均匀性较差。

㈤、应用置换反应 在药皮或焊剂中放入金属氧化物，通过熔渣与液态金属置换反应过渡合金元素。埋弧焊主要靠这种方式进行合金化。此种方法的缺点是合金化的程度有限，而且还伴随着焊缝金属中含氧量增加。

五、焊接熔池的一次结晶、二次结晶、焊接热循环的含义及焊接接头组织和性能

1、焊接熔池的一次结晶

焊缝金属由液态转变固态的凝固过程，及焊缝金属晶体结构的形成过程，称为焊缝金属的一次结晶。

㈠、特点：

⑴、熔池体积小，冷却速度大 使含碳量高、含合金元素较多个钢种、铸铁等容易产生硬化组织和结晶裂纹。

⑵、熔池中的液态金属处于过热状态，因此合金元素的烧损比较严重，使熔池中的晶核的质点大为减少，促使焊缝得到柱状晶。

⑶熔池也是在运动状态下结晶 及熔池的前半部处在熔化过程，其后半部处在结晶过程。熔池也在结晶过程中内部气体外逸、焊条的摆动、气体的吹力使熔池发生搅拌作用，有利于气体、杂物的排除，有利于得到致密而性能优良的焊缝。

⑷、再结晶区 加热温度在450℃～Ac1之间的区域，对低碳钢为450℃～750℃.对于经过压力加工，即经过塑性变形的母材，晶粒发生破碎现象，在此温度区域就发生再结晶。本区域的组织没有变化，仅塑性变形有所改善。对于焊前未塑性变形的母材，则本区域不出现。

㈡、易淬火钢 包括中碳钢（35、40、45、50钢）、低碳调质高强钢（C≤0.25%）、中碳调质高强度钢（C：0.25%～0.45%）、耐热钢和低温钢等，其热影响区的组织分布与母材

焊前的热处理状态有关，如果母材焊前是退火状态，则可分为完全淬火区和不完全淬火区域，如果母材焊前是淬火状态，则还要形成一个回火区。

⑴、完全淬火区 当加热温度超过Ac3以上的区域，由于钢种的淬硬倾向较大，故焊后冷却时得到淬火组织马氏体。在靠近焊缝附近，由于晶粒严重长大，故为粗大的马氏体；而相当正火区的部分将得到细小的马氏体。该区域由于存在淬火组织，强度和硬度增高，塑性和韧性下降，并且容易产生冷裂纹。

⑵、不完全淬火区 母材被加热到Ac1-Ac3温度之间的热影响区。由于焊接时的快速加热，母材中的铁元素很少溶解，而珠光体、贝氏体和索氏体等转变为奥氏体。在随后的快速冷却中，奥氏体转变为马氏体，原铁素体保持不变，仅有不同程度的长大，最后形成马氏体组织。该区的组织和性能很不均匀，塑性和韧性下降。

⑶、回火区 如果母材焊前是淬火状态，则在温度低于Ac1的区域，还要发生不同程度的回火处理，称回火区。由于回火区的温度不同，所得的组织也不一样，紧靠Ac1温区，相当于瞬时高温回火，具有回火索氏体组织，温度越低，则淬火金属的回火程度降低，相应获得回火屈氏体、回火马氏体等组织。

凸 焊

6.焊接工艺及设备知识

一、气体保护焊(CO2、Ar)的工艺及设备

气体保护焊与其它焊接方法相比，具有：

①、明弧焊 焊接过程中，一般没有熔渣，熔池也可见度好，适宜进行全位置焊接。

②、热将集中 电弧在保护气体的压缩下，热量集中，焊接热影响区窄，焊件变形小，尤其适用于薄板焊接。

③、可焊接化学性质活泼的金属及合金 采用惰性气体焊接化学性质活泼的金属，可获得高的接头质量。

1、特点：

㈡、气孔 由于气流的冷却作用，熔池凝固较快，很容易在焊缝中产生气孔。但有利于薄板焊接，焊后变形小。

⑴、一氧化碳气孔 在焊件熔池开始结晶或结晶过程中，熔池中的碳与FeO反应生成的CO气体来不及逸出，形成的气孔。在焊丝中加入较多的脱氧元素，限制碳的含量，产生CO气孔的可能性很小。

