其他材料的焊接

其他材料的焊接1第一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日主要內(nèi)容不銹鋼及耐熱鋼的焊接鋁及鋁合金的焊接銅及銅合金的焊接鈦及鈦合金的焊接2第二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日不銹鋼及耐熱鋼的焊接一、不銹鋼及耐熱鋼的成分及性能二、不銹鋼及耐熱鋼的焊接性分析三、不銹鋼及耐熱鋼的焊接工藝3第三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日一、不銹鋼及耐熱鋼的成分及性能按化學(xué)成分不銹鋼：Cr系不銹鋼；Cr-Ni系不銹鋼耐熱鋼：Cr系；Cr-Mo系；

Cr-Mo-V系；Cr-Ni系1.不銹鋼及耐熱鋼的成分與分類(lèi)4第四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日按組織分鐵素體鋼：w(Cr)=17%-30%，如1Cr17。奧氏體鋼：以Cr-Ni系鋼為主，主要有Cr18Ni8系列(1Cr18Ni9Ti)和Cr25Ni20系列(2Cr25Ni20Si2)。沉淀硬化鋼：經(jīng)時(shí)效處理進(jìn)行析出強(qiáng)化，有馬氏體沉淀強(qiáng)化鋼(0Cr17Ni4Cu4)和半奧氏體沉淀強(qiáng)化鋼(0Cr17Ni7Al)。馬氏體鋼：以Cr13系列鋼為主，分為普通Cr13馬氏體鋼(1Cr13)、熱強(qiáng)馬氏體鋼(2Cr12MoV)和超低碳復(fù)相馬氏體鋼(超細(xì)化M+γ‘)。鐵素體-奧氏體雙相鋼：鐵素體占60%-40%，4奧氏體占40%-60%，如00Cr18Ni5Mo3Si2。一、不銹鋼及耐熱鋼的成分及性能5第五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日2.不銹鋼的耐蝕性能一、不銹鋼及耐熱鋼的成分及性能（1）均勻腐蝕：不銹鋼與氧化性酸作用時(shí)，表面會(huì)形成穩(wěn)定的鈍化層，不易產(chǎn)生腐蝕。與還原性酸作用時(shí)，會(huì)根據(jù)鋼的組織和成分不同產(chǎn)生不同程度的腐蝕。（2）點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕：點(diǎn)蝕是指金屬表面產(chǎn)生小孔狀或小坑狀的腐蝕，其直徑一般等于或小于深度；縫隙腐蝕是指在金屬結(jié)構(gòu)的各種縫隙處產(chǎn)生的腐蝕。二者均由電化學(xué)作用所致。奧氏體鋼雙相不銹鋼鐵素體鋼馬氏體鋼耐蝕性減弱6第六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日不銹鋼點(diǎn)蝕形核新機(jī)制舉例一、不銹鋼及耐熱鋼的成分及性能ByS.J.Zheng

et.al.ActaMaterialia58(2010)5070–5085TEMEDSTEM-3D在鹽水作用下不銹鋼點(diǎn)蝕初期硫化錳夾雜局域溶解位置。確定出硫化錳內(nèi)含有彌散分布的具有尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物(MnCr2O4)納米顆粒。硫化錳的局域溶解正是起始于它與該氧化物顆粒的界面，并由此逐步向材料體內(nèi)擴(kuò)展。這些氧化物納米顆粒通常具有特定的八面體外形。7第七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日（3）晶間腐蝕：在腐蝕介質(zhì)作用下，起源于金屬表面沿晶界深入金屬內(nèi)部的腐蝕。

