钢的可焊性

省机械工程学会
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发布时间： 2020-07-22

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；或材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预先服役要求的能力。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。焊接性主要包括：使用焊接性、工艺焊接性、冶金焊接性和热焊接性。通常，把材料在焊接时形成裂纹的倾向及焊接接头处性能变坏的倾向，作为评价材料焊接性能的主要指标。焊接性的好坏与材料的化学成分及采用的工艺有关。在常用钢材的焊接中，对焊接性影响最大的是碳，故常把钢中碳含量的多少作为判别钢材焊接性的主要标志，含碳量越高，其焊接性越差。一般来说，低碳钢的焊接性能优良，高碳钢的焊接性能较差；铸铁的焊接性能更差。合金元素对焊接性能也将产生一定的影响，所以合金钢的焊接性比非合金钢差。收缩率小的金属焊接性比较好。焊接性好的金属，焊接接头不易产生裂纹、气孔和夹渣缺陷，而且有较高的力学性能。分析焊接性的目的，在于了解一定的材料在指定的焊接工艺条件下可能出现的问题，以确定焊接工艺的合理性或材料的改进方向。因此，必须对焊接过程中的材料（母材、焊材）和焊接接头区（焊缝、熔合区和热影响区)的成分、组织和性能，包括工艺参数的影响和焊后接头区的使用性能等，进行系统的研究。

钢的可焊性

可通过碳当量公式的估算或可焊性试验对钢的可焊性进行评价。

碳当量法是根据化学成分对钢材焊接热影响区淬硬性的影响程度粗略地评价焊接时产生冷裂缝倾向及脆化倾向的一种估算方法。

碳钢及低合金结构钢常用的碳当量公式(国际焊接学会推荐的)如下：

钢的可焊性

对合金成分为：C≤0.5%、Mn≤1.6%、Cr≤1%、Ni≤3.5%、Mo≤0.6%、Cu≤1%的合金钢，其碳当量公式推荐如下：

钢的可焊性

根据经验：

(1)当CE＜0.4%时，钢材的淬硬倾向不明显，可焊性优良，焊接时不必预热。

(2)当CE＝0.4%～0.6%时，钢材的淬硬倾向逐渐明显，需要采取适当预热，控制线能量等工艺措施；

(3)当CE＞0.6%时，淬硬倾向强，属于较难焊的钢材，需采取较高的预热温度和严格的工艺措施。

常用钢材的可焊性
可焊性	钢种	评定可焊性的概略指标/%		常用钢号	特点
可焊性	钢种	合金元素含量	含碳量	常用钢号	特点
良好 (Ⅰ)	低碳钢	—	＜0.25	Q195，Q215，Q235，ZG200~400，ZG230~450，08，10，15，20，15Mn，20Mn	在普通条件下可焊接，环境温度低于-5℃时需预热。板厚大于20mm，结构刚度大时，需预热并在焊后进行消除应力热处理沸腾钢是在不完全脱氧情况下获得的，含氧量较高，硫磷等杂质分布很不均匀，时效敏感性及冷脆倾向大，焊接时热裂倾向大，一般不宜用于承受动载或严寒下(-20℃)工作的重要焊接结构。镇静钢的杂质分布很均匀，含氧量较低，用于制造承受动载或低温条件下(-40℃)工作的重要焊接结构
	低合金钢	1~3	＜0.20	Q295、Q345、Q390、Q420、Q460 (相关旧牌号有09MnV，09MnNb，12Mn，18Nb，09MnCuPTi，10MnSiCu，12MnV，12MnPRE，14MnNb，16Mn，16MnRE，10MnPNbRE，15MnV，15MnTi，16MnNb，14MnVTiRE，15MnVN)
	不锈钢	＞3	＜0.18	0Cr13，0Cr18Ni9，1Cr18Ni9，1Cr18Ni12，0Cr17Ni12Mo2，0Cr18Ni10Ti，1Cr18Ni9Ti，0Cr18Ni12Mo2Ti，1Cr18Ni12Mo2Ti，0Cr18Ni12Mo3Ti，1Cr18Ni12Mo3Ti
一般 (Ⅱ)	中碳钢	＜1	0.25~ 0.35	Q275；30、30Mn；ZG270~500	形成冷裂倾向小，采用适当的焊接规范，可以得到满意的结果。在结构复杂或零件较厚时，必须预热150℃以上，并在焊后进行热处理以消除应力
	合金结构钢	＞3	＜0.3	12CrMo，15CrMo，20CrMo，12Cr1MoV，30Cr，20CrV，20CrMnSi，20CrNiMo
	不锈钢	13~25	≤0.18	1Cr13，Cr25Ti
较差 (Ⅲ)	中碳钢	＜1	0.35~ 0.45	35、40、45；45Mn	一般情况下，有形成裂纹的倾向，焊前应预热，焊后消除应力热处理
	合金结构钢	1~3	0.30~ 0.40	30CrMo，35CrMo，35CrMoV，25Cr2MoVA；40CrNiMoA；30CrMnSi；30Mn2，40Mn2，40Cr
	不锈钢	13	0.2	2Cr13
不好(Ⅳ)	中、高碳钢	＜1	＞0.45	50、55、60、65、70、75、80、85、50Mn，60Mn	极易形成裂纹，在采用预热条件下能焊接，焊后须消除应力热处理
	合金结构钢	1~3	＞0.40	45Mn2，50Mn2；50Cr；38CrSi；38CrMoAlA
	不锈钢	13	0.3~ 0.4	3Cr13，4Cr13