⑵、氮气孔 原因是保护气体遭到破坏，使大量空气侵入焊接区域所致。

⑶、氢气孔 主要来自油污、铁锈及水分。CO2气体具有氧化性，可以抑制氢气空的产生，只要焊前对CO2气体进行干燥处理，除去水分，产生氢气孔的可能性很小。

㈢、抗冷裂性 由于焊接接头含氢量少，CO2气体保护焊具有较高的抗冷裂能力。

㈣、飞溅 飞溅是CO2气体保护焊的主要缺点。产生的原因有一下几个方面：

⑴、由CO气体造成飞溅 CO2气体分解后具有强烈的氧化性，使碳化氧成CO气体，CO气体受热膨胀，造成熔滴爆破，产生大量的细粒飞溅。减少这种飞溅的方法可采用脱氧元素多、含碳量低的焊丝，减少CO气体的生成。

⑵、斑点压力引起的飞溅 用正极性焊接时，熔滴受斑点压力大，飞溅也大。采用反接极性可减少飞溅。

⑶、短路时引起的飞溅 发生短路时，焊丝与熔池间形成液体小桥（细颈部），由于短路电流的强烈加热及电磁收缩力作用，使小桥爆断而产生细颗粒飞溅。在焊件回路中串联合适的电感值，可减少飞溅。

2、工艺参数

㈠、短路过渡 短路过渡采用细焊丝，常用焊丝直径为0.6mm-1.2mm,随着焊丝直径增大，飞溅颗粒都相应增大。

⑴、焊接电流 主要是根据焊丝直径、送丝速度和焊丝位置等综合选择。

⑵、电弧电压 电弧电压要与焊接电流配合选择。随焊接电流增加，电弧电压也应加大。短路过渡时，电压为16V-24V。粗滴过渡时，电压为25V-45V。电压过高或过低，都会影响电弧的稳定性和飞溅增加。

⑶、焊接速度 焊接速度对焊缝形成、接头性能都有影响。速度过快会引起咬边、未焊透及气孔等缺陷。速度过慢则效率低，输入焊缝的热量过多，接头晶粒粗大，变形大，焊缝成形差。一般半自动焊速为15mm/h-40/h。

⑷、焊丝干伸长度 干伸长度为焊丝直径的10-12倍。干伸长度过大，焊丝会成段熔断，飞溅严重，气体保护效果差；过小易造成飞溅物堵塞喷嘴，影响保护效果，还会影响焊工视线。⑸、气体流量及纯度 流量过大，会产生不规则紊流，不会效果变差。通常焊接电流在200A以下时，气体流量选用10L/min-15Lmin；焊接电流大于200A时，气体流量选用15L/min-25L/min。 CO2保护焊气体纯度不得低于99.9%

⑹、电源极性 二氧化碳气体保护焊应采用直流反接。反接具有电弧稳定性好、飞溅及熔深大等特点。

㈡、细颗粒状过渡 细颗粒状过渡大都采用较粗的焊丝，常用的是φ1.6mm和φ2.0mm两种，几种直径焊丝采用细颗粒状过渡是的最低电流值和电弧电压范围，见表！焊接时可，电源极性仍采用直流反接，同时回路中可以不串联电感。（图33）

3、焊接设备

㈠、焊接电源 二氧化碳气体保护焊使用平硬式缓降外特性的直流电源。并要求具有良好的动特性。

㈡、焊枪及送丝系统 焊枪按送丝方式可分为推丝式焊枪、拉丝式焊枪和推拉丝焊枪。按焊枪结构形状可分为手枪和鹅颈式。送丝方式见图所示有三种方式推丝式：焊枪与送丝机构分开，焊丝由送丝机构推送，通过软管进入焊枪。该结构简单、轻便。但送丝阻力大，软管长度受限制，一般为2m-5m。拉丝式：送丝机构和焊丝盘装在焊枪上。拉丝式的送丝速度均匀稳定，但是焊枪质量大，仅适宜φ0.5mm和φ0.8mm的焊丝。推拉丝式：焊丝盘与焊枪分开，送丝时以推为主，拉为辅。此种方式送丝速度稳定，软管可延长致15mm左右，但结构复杂。