敏化溫度區(qū)間

“貧鉻”現(xiàn)象一、不銹鋼及耐熱鋼的成分及性能奧氏體不銹鋼在450℃-850℃溫度范圍內(nèi)加熱后對(duì)晶間腐蝕最敏感，通常把這一溫度區(qū)間稱(chēng)為敏化溫度區(qū)間。奧氏體不銹鋼在服役過(guò)程中經(jīng)歷敏化加熱過(guò)程，由于奧氏體中超出溶解度的C會(huì)向晶界擴(kuò)散，而且C的擴(kuò)散速度較快，沿奧氏體晶界就會(huì)沉淀出Cr23C6,使晶界Cr含量降低。此時(shí)晶內(nèi)的Cr原子向晶界擴(kuò)散，但由于其擴(kuò)散速度比較慢，不能及時(shí)補(bǔ)充晶界Cr的短缺，以致使晶界層Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于12%，即所謂“貧鉻”。此時(shí)如果遇到化學(xué)腐蝕介質(zhì)，將會(huì)沿晶界發(fā)生腐蝕。8第八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日（4）應(yīng)力腐蝕：在一定的溫度和應(yīng)力條件下，在特定的電化學(xué)介質(zhì)中，不銹鋼均有產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的可能。固溶處理可改善耐晶間腐蝕性能，另外，應(yīng)盡量提高Ti、Nb等強(qiáng)碳化物形成元素，可降低鉻的碳化物形成傾向。9第九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日3.不銹鋼及耐熱鋼的力學(xué)性能一、不銹鋼及耐熱鋼的成分及性能不銹鋼的力學(xué)性能：不銹鋼常溫力學(xué)性能與其微觀組織有著密切關(guān)系。比如馬氏體退火狀態(tài)下強(qiáng)度低，塑性韌性好，但一經(jīng)淬火處理，抗拉強(qiáng)度提高、塑性韌性降低。奧氏體鋼抗拉強(qiáng)度高，塑性韌性也好，但是屈服點(diǎn)較低。耐熱鋼的耐熱性能：在高溫下既有抗氧化或耐氣體介質(zhì)腐蝕的性能，同時(shí)又有足夠的強(qiáng)度。鋼表面要避免形成Fe3O4，F(xiàn)e2O3疏松氧化膜，因此，通過(guò)添加合金元素，形成Cr2O3，Al2O3等致密牢固的氧化膜，提高抗氧化能力。10第十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日4.不銹鋼及耐熱鋼的物理性能

一般來(lái)說(shuō)，鋼中合金元素含量越多，鋼的熱導(dǎo)率越小，線膨脹系數(shù)和電阻率越大。一、不銹鋼及耐熱鋼的成分及性能逐漸減小密度線膨脹系數(shù)熱導(dǎo)率奧氏體鋼低碳鋼鐵素體和馬氏體鋼電阻率奧氏體鋼低碳鋼鐵素體和馬氏體鋼奧氏體鋼鐵素體鋼馬氏體鋼低碳鋼低碳鋼鐵素體和馬氏體鋼奧氏體鋼11第十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、不銹鋼及耐熱鋼的焊接性分析1.焊接接頭的組織演變Creq/Nieq比值

舍夫勒?qǐng)D

四種凝固模式鐵素體鋼：一般在室溫下具有純鐵素體組織，強(qiáng)度不很高，塑性韌性良好。加熱到高溫，會(huì)有少量奧氏體組織出現(xiàn)，焊接冷卻時(shí)也可能出現(xiàn)少許馬氏體組織，或析出少量脆性相。12第十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、不銹鋼及耐熱鋼的焊接性分析奧氏體鋼：一般經(jīng)固溶處理后供貨，具有較好的塑性和韌性。固溶處理使得鉻的碳化物固溶到奧氏體中，獲得穩(wěn)定的奧氏體，提高了耐蝕性。奧氏體鋼較容易焊接，對(duì)氫不敏感，接頭在焊態(tài)下塑性韌性良好。但需要注意合理選擇焊接工藝和焊材，避免出現(xiàn)晶間腐蝕和熱裂紋等缺陷。雙相鋼：焊接性良好。合理選擇焊接材料不會(huì)發(fā)生焊接熱裂紋和冷裂紋。接頭耐應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕能力優(yōu)于奧氏體鋼?？咕чg腐蝕能力與奧氏體鋼相當(dāng)。但注意熔合線附近鐵素體晶粒不可避免的粗大，會(huì)降低耐蝕性。13第十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日2.焊接接頭的耐蝕性（1）晶間腐蝕：

焊縫區(qū)的晶間腐蝕：多層多道焊時(shí)，后一層焊縫對(duì)前一層的加熱處于敏化溫度區(qū)域時(shí)，在晶界處容易出現(xiàn)貧鉻現(xiàn)象。防止措施：選擇超低碳或添加鈦或鈮等元素的焊材；減少敏化溫度范圍停留時(shí)間；焊后加熱到1050-1150℃固溶處理后淬火，使晶界處碳化物溶入晶粒內(nèi)部，形成均勻奧氏體。

熱影響區(qū)的晶間腐蝕：主要出現(xiàn)在焊接熱影響區(qū)中加熱峰值溫度處于600-1000℃的區(qū)域。防止措施：選擇超低碳或含鈦或鈮的奧氏體不銹鋼母材；選用小熱輸入、快速冷卻的焊接工藝等。

