常用金属材料的焊接

 

1  什么是焊接性？试述碳钢的焊接性。

焊接性是指材料在限定的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。焊

接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。

碳钢是以铁元素为基础的，铁碳合金，碳为合金元素，其碳的质量分数不超过

1%，此外，锰的质量

分数不超过

1.2%，硅的质量分数不超过 0.5%，后两者皆不作为合金元素。其它元素如 Ni、Cr、Cu 等均控制

在残余量的限度以内，更不作为合金元素。杂质元素如

S、P、O、N 等，根据钢材品种和等级的不同，均有严

格限制。因此，碳钢的焊接性主要取决于含碳量，随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差，其中以低碳钢的

焊接性最好，见表

1。

表

1  碳钢焊接性与含碳量的关系

名

  称

碳的质量分数（%）

典型硬度

典型用途

焊接性

低碳钢

≤0.15

60HRB

特殊板材和型材薄板、带
材、焊丝

优

0.15～0.25

90HRB

结构用型材、板材、棒材

良

中碳钢

0.25～0.60

25HRC

机器部件和工具

  中（需预热、后热，推荐使
用低氢焊接方法）

高碳钢

≥0.60

40HRC

弹簧，模具，钢轨

  劣（需预热、后热，必需使
用低氢焊接方法）

2  什么是碳当量？碳钢的碳当量如何计算？

把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换自成碳的相当含量，称为该种钢材的碳当量，可作为评

定钢材焊接性的一种参考指标。

碳钢中的元素除

C 外，主要是 Mn 和 Si，它们的含量增加，焊接性变差，但其作用不及碳强烈。国际

焊接学会推荐的碳当量公式为

 

 

                       Mn        Cu+Ni         Cr+Mo+V

        CE（IIW）= C + 

──  +　────　+　────── （质量分数）（%）

                        6          15             5

 

随着碳当量值的增加，钢材的焊接性会变差。当

CE 值大于 0.4%～0.6%时，冷裂纹的敏感性将增大，

焊接时需要采取预热、后热及用低氢型焊接材料施焊等一系列工艺措施。

3  利用碳当量值评价钢材焊接性有何局限性？

碳当量值只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评价其焊接性，这是因为：

1）如果两种钢材的碳当量值相等，但是含碳量不等，含碳量较高的钢材在施焊过程中容易产生淬硬

组织，其裂纹倾向显然比含碳量较低的钢材来得大，焊接性较差。因此，当钢材的碳当量值相等时，不能

看成焊接性就完全相同。

2）碳当量计算值只表达了化学成分对焊接性的影响，没有考虑到冷却速度不同，可以得到不同的组

织，冷却速度快时，容易产生淬硬组织，焊接性就会变差。