㈢、供气装置 由气瓶、预热器、干燥器、流量计及气阀组成。CO2气瓶为黑色：预热器的作用是对CO2气体进行加热；干燥器的作用是减少CO2气体中的水分；减压器、流量计及气阀与氧气瓶、乙炔瓶使用的设备相同。（图34）

㈣、控制系统 控制程序如下：

提前送气和滞后停气都是为了保护电弧空间。

2、熔化极氩弧焊（图35）

㈠、原理和特点 使用熔化电极的氩弧焊叫熔化极氩弧焊，简称MIG焊，其工艺见图。焊丝在送丝滚轮的输送下，通往焊接区，与母材产生电弧，熔化焊丝与母材形成熔池。氩气从喷嘴流出进行保护，焊枪移动后及形成焊缝。

㈡、焊接工艺产数 由于熔化极氩弧焊对熔池的保护要求较高，如果保护不良，焊缝表面便起皱皮，所以喷嘴口径及气体流量比起钨极氩弧焊都要相应增大，通常喷嘴口径为20mm左右，氩气流量则在30L/min-60L/min范围内。熔化极半自动氩弧焊焊接时不同位置、不同厚度铝板时，使用的焊接电流焊接速度范围见图。熔化极自动氩弧焊焊接不同厚度铝板时，适用的焊接电流计焊接速度范围见图（图37）（图38）

㈢、焊接设备

⑴、焊接电源 为实现喷射过渡，减少飞溅，熔化极氩弧焊均采用直流电源，且反接。⑵、送丝机构 熔化极氩弧焊的送丝机构和CO2气体保护焊的送丝机构相同，也分为推丝式、拉丝式和推拉丝式。

⑶、供气系统 熔化极氩弧焊的供气系统包括气瓶、减压器、流量计及电磁阀等。

⑷、焊枪 作用是夹持电极、传导焊接电流和输送保护气体。

⑸、控制系统

①、引弧以前预送保护气，焊接停止时，延迟关闭气体。

②、送丝控制和速度调节包括焊丝的送丝、回抽和停止；均匀调节送丝速度。

③、控制主回路的通断，引弧时可以在送丝开始以前或同时接通电源；焊接停止时，应先停丝后断电，这样能填满弧坑又能避免焊丝和焊件粘牢。

二、焊条电弧焊工艺及设备（前面讲过）

三、埋弧焊工艺及设备

埋弧焊是电弧在焊剂下燃烧进行焊接的方法，分为自动和半自动两种，是目前次于手弧焊的应用最广泛的一种焊接方法。

1、埋弧焊的工艺特点

㈠、优点

⑴、生产率高 埋弧焊保护较好，没有飞溅，焊接电流大，热量集中，电弧穿透能力强，焊缝熔深大，焊接速度快。

⑵、质量好 焊接规范稳定，熔池保护效果好，冶金反应充分，性能稳定，成形美观。

⑶、节省材料和电能 电弧能量集中，散失少，耗电小，中 、薄焊件可不开坡口，减少填充量。

⑷、改善劳动条件，降低劳动强度 电弧在焊剂层下燃烧，弧光、有害气体对人体危害小。

㈡、缺点

⑴、只适用于水平（俯位）位置焊接。

⑵、由于焊剂成分是MnO、SiO2等金属及金属化合物，难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属和合金。

⑶、设备比较复杂 仅适用于长焊缝焊接，由于需要导轨行走，对于一般形状不规则的焊缝无法焊接。

⑷、当电流小于100A时，电弧稳定性不好，不适合焊接厚度小于1mm的薄板。

⑸、由于熔池深，对气孔敏感性大。

㈢、应用范围 埋弧焊是工业生产中高效焊接方法之一。可焊接各种钢板结构。焊接碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢、复合钢材等。在造船、锅炉、桥梁、起重机械及冶金机械制造中应用最为广泛。

四、等离子焊接与切割工艺及设备

1、借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量的等离子弧进行的方法，叫等离子弧焊。

㈠、等离子的产生及形式、特点 普通弧焊的电弧是由一定导电离子和不同比例的中性粒子所组成的混合体，这种电弧通常称为自由电弧。如果将自由电弧进行压缩，使其横截面减小，则电弧中的电流密度就大大提高，电离度也随之增大，几乎达到全部等离子体状态的电弧叫电离子弧。根据电源的接法和产生等离子弧的形式不同，等离子弧可分为三种形式：