熔合區(qū)的刀狀腐蝕：當(dāng)母材中不含鈦、鈮或碳含量低于0.06%時(shí)，奧氏體鋼焊后是不易出現(xiàn)刀狀腐蝕的。焊接時(shí)，溫度超過(guò)1200℃的熔合區(qū)部位，母材中TiC發(fā)生溶解，游離的Ti和C將固溶到晶粒內(nèi)。冷卻時(shí)，C擴(kuò)散并偏聚于晶界處，Ti來(lái)不及擴(kuò)散，使得晶界處C處于過(guò)飽和狀態(tài)。之后同樣會(huì)造成貧鉻現(xiàn)象，出現(xiàn)刀狀腐蝕。二、不銹鋼及耐熱鋼的焊接性分析14第十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、不銹鋼及耐熱鋼的焊接性分析（2）點(diǎn)蝕：

最容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕的部位是熔合區(qū)，因?yàn)樵搮^(qū)域化學(xué)成分極不均勻。焊縫中心由于Cr和Mo的偏析也會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕。大量試驗(yàn)證明，提高焊縫中Ni含量，晶軸中Cr和Mo的偏析減少，有利于防止點(diǎn)蝕。（3）應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕裂紋往往以點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕為起始點(diǎn)，裂紋形態(tài)一般有分支特征。

雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐應(yīng)力腐蝕性能，原因是：a.雙相不銹鋼屈服強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高，產(chǎn)生表面滑移所需的應(yīng)力水平高。在相同的腐蝕介質(zhì)中，開(kāi)裂較難。b.雙相不銹鋼中一般含有Mo元素，Cr含量也很高，耐點(diǎn)蝕能力強(qiáng)，開(kāi)裂缺乏起始點(diǎn)。c.雙相不銹鋼中兩相的電極電位不同，裂紋在他們之間的擴(kuò)展機(jī)制不同，對(duì)裂紋擴(kuò)展起到一定的抑制或減緩作用。15第十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、不銹鋼及耐熱鋼的焊接性分析3.焊接接頭的裂紋

奧氏體鋼接頭中易出現(xiàn)熱裂紋，并以結(jié)晶裂紋為主，有時(shí)也可能出現(xiàn)液化裂紋。這是因?yàn)椋?）奧氏體鋼熱導(dǎo)率小，線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻下，接頭在冷卻過(guò)程中易形成較大拉應(yīng)力。（2）奧氏體鋼易于結(jié)晶形成方向性強(qiáng)的柱狀晶組織，促使形成晶間液膜。（3）奧氏體鋼焊縫合金成分復(fù)雜易形成低熔點(diǎn)共晶液膜，導(dǎo)致產(chǎn)生熱裂紋。某些奧氏體-鐵素體雙相鋼中也會(huì)出現(xiàn)熱裂紋。

馬氏體鋼對(duì)冷裂紋較為敏感：焊接冷卻速度較快時(shí)，接頭熔合區(qū)及其附近的熱影響區(qū)總會(huì)形成淬硬的馬氏體組織。隨著含碳量增加，導(dǎo)致馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降，硬度提高，韌性降低。隨淬硬傾向的增大，接頭對(duì)冷裂更加敏感，尤其有氫存在時(shí)，馬氏體鋼還會(huì)產(chǎn)生更危險(xiǎn)的氫致延遲裂紋。

鐵素體鋼的裂紋敏感性較低。16第十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、不銹鋼及耐熱鋼的焊接性分析4.焊縫金屬的脆化

（1）焊縫的粗晶脆化：鐵素體不銹鋼焊接接頭易出現(xiàn)粗晶脆化。鐵素體組織十分穩(wěn)定，在熔化前幾乎不會(huì)發(fā)生相變，加熱時(shí)有很強(qiáng)的晶粒長(zhǎng)大傾向。從而降低塑性，導(dǎo)致粗晶脆化。一般，晶粒粗化的程度取決于峰值溫度和停留時(shí)間。

（2）焊縫的σ相脆化：

σ相是一種硬脆而無(wú)磁性的鐵鉻金屬間化合物FenCrm(硬度高達(dá)800-1000HV)，具有可變成分與復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。它的形成與焊縫金屬的成分、加熱溫度和保溫時(shí)間等因素有關(guān)。σ相的形成依賴(lài)于Cr，Ni原子的擴(kuò)散，形成速度較慢，因此對(duì)于大多數(shù)鋼，焊接加熱和焊后熱處理都不易形成σ相脆化，然而，對(duì)于長(zhǎng)期工作于850-650℃溫區(qū)的耐熱鋼結(jié)構(gòu)件，σ相脆化就不可忽視了。

