什么是焊缝机械性能

1. 常用焊接设备及材料基础知识

一、焊接材料

（一）手工电弧焊焊接材料1、焊条的组成焊条就是涂有药皮的供电弧焊使用的熔化电极。它是由药皮和焊芯两部分组成。

（1）焊芯。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。焊接时，焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能；二是焊芯本身熔化为填充金属与母材金属熔合形成焊缝。

用于焊接的专用钢丝可分为碳素结构钢钢丝、合金结构钢钢丝和不锈钢钢丝三类。

（2）药皮。压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。在光焊条外面涂一层由各种矿物等组成的药皮，能使电弧燃烧稳定，焊缝质量得到提高。

药皮中要加入一些还原剂，使氧化物还原，以保证焊缝质量。

由于枯迹电弧的高温作用，焊缝金属中所含的某些合金元素被烧损（氧化或氮化），这样会使焊缝的机械性能降低。通过在焊条药皮中加人铁合金或纯合金元素，使之随着药皮的熔化而过渡到焊缝金属中去，以弥补合金元素烧损和提高焊缝金属的机械性能。

改善焊接工艺性能使电弧稳定燃烧、飞溅少、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高。

总之，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机械性能，并使焊条具有良好的焊接工艺性能。

2、焊条的分类

（1）按焊条的用途分：

1）低碳钢和低合金高强度钢焊条（简称结构钢焊条）。

2）不锈钢焊条。

3）堆焊焊条。

4）低温钢焊条。

5）铸铁焊条。

6）镍及镍合金焊条。

7）铜及铜合金焊条。

8）铝及铝合金焊条。

（2）按焊条药皮熔化后的熔渣特性分：

1）酸性焊条。

一般用于焊接低碳钢和不太重要的钢结构。

2）碱性焊条。

碱性熔渣的脱氧较完全，又能有效地消除焊缝金属中的硫，合金元素烧损少，所以焊缝金属的机械性能和抗裂性均较好，可用于合金钢和重要碳钢结构的焊接。

3、焊条的选用通常应根据组成焊接结构钢材的化学成分、机械性能。焊接性和工作环境（有无腐蚀介质、高温或是低温）等要求，以及焊接结构的形状。受力情况和焊接设备（是尘败吵否有直流电焊机）等方面进行综合考虑，以决定选用哪种焊条。在选用焊条时应注意下列原则：

（1）焊件的机械性能、化学成分。低碳钢、中碳钢和低合金钢可按其强度等级来选用相应强度的焊条。

在焊条的强度确定后再决定选用酸性还是碱性焊条时，主要决定于焊接结构具体形状的复杂性，钢材厚度的大小，焊件载荷的情况（静载还是动载）和钢材的抗裂性以及得到直流电源的难易等。一般来说，对于塑性、冲击韧性和抗裂性能要求较高，低温条件下工作的焊缝都应选用碱性焊条；当受某种条件限制而无法清理低碳钢焊件坡口处的铁锈。油污和氧化皮等脏物时，应选用对铁锈、油污和氧化皮敏感性小和抗气孔性能较强的酸性焊条。

异种钢的焊接如低碳钢与低合金钢、不同强度等级的低合金钢焊接，一般选用与较低派侍强度等级钢材相匹配的焊条。

（2）焊件的工作条件及使用性能。珠光体耐热钢一般选用与钢材化学成分相似的焊条，或根据焊件的工作温度来选取。

（3）简化工艺、提高生产率和降低成本。

2. 焊接电流对机械性能有什么影响

焊接电流对机械性能的影响有：
1、在不同电流作用下，同一试样的同一热影响区的晶粒形态不同，电流越大晶粒越大。
2、不同电流下，大电流特征区的硬度最大，小电流的硬度最小。
3、不同电流时，中电流的σb值最大，大电流的最小。在同一电流下，小电流、中电流退火后σb变大，大电流时变小。原因：退火后，内部组织不变，
应力减小。
4、缺口开在焊缝：退火后，冲击韧性随电流的增大而增大，未处理时，随电流的减小先增大后减小。大电流时退火后的冲击韧性大，中、小电流时退火后冲击韧性小。
缺口开在过热区：退火后冲击韧性增大。退火前后随电流的减小冲击韧性先增大后减小。
5、同一电流下，V形缺口开在过热区的ak值大于V形缺口开在焊缝区ak
值。同一电流下，退火后冲击韧性比退火前大