⑴、转移型弧 是产生电极与焊接之间的等离子弧，见图。（图39）电弧先在电极与喷嘴之间引燃，然后再转移到电极与焊件之间，转移型弧热量集中，热效率高。

⑵、非转移型弧 产生于电极与喷嘴之间的等离子弧，喷嘴喷出的高温等离子焰时熔化金属和非金属材料的热源。

⑶、联合型弧 是转移型和非转移型弧同时存在的等离子弧，主要用于微束等离子弧焊接。等离子弧具有温度高（1600℃-3000℃）、能量大、电弧挺度好、机械冲刷力强等特点

㈡、等离子弧焊工艺

⑴、穿透型等离子弧焊接 该方法是利用小孔效应实现等离子焊接的方法。焊接时，借助转移型弧达到单面焊双面成形的效果。

①、工作气体流量 包括等离子气体和保护气体的流量。

②、焊接电流 根据焊件厚度选择，适当提高焊接电流，可提高穿透能力。

③、焊接速度 增加焊接速度，焊件热输入量减少，小孔直径减小。焊接速度不宜过快。

④、喷嘴距焊接的距离 一般为3mm-5mm，过高降低穿透能力，过低则飞溅易粘塞喷嘴。

⑵、熔透型等离子弧焊接 焊接时只熔透焊件但不产生小孔效应的焊接方法。适用于薄板、多层焊缝盖面及角焊缝的焊接，生产效率高于钨极氩弧焊。

⑶、微束型等离子弧焊 利用小电流（通常小于30A）以下，因此适宜焊接金属薄箔及丝 ㈢、等离子弧焊设备

⑴、电源 等离子弧广泛采用具有陡降外特性的直流电源。微束等离子焊，使用具有垂直陡降外特性的电源。

⑵、焊枪 可分为上枪体、下枪体和喷嘴等几部分。上枪体的作用是夹持并冷却钨极，对钨极导电，以及调节钨极对中与内缩长度等。下枪体的作用是对下枪体及喷嘴进行冷却，安装喷嘴与保护罩，输送等离子气，以及对喷嘴导电等。由于上枪体都接电而极性不同，所以两者之间用一个绝缘和定位连接。

⑶、喷嘴 是焊枪的关键部分，他的结构形状与尺寸，对等离子弧的压缩作用及稳定性有重要影响，直接关系到焊接能力、使用寿命和焊缝成形质量。喷嘴结构有三种形式：

⑶、18MnMoNb钢的焊接 18MnMoNb钢属于500MPa级的普低钢，采用铌和钼来强化的中温压力容器用钢。具有高的强度，综合力学性能好。

①、焊接性18MnMoNb钢的碳当量为0.57%，焊接性能较差，焊接时具有一定的淬硬倾向，焊前一般需要预热，预热温度为200℃-250℃。为防止焊后产生延迟裂纹，焊后应立即进行650℃的回火处理。

②、焊接方法 18MnMoNb钢焊接装配点固定前应局部预热到170℃以上，否则会在焊件热影响区产生微裂纹。 手弧焊时可采用E6016-D1、E7015-D2等抗拉强度大于650MPa的焊条。埋弧自动焊时，层间温度控制在300℃以下。焊丝选择见表19-2。

2、珠光体耐热钢

高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢叫作耐热钢，珠光体耐热钢是以铬、钼为主要合金元素的低合金钢，它的组织是珠光体，叫珠光体耐热钢。

㈠、珠光体耐热钢的特性 珠光体钢合金元素总量一般不超过5%，在500℃-600℃有较好的热强性，工艺性好，比较经济，应用广泛。耐热钢的含碳量应在0.25%以下。

㈡、珠光体耐热钢的焊接性

⑴、淬硬倾向较大，易产生冷裂纹。多出现在焊缝和热影响区中。

⑵、焊后热处理过程中易产生再裂纹。

㈢、珠光体耐热钢的焊接工艺 焊接珠光体耐热钢一般都要预热，定位焊也要预热，对于刚性大、接头质量要求高的构件，需要整体预热，焊接过程中焊件不得低于预热温度。焊后要保温使焊接缓慢冷却。见表19-4（图45）

