焊接材料实用基础知识

焊接是一种重要的金属加工工艺，在工业生产和国防建设中起着重要的作用。焊接材料是实现焊接的必要条件，像手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊和电渣焊等，没有焊接材料是无法进行焊接的。本书中介绍的焊接材料正是这些焊接方法使用的量大面广的材料，如焊条、焊丝(含实芯焊丝和药芯焊丝)、焊带、焊剂(含熔炼焊剂和烧结焊剂)、保护气体和钨电极等。上述焊接材料已广泛用于船舶、桥梁、钢架、车辆、压力容器、化工设备、工程机械、海洋设施及核电等各个领域。随着焊接材料的广泛使用，在各种焊接结构及设备的制造过程中，经常出现各类焊接质量问题，包括焊接接头的力学性能问题，如强度、韧性等。其中，焊缝金属力学性能的变化既与焊接材料的化学成分有关系，又与焊接条件和热处理等有关系，这两方面的变化都会影响焊缝组织和性能的变化。为了弄清楚这些影响，本书的前三章系统地介绍了常量合金元素、微量合金元素、杂质元素、焊接条件(含焊接线能量、道间温度、焊条直径和焊接位置等)及热处理对焊缝组织和性能的影响，并概括出组织和性能的变化规律。掌握了这些规律，就可以根据对焊缝性能的不同要求来调整焊缝的化学成分，并通过控制焊接条件和热处理等以获得最佳的焊缝性能。它既是研制开发新型焊接材料的基础性知识，又是焊接结构质量分析和事故分析中不可缺少的实用知识，借以作出正确的评定和判断。
国产焊接材料品种繁多，要全部了解各种牌号的产品是很困难的。为此，本书在第四、第五、第六章中分别从焊材的分类和牌号编制、焊材的成分和性能、焊材的选择和使用、焊材与钢材的配套等方面，较为系统地介绍了焊条、焊丝、焊带和焊剂各项数据和信息，供读者参考。本书在编写时力求简明扼要，条理清晰，实用为主，以便于人们容易理解和掌握，起到入门向导的作用。掌握了焊接材料的牌号仅仅是第一步，要进一步了解焊接材料的各项要求和规定，还必须掌握焊接材料的型号。型号是由国家标准规定的，不同国家的型号编制方法虽有不同，但往往是可以对应的，不管是哪个国家的产品，只要有了对应的型号，就能基本分析出这一产品的主要性能、特征和用途等。在本书的第七章中概述了国内主要焊接材料的型号编制方法及相关规定，以供读者查阅，借以了解相关的国家焊材标准。第八章是焊接材料的再烘干和质量管理。
本书中对拉伸性能用的符号作了全面更改，采用了新国标ＧＢ／Ｔ　２２８—２００２即《金属材料室温拉伸试验方法》。在新国标中规定，抗拉强度符号是Ｒｍ，以代替σｂ；屈服强度符号是ＲｅＬ（表示下屈服强度和单一屈服强度)，以代替σｓ，并取消屈服点称号；非比例延伸强度符号是Ｒｐ０．２，以代替σ０．２；伸长率符号是A，以代替δ；断面收缩率符号是Ｚ，以代替ψ；特此说明。
在本书编写过程中，吴树雄、李春范、吴振祥、王征林、王广安、张士范、张晓岩、张晓牧、李箕福、王移山、朱明生、邱启文、于秀立、谢少辉及魏巧峥等给予了大力支持，提供了相关技术资料，协助及参与编写工作，在此致以衷心感谢。
对书中所引用文献的作者及提供帮助的同事一并表示谢意。限于编者水平，书中难免会有错误和不妥之处，敬请读者批评指正。

编著者２００４．４

本书系统地介绍了常用合金元素、微量元素、杂质元素、焊接条件及热处理等对焊缝组织和性能的影响，为工程应用提供基础性数据。所研究的合金元素和杂质元素包括碳、锰、硅、铬、镍、钼、铜、铝、钛、硼、硫、磷、氮、氧以及稀土元素等；焊接条件涉及线能量、道间温度、焊条直径、焊接位置及保护气体等，这些内容都是近年来的研究成果，对焊接材料的开发、质量检验和事故分析都具有一定的实用价值。在焊接材料方面，分别介绍了焊条、焊丝、焊带和焊剂的分类与牌号编制、成分和性能、选择和使用、与钢种的配套等，还对焊接材料的型号作了简述，在基础知识的说明上力求简明、有条理和通俗易懂。

第一章常量合金元素对焊缝组织和性能的影响1
第一节焊缝金属组织分类及其对韧性的影响1
第二节锰对低合金钢焊缝组织和性能的影响8
第三节碳对低合金钢焊缝组织和性能的影响11
第四节硅对低合金钢焊缝组织和性能的影响18
第五节钼对低合金钢焊缝组织和性能的影响22
第六节铬对低合金钢焊缝组织和性能的影响28
第七节镍对低合金钢焊缝组织和性能的影响32
第八节铜对低合金钢焊缝组织和性能的影响37
第九节铁粉对低合金钢焊缝金属性能的影响40
第十节各合金元素对不锈钢焊缝组织和性能的影响42
第二章微量合金元素及杂质元素对焊缝组织和性能的影响48
第一节铝对低合金钢焊缝组织和性能的影响48
第二节钛和硼对低合金钢焊缝组织和性能的影响51
第三节氮对高强度钢焊缝组织和韧性的影响56
第四节稀土元素对高强度钢焊缝组织和性能的影响58
第五节硫和磷对焊缝金属组织和性能的影响60
第三章焊接条件及热处理对焊缝组织和性能的影响65
第一节焊接线能量对低合金钢焊缝组织和性能的影响65
第二节道间温度对低合金钢焊缝组织和性能的影响70
第三节焊条直径对低合金钢焊缝组织和性能的影响73
第四节焊接位置对低合金钢焊缝组织和性能的影响77
第五节消除应力热处理对焊缝组织和性能的影响81
第六节正火及回火处理对焊缝组织和性能的影响85
第七节应变时效对焊缝性能的影响89
第八节焊剂成分对埋弧焊焊缝组织和性能的影响92
第九节保护气体对气保焊焊缝组织和性能的影响95
第四章焊条基础知识100
第一节焊条的分类和牌号编制100
第二节结构钢焊条106
第三节铬钼耐热钢焊条和低温钢焊条112
第四节不锈钢焊条116
第五节堆焊焊条122
第六节铸铁焊条和镍基合金焊条126
第五章焊丝和焊带基础知识130
第一节焊丝的分类及牌号和型号编制130
第二节碳钢和低合金钢焊丝134
第三节不锈钢焊丝145
第四节堆焊用焊丝和焊带150
第六章焊剂基础知识159
第一节焊剂的分类和牌号编制159
第二节焊剂的成分和特性162
第三节焊剂的选择和使用167
第七章焊接材料型号概述168
第一节碳钢焊条的型号168
第二节低合金钢焊条的型号174
第三节不锈钢焊条的型号182
第四节碳钢药芯焊丝的型号190
第五节低合金钢药芯焊丝的型号195
第六节不锈钢药芯焊丝的型号199
第七节碳钢用埋弧焊焊丝和焊剂的组合型号206
第八节低合金钢用埋弧焊焊丝和焊剂的组合型号209
第九节不锈钢用埋弧焊焊丝和焊剂的组合型号212
第八章焊接材料的再烘干和质量管理215
附录一气体保护焊用保护气体222
附录二钨极惰性气体保护焊（TIG）用钨电极226
参考文献228