3. 焊接质量规范

焊缝的技术质量标准
1、焊缝外观技术质量标准。焊缝鱼鳞焊波光滑美观，焊缝高低、宽窄一致。焊缝金属向母材金属应圆滑过渡。焊缝不允许存在咬边、焊瘤、弧坑、表面气孔、表面裂纹等缺陷。
2、焊缝内部技术质量标准。电验武，道焊缝的质量标准（JB928-67）规定分为五级。一级焊缝内，缺陷最少，质量最高。二、三、四级焊缝内部缺陷依次增多，质量依次降低。缺陷数量超过四级者为五级焊缝。各个焊缝的射线探伤要求应达到哪一级是由产量设计部门规定的。
3、焊缝气密性质量要求。承受气压和液压的焊件，必须某进行气密性试验。常用气密性试验的方法中有煤油试验、气压试验和水压试验等。至于选用哪一种试验方法和质量标准，应根据焊件的用途和技术要求来决定。
4、焊金相质量要求。金相质量是指焊接接头金相组织的变化、夹渣、焊透情况和显微裂纹、晶粒大小等。其采用的标准和等级要求，由工件技术文件具体规定之。
5、焊缝金属及焊接接头机减性能质量标准。机械性能是鉴定产品及焊缝金属质量的重要指标。机被性能的试验方法，可参见JB303~62标准。一般要进行抗拉、冲击、抗剪、扭转、硬度、疲劳及弯曲等试验。一般低碳钢焊接接头的抗拉强度应不低于母材金属，弯曲角应在120°以上。
6、焊缝的化学成分质量要求。它是焊接原量的综合检验内容之一。其采用的标准和等级要求按工件技术文件的具体规定。

4. 影响焊接接头机械性能的因素有哪些

影响焊接接头性能团碰键的因素及成因：
(1)焊接材料
手工电弧焊的焊条，埋弧自动焊和气体保护焊等用的焊丝，熔化后成为焊缝金属的组成部分，直接影响焊缝金属化学成分。焊剂也会影响焊缝的化学成分。
(2)焊接方法
不同焊接方法的热源，其温度高低和热量集中程度不同。因此，热影响区的大小和焊接接头组织粗细都不相同，接头的性能也就不同。此外，不同焊接方法，机械保护效果也吵皮不同。因此，焊缝金属纯净程度，即有害杂质含量不同，焊缝的性能也会不同。
(3)焊接工艺
焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量(例如焊接电流、电弧电压、
焊接速度、线能量等)的总塌巧称，叫焊接工艺参数。