三、不锈钢的焊接性、焊接方法及工艺

1、不锈钢的焊接性

㈠、整体腐蚀 任何不锈钢在腐蚀介质作用下，其表面总会有腐蚀现象产生，这种腐蚀叫腐蚀整体。不锈钢整体腐蚀的量不大，并且和焊接无关。

㈡、晶间腐蚀 已发生在奥氏体不锈钢中。

㈢、应力腐蚀 不锈钢焊件在静应力（内压力或外应力）作用下在腐蚀介质中发生破坏。

2、热裂纹 是不锈钢比较容易产生的一种缺陷，包括焊接的纵向裂纹、弧坑裂纹大底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等等，特别是含镍量较高的奥氏体不锈钢焊接时更易产生。

3、焊接接头脆化

㈠、475℃脆化 焊接过程中不可避免地要经历这个温度。易产生475℃脆化的焊缝，可经900℃淬火消除。

㈡、σ相脆化 为消除已经生成的σ相，恢复焊接接头的韧性，可以把焊接接头加热到1000 ℃-1050℃ ，然后快速冷却。σ相在1Cr18Ni9Ti钢的焊缝中一般不产生。

㈢、熔合线脆断 奥氏体不锈钢在高温下长期使用，在沿焊件熔合线外几个晶粒的地方会发生脆断现象称为熔合线脆断。

4、奥氏体不锈钢 奥氏体不锈钢具有良好的焊接性，如焊接材料或焊接工艺不正确时，会出现晶间腐蚀或裂纹等缺陷。

㈠、晶间腐蚀 晶间腐蚀发生于晶粒边界，叫晶间腐蚀。这种腐蚀可以发生在热影响区、焊缝或熔合线上。在熔合线上发生的腐蚀又称刀状腐蚀。焊接时采用以下措施可以减小和防止晶间腐蚀的产生：

⑴、选用超低碳（C≤0.03%）或添加钛或铌等稳定元素的不锈钢焊条。

⑵、采用小规范 目的是减少危险温度停留时间。采用小电流、快速焊、短弧焊及不作横向摆动。焊缝可强制冷却以加快冷却速度，减少热影响区。多层焊时要控制层间温度，要前一道焊缝冷却到60℃以下再焊。

3、等离子焊 已成功地应用不锈钢的焊接。电弧热集中，可采用比钨极氩弧焊高得多的焊接速度，提高焊接生产率。

4、埋弧自动焊 埋弧自动焊由于熔池体积大，冷却速度较小，容易引起合金元素及杂质的偏析。焊接不锈钢时为防止裂纹产生，在焊缝中加入的铁素体量要多些，容易引起焊缝脆化，因此限制了埋弧焊的应用。

5、不锈钢焊后的处理 为增加不锈钢的耐腐蚀性，焊后应进行表面处理，处理的方法有抛光和钝化处理。

四、铸铁的焊接性及焊接工艺

铸铁可分为灰铸铁和球墨铸铁两种

1、灰铸铁 灰铸铁的焊接性较差，特别是在电弧焊时，焊条选择不当或者没采用一些特殊措施，在焊接过程中会产生一系列缺陷，缺陷最严重的是白口和裂纹。

㈠、白口 在补焊灰铸铁时，会在熔合线处生成一层白口组织，严重时会使整个断面全部白口化，由于白口组织硬而脆，极难进行机械加工，所以对于焊后需要进行机械加工的焊接接头带来很大的困难。产生白口的原因一方面是焊缝的冷却速度快，另一方面是焊条选择不当，即焊条中的石墨化元素不足。

㈡、灰铸铁的焊接方法

⑴、手弧焊

①、 冷焊法 焊前不预热，焊后变形小，成本低，生成效率高，焊工劳动条件好

a、焊前彻底去除油污，裂纹两端打止裂孔，坡口形状要便于焊补及减小焊件的熔化量

b、采用钢芯或铸铁芯以外的焊条时，小直径焊条用小的焊件电流，减小内应力和热影响区的宽度。

c、采用短断焊、断续焊、分散焊、分道退焊等。在每焊15mm左右用小锤子锤击焊缝，待焊缝温度冷却到大约60℃时，再焊一道，以减小焊件应力。

冷焊焊条焊后焊缝的可加工性分为两类：一类用于焊后不需机械加工的铸件，如钢芯铸铁焊条（EZCQ）,用于小型铸件刚度不大部位的缺陷焊补；另一类用于焊后需要机械加工的铸件，如（EZNi-1）、镍铁铸铁焊条（EZNiFe-1）、镍铜铸铁焊条（ENiCu-1）等。生产中用的最大量的铸铁焊条是EZNi-1 （308）焊条。该焊条是在纯镍焊芯药皮中加入强还原性石墨，特点是焊缝能溶解碳而不形成淬硬组织，焊缝金属较软，抗裂性能好，焊后切削加工性好。

②、热焊法 焊前将焊件局部或全部加热到600℃-700℃并在焊接过程中保持一定的温度，焊后保温缓冷。由于预热温度高能有效的防止裂纹和白口。但热焊法成本高、工艺复杂、生产周期长、劳动条件差，很少采用。热焊法使用焊条EZCQ，用大电流连续焊。⑵、手工电渣焊 实质上是利用石墨电极和焊剂在缺陷处产生电渣过程，然后将铁屑加入渣池中，依靠渣池热量将母材和铁屑熔化焊在一起。

2、球墨铸铁的焊接

㈠、球墨铸铁的焊接 球墨铸铁本身的强度和塑性较好，焊接时除了保证不产生缺陷外，还应从强度观点出发，使焊缝亦有较好的强度和塑性。

球墨铸铁焊接时，热影响区冷却速度快，会形成淬火组织，其硬度可高达620HBS-700HBS，焊后加工困难。

㈡、球墨铸铁的焊接方法

⑴、热焊 采用铁芯球墨铸铁焊条铸238，焊芯是低碳钢。对于较小件的球墨铸铁补焊焊前预热至500℃左右。对于大件预热温度要提高到700℃左右，焊后保温缓冷。热处理后焊缝的组织、性能与母材相近，焊后热处理有正火处理或退火处理。

⑵、冷焊 采用镍铁焊条铸408或高钒焊条铸116、铸117。小件焊前不预热，当气温较低或焊接大件时，提前需要预热至100℃-200℃。焊接电流要适当小些。镍铁焊条焊后接头的加工性能比高钒焊条要好些，焊后不必进行退火处理，焊缝抗拉强度可达400MPa，能满足要求。

五、常用有色金属(铝及铝合金、铜及铜合金)的焊接性及焊接工艺

1、铝及铝合金

㈠、焊接性 铝及铝合金有易氧化、导热性高热容量和线膨胀系数大、熔点低以及高温强度小等特点，给焊接工艺带来一定困难。

⑴、易氧化 铝和氧的亲和力很大，生成的氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，造成熔合不良与夹渣。焊接过程中合金元素易蒸发和被氧化。

⑵、易产生气孔 液态铝及合金溶解氢的能力很强，在凝固过程中来不及析出而聚集在焊缝中成气孔。

⑶、易烧穿 铝及铝合金由固态转变为液态时没有显著的颜色变化，不易判断母材温度。温度升高时铝的机械强度降低，在370℃时仅为10MPa。焊接时常因温度过高无法察觉而导致烧穿。

⑷、热裂纹 铝的膨胀系数比钢将近大一倍，凝固时的收缩率比铁打两倍，铝的焊接应力打。当成分中杂质超过规定范围时，在熔池中将形成较多的低熔点共晶。两者共同作用的结果在焊缝中容易产生热裂纹。

⑸、接头不等强 铝及铝合金焊接时由于热影响区受热而发生软化，强度降低而使接头与母材无法达到等强度。

㈡、焊前准备及焊后清理

⑴、焊前清理 在焊前严格清除焊件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污。

①、化学清洗 采用清洗剂清洗。

②、机械清洗 先用有机溶剂（丙酮、松香或汽油）擦拭表面除油污，再用细钢丝刷或刮刀使母材焊接区修刮至金属光泽为止。

⑵、垫板 为保证焊透并使铝板不致烧穿或塌陷，焊前可在焊口下面放置垫板。

⑶、预热 为防止焊缝区热量的大量流失，焊前对焊接进行预热。薄小焊件可以不预热，厚度超过5mm的铝件可预热100℃-300℃。

⑷、焊后留在焊缝及邻近的残存焊渣在空气、水分的参与下会激烈的腐蚀铝件，必须及时清理干净。