5. 焊接知道

焊条 焊条(covered electrode)
[编辑本段]焊条的组成
焊条由焊芯及药皮两部分构成。焊条是在金属焊芯外将涂料(药皮)均匀、向心地压涂在焊芯上。焊条种类不同，焊芯也不同。焊芯即焊条的金属芯，为了保证焊缝的质量与性能，对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定，特别是对有害杂质（如硫、磷等)的含量，应有严格的限制，优于母材。焊芯成分直接影响着焊缝金属的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要尽量少．含C量应低于0．10％。例如H08A，含S小于等于O．03％、P小于等于0．03％、C小于等于0．1％。
焊接碳钢及低合金钢的焊芯， 一般都选用低碳钢作为焊芯，并填加锰、硅、铬、镍等成分(详见焊丝国家标准GB1300一77)。采用低碳的原因一方面是含碳量低时钢丝塑性好，焊丝拉拔比较容易，另一方面可降低还原性气体CO含量，减少飞溅或气孔，并可增高焊缝金属凝固时的温度，对仰焊有利。加入其他合金元素主要为保证焊缝的综合机械性能，同时对焊接工艺性能及去除杂质，也有一定作用。
高合金钢以及铝、铜、铸铁等其他金属材料，其焊芯成分除要求与被焊金属相近外，同样也要控制杂质的含量，并按工艺要求常加入某些特定的合金元素。
焊条就是涂有药皮的供焊条电弧焊使用的熔化电极，它是由药皮和焊芯两部分组成的。在焊条前端药皮有45。左右的倒角，这是为了便于引弧。在尾部有一段裸焊芯，约占焊条总长1/16，便于焊钳夹持并有利于导电。焊条的直径仲实际上是指焊芯直径）通常为2、2. 5、3. 2或3、4、5或6mm等几种规格，常用的是小3. 2、小4、小5三种，其长度“L”一般在250^-450 mm之间。
1.焊芯
焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。焊接时，焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能，二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝。
焊条焊接时，焊芯金属占整个焊缝金属的一部分。所以焊芯的｛化学成分，直接影响焊缝的质量。因此，作为焊条芯用的钢丝都单势独规定了它的牌号与成分。如果用于埋弧自动焊、电渣焊、气体保护焊、气焊等熔焊方法作填充金属时，则称为焊丝。(1）焊芯中各合金元素对焊接的影响
1)碳(C)碳是钢中的主要合金元素，当含碳量增加时，钢的｛强度、硬度明显提高，而塑性降低。在焊接过程中，碳起到一定的脱氧作用，在电弧高温作用下与氧发生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳气体，将电弧区和熔池周围空气排除，防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响，减少焊缝金属中氧和氮的含量。若含碳量过高，还原作用剧烈，会引起较大的飞溅和气孔。考虑到碳对钢的淬硬性及其对裂纹敏感性增加的影响，低碳钢焊芯的含碳量一般簇0. 1％。
2)锰(Mn)锰在钢中是一种较好的合金剂，随着锰含量的增加，其强度和韧性会有所提高。在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂，能减少焊缝中氧的含量。锰与硫化合形成硫化锰浮于熔渣中，从而减少焊缝热裂纹倾向。因此一般碳素结构钢焊芯的含锰量为0. 30％～0. 55％，焊接某些特殊用途的钢丝，其含锰量高达1 ．70％一2. 10％。
3)硅(Si )硅也是一种较好的合金剂，在钢中加入适量的硅能提高钢的屈服强度、弹性及抗酸性能；若含量过高，则降低塑性和韧性。在焊接过程中，硅也具有较好的脱氧能力，与氧形成二氧化硅，但它会提高渣的粘度，易促进非金属夹杂物生成。
4)铬(Cr）铬能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。对于低碳钢来说，铬便是一种偶然的杂质。铬的主要冶金特征是易于急剧氧化，形成难熔的氧化物三氧化二铬(Cr203)，从而增加了焊缝金属夹杂物的可能性。三氧化二铬过渡到熔渣后，能使熔渣粘度提高，流动性降低。
5)镍(NO镍对钢的韧性有比较显著的效果，一般低温冲击值要求较高时，适当掺入一些镍。
6)硫（S）硫是一种有害杂质，随着硫含量的增加，将增大焊缝的热裂纹倾向，因此焊芯中硫的含量不得大于0. 04％。在焊接重要结构时，硫含量不得大于0. 03％。
7)磷(2)焊芯的分类
焊芯是根据国家标准“焊接用钢丝”（GB 1300-77)的规定分类的，用于焊接的专用钢丝可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三类。
2.药皮
压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。焊条的药皮在焊接过程中起着极为重要的作用。若采用无药皮的光焊条焊接，则在焊接过程中，空气中的氧和氮会大量侵入熔化金属，将金属铁和有益元素碳、硅、锰等氧化和氮化形成各种氧化物和氮化物，并残留在焊缝中，造成焊缝夹渣或裂纹。而熔入熔池中的气体可能使焊缝产生大量气孔，这些因素都能使焊缝的机械性能（强度、冲击值等）大大降低，同时使焊缝变脆。此外采用光焊条焊接，电弧很不稳定，飞溅严重，焊缝成形很差。
人们在实践过程中发现如果在光焊条外面涂一层由各种矿物等组成的药皮，能使电弧燃烧稳定，焊缝质量得到提高，这种焊条叫药皮焊条。随着工业技术的不断发展，人们创制出了现在广泛应用的优质厚药皮焊条。
[编辑本段]焊条的要求
(1)容易引弧，保证电弧稳定，在焊接过程中飞溅小。
(2)药皮熔化速度应慢于焊芯熔化速度，以造成喇叭状的套简(套筒长度应小于焊芯直径），有利于熔滴过渡和造成保护气氛；
(3)熔渣的比重应小于熔化金属的比重，凝固温度也应稍低于金属凝固温度，渣壳应易脱掉；
(4)具有掺合金和冶金处理作用；
(5)适应各种位置的焊接。
[编辑本段]焊条型号与牌号
（1）焊条的牌号
以结构钢为例：牌号,编制法。结XXX,结为结构钢焊条,第3个数字,代表药皮类型,焊接电流要求,第1、2数:代表焊缝金属抗拉强度 。
（2）焊条的型号
焊条的型号是按国家有关标准与国际标准确定的。EXXX,以结构钢为例，型号编制法为字母“E”表示焊条，第一、二位表示熔敷金属最小抗拉强度，第三位数字表示焊条的焊接位置，第三、四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。
4.焊条的分类
根据不同情况，电焊条有三种分类方法：按焊条用途分类、按药皮的主要化学成分分类、按药皮熔化后熔渣的特性分类。
按照焊条的用途，有两种表达形式，一为原机械工业部编制的的，可以将电焊条分为：结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍和镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条以及特殊用途焊条。二为国家标准规定，为碳钢焊条，低合金焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条。二者没有原则区别，前者用商业牌号表示，后者用型号表示。
如果按照焊条药皮的主要化学成分来分类，可以将电焊条分为：氧化钛型焊条、氧化钛钙型焊条、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、纤维素型焊条、低氢型焊条、石墨型焊条及盐基型焊条。
如果按照焊条药皮熔化后，熔渣的特性来分类，可将电焊条分为酸性焊条和碱性焊条。酸性焊条药皮的主要成分为酸性氧化物，如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁等。碱性焊条药皮的主要成分为碱性氧化物，如大理石、萤石等。
焊条按用途不同可分为结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条等。
焊条按熔渣化学性质可分为：酸化焊条和碱化焊条两大类。碱性焊条焊出的焊缝含氢、硫、磷少。焊缝力学性能良好，但对油、水、铁锈敏感，易产生气孔。酸性焊条焊接时电弧稳定、飞溅少、脱渣性好。因此重要的焊接结构件选用碱性焊条，而一般结构件都选用酸性焊条。
结构钢焊条的牌号表示方法为：以汉字拼音字首加上三位数字来表示如我们实习中用的结构钢焊条的牌号为J422（或结422）。“J”表示结构钢焊条的“结”字。后面的两为数字“42”为焊缝金属的抗拉强度不小于420MPa;最后一位数字“2”代表钛钙型药皮，用交流或直流电源均可。
酸性碳钢焊条
种类 : J421、J421Fe、J422、J423、J425、J502、J501Fe15
牌号 GB型号 AWS型号 药皮类型 电流类型 主要用途 规格
J421 E4313 E6013 氧化钛型 AC/DC 焊接低碳钢结构，特别适用于薄板小件及短焊缝的间断焊和要求表面光洁的盖面焊 Φ2.0—Φ5.0
J421Fe E4313 E6013 铁粉钛型 AC/DC 焊接一般低碳钢结构，特别适用于薄板小件及短焊缝的间断焊和要求表面光洁的盖面焊 Φ2.5—Φ5.0
J422 E4303 —— 钛钙型 AC/DC 用于焊接较重要的低碳钢结构和强度等级低合金钢，如09Mn2等 Φ2.0—Φ5.0
J423 E4301 —— 钛铁型 AC/DC 可焊接较重要的的低碳钢结构 Φ3.0—Φ5.0
J425 E4311 E6011 纤维素钾型 AC/DC 适用于薄板结构的对接、角接及搭接焊。如电站烟道、风道、变压器的油箱、船体和车辆外板的低碳钢结构 Φ3.2—Φ5.0
J502 E5003 —— 钛钙型 AC/DC 主要用于16Mn等低合金钢的焊接 Φ2.0—Φ5.0
J501Fe15 E5024 E7024 铁粉钛型 AC/DC 适用于机车车辆、造船、锅炉等结构的焊接 Φ2.5—Φ5.0

熔敷金属化学成分 % 熔敷金属机械性能
牌号 C Mn Si S P 抗拉强度(Mpa) 屈服强度(Mpa) 延伸率 (%) 冲击值
℃ J
J421 ≤0.12 0.3～0.6 ≤0.35 ≤0.035 ≤0.040 ≥420 ≥330 ≥22 0 ≥47
J421Fe ≤0.12 0.3～0.6 ≤0.35 ≤0.035 ≤0.040 ≥420 ≥330 ≥17 0 ≥47
J422 ≤0.12 0.3～0.6 ≤0.25 ≤0.035 ≤0.040 ≥420 ≥330 ≥22 -20 ≥47
J423 ≤0.20 0.3～0.6 ≤0.20 ≤0.035 ≤0.040 ≥420 ≥330 ≥22 0 ≥27
J425 ≤0.12 0.3～0.6 ≤0.30 ≤0.035 ≤0.040 ≥420 ≥330 ≥22 -30 ≥27
J502 ≤0.12 ≤1.60 ≤0.30 ≤0.035 ≤0.040 ≥420 ≥400 ≥20 0 ≥27
J501Fe15 ≤0.12 0.8～1.4 ≤0.90 ≤0.035 ≤0.040 Mo≤0.30 V≤0.08 ≥420 ≥400 ≥17 0 ≥27
http://www.nphj.com/sxht.html

碱性碳钢焊条

种类 : J426、J427、J506、J507、J506Fe
牌号 GB型号 AWS型号 药皮类型 电流类型 主要用途 规格
J426 E4316 E6016 低氢钾型 AC/DC 用于焊接重要的低碳钢和低合金钢的结构。如O9Mn2等 Φ2.5—Φ5.0
J427 E4315 —— 低氢钠型 DC(R) 用来焊接重要的低碳钢和低合金钢，如O9MnSi等 Φ2.5—Φ5.0
J506 E5016 E7016 低氢钾型 AC/DC 用于中碳钢和低合金钢的焊接如16Mn、O9MnSi等 Φ2.5—Φ5.0
J507 E5015 E7015 低氢钠型 DC(R) 可焊接中碳钢和某些低合金钢如16Mn、O9Mn2Si、O9Mn2V等 Φ2.5—Φ5.0
J506Fe E5018 E7018 铁粉低氢钾型 AC/DC 适用于碳钢及低合金钢的焊接、 如16Mn等 Φ2.5—Φ5.0

熔敷金属化学成分 % 熔敷金属机械性能
牌号 C Mn Si S P 抗拉强度(Mpa) 屈服强度(Mpa) 延伸率 (%) 冲击值
℃ J
J426 ≤0.12 ≤1.25 ≤0.90 ≤0.035 ≤0.040 ≥420 ≥330 ≥22 -30 ≥27
J427 ≤0.12 ≤1.25 ≤0.90 ≤0.035 ≤0.040 ≥420 ≥330 ≥22 -30 ≥27
J506 ≤0.12 ≤1.6 ≤0.75 ≤0.035 ≤0.040 ≥490 ≥400 ≥22 -20
-30 ≥47
≥27
J507 ≤0.12 ≤1.25 ≤0.75 ≤0.035 ≤0.040 ≥490 ≥400 ≥22 -20
-30 ≥47
≥27
J506Fe ≤0.12 ≤1.6 ≤0.75 ≤0.035 ≤0.040 ≥490 ≥400 ≥22 -30 ≥27
http://www.nphj.com/sxht.html

6. 焊接管和无缝管机械性能的区别是什么

1) 焊接管：(1) 直缝焊管；(2）螺旋焊管。做钢结构、低压流体1.25MRa以下；
2）无缝管：用穿孔、挤压生产而成金属管。做机械零件、中/高压流体1.25MRa
以上。

7. 焊后热处理降温速度对焊缝机械性能的影响是什么

冷速过快焊缝处会产生较大的内力，易于使焊缝部位产生变形甚至于产生裂纹。

8. 金属材料检测焊接件和紧固件机械性能测试分别包含什么内容

焊接件机械性能测试：变形，断裂，粘连，蠕变，疲劳等
紧固件机械性能测试：拉伸试验，保证载荷，楔负载试验，扭矩试验，扩孔试验，扭矩系数，抗滑移系数等。

9. 金属材料的可焊性属于什么性能

金属材料的可焊性(又称焊接性能)是指金属材料在一定的工艺条件下,通过焊接形成优质接头的皮裤陆性能.金属材料的可焊性通常分为工艺可焊纯睁性和使用可焊性两大类:
1工艺可焊性: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,即金属材料对形成焊接缺陷的敏感性.
使用可焊性:主要指燃顷金属的焊接接头对使用要求的”适应性”和”安全性”,包括焊接接头的机械性能,耐腐蚀性能等.

10. 焊接的基础知识

焊接，也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。 焊接通过下列三种途径达成接合的目的：

1、熔焊——加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，必要时可加入熔填物辅助，它是适合各种金属和合金的焊接加工，不需压力。

2、压焊——焊接过程必须对焊件施加压力，属于各种金属材料和部分金属材料的加工。

3、钎焊——采用比母材熔点低的金属材料做钎料，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散实现链接焊件。适合于各种材料的焊接加工，也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。

(10)什么是焊缝机械性能扩展阅读

19世纪末之前，唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末，先是弧焊和氧燃气焊，稍后出现了电阻焊。

20世纪早期，第一次世界大战和第二次世界大战中对军用设备的需求量很大，与之相应的廉价可靠的金属连接工艺受到重视，进而促进了焊接技术的发展。战后，先后出现了几种现代焊接技术，包括目前最流行的手工电弧焊、以及诸如熔化极气体保护电弧焊、埋弧焊(潜弧焊)、药芯焊丝电弧焊和电渣焊这样的自动或半自动焊接技术。

20世纪下半叶，焊接技术的发展日新月异，激光焊接和电子束焊接被开发出来。今天，焊接机器人在工业生产中得到了广泛的应用。研究人员仍在深入研究焊接的本质，继续开发新的焊接方法，并进一步提高焊接质量。

金属连接的历史可以追溯到数千年前，早期的焊接技术见于青铜时代和铁器时代的欧洲和中东。数千年前的古巴比伦两河文明已开始使用软钎焊技术。公元前340年，在制造重达5.4吨的古印度德里铁柱时，人们就采用了焊接技术 。