（3）焊縫的475℃脆化：主要出現(xiàn)在Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)15%的鐵素體鋼或含鐵素體較高的雙相鋼中。在430-480℃溫區(qū)長(zhǎng)時(shí)間加熱并緩慢冷卻，就會(huì)導(dǎo)致常溫或低溫時(shí)出現(xiàn)的脆化現(xiàn)象。17第十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、不銹鋼及耐熱鋼的焊接性分析5.異種鋼接頭成分不均勻性

珠光體鋼與奧氏體鋼焊接必須注意：

一是采用超合金化焊接材料，避免形成單相奧氏體焊縫，以減小熱裂傾向。

二是選擇焊材時(shí)，在含Cr量一定時(shí)，適當(dāng)提高焊縫含Ni量，降低熔合區(qū)碳的擴(kuò)散遷移和熔合線附近焊縫區(qū)馬氏體脆化層寬度。

18第十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日三、不銹鋼及耐熱鋼的焊接工藝1.鐵素體鋼的焊接工藝

焊材選擇：采用同質(zhì)焊接材料時(shí)，由于鐵素體穩(wěn)定化元素多，焊縫金屬粗化嚴(yán)重，韌性差，因此應(yīng)盡量限制焊接材料中的雜質(zhì)含量，同時(shí)添加Ti，Nb等元素進(jìn)行晶粒細(xì)化。采用異質(zhì)奧氏體鋼焊材時(shí)，預(yù)熱和焊后熱處理可以免除，但焊后不可退火處理，因?yàn)殍F素體鋼退火溫度范圍（787-843℃）正好處在奧氏體鋼的敏化溫度區(qū)間，容易產(chǎn)生晶間腐蝕及脆化。

工藝要點(diǎn)：焊條電弧焊、TIG、MIG、有時(shí)也用埋弧焊。

鐵素體鋼韌性本來(lái)就低，焊后在熱影響區(qū)還容易出現(xiàn)高溫脆性，因此焊前必須要預(yù)熱（100-150℃），既使焊后焊件降溫變緩，又能緩解焊后應(yīng)力。

焊接過(guò)程中應(yīng)該采取較小的熱輸入。

焊后常在750-850℃進(jìn)行退火處理，既可消除晶間腐蝕傾向，還能改善韌性。退火后，應(yīng)快速冷卻，以防止σ相脆化和475℃脆化19第十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日三、不銹鋼及耐熱鋼的焊接工藝2.馬氏體鋼焊接工藝

焊材選擇：采用同質(zhì)焊接材料時(shí)，同時(shí)考慮焊縫金屬組織的改變，應(yīng)對(duì)焊材進(jìn)行合理的合金化，降低硬脆性。

工藝要點(diǎn)：焊條電弧焊、TIG、MIG。

為防止接頭產(chǎn)生冷裂紋，焊前要預(yù)熱（150-400℃），但預(yù)熱溫度要根據(jù)馬氏體鋼含碳量和焊接件拘束度大小綜合決定。

焊后通過(guò)退火處理降低焊縫金屬和熱影響區(qū)的硬度，改善接頭韌性，還可降低殘余應(yīng)力。20第二十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日三、不銹鋼及耐熱鋼的焊接工藝3.奧氏體鋼焊接工藝

焊材選擇：按照同質(zhì)焊接材料和微超合金化焊接材料原則，根據(jù)鋼的具體成分、服役條件和對(duì)焊縫的性能要求選擇焊接材料。

工藝要點(diǎn)：焊條電弧焊、TIG、MIG、埋弧焊。

合理控制焊接參數(shù)，避免接頭過(guò)熱。奧氏體鋼焊接通常不需要預(yù)熱和焊后熱處理。另外應(yīng)盡量控制焊接工藝，保證焊縫化學(xué)成分穩(wěn)定。最后應(yīng)注意保護(hù)焊件的表面狀態(tài)，注意保護(hù)其耐蝕性。21第二十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日三、不銹鋼及耐熱鋼的焊接工藝4.鐵素體-奧氏體雙相鋼的焊接工藝

焊材選擇：超合金化焊接材料原則。

工藝要點(diǎn)：焊條電弧焊、TIG、MIG、埋弧焊。

焊接時(shí)應(yīng)盡量選擇小的焊接熱輸入，避免接頭過(guò)熱。通常不需要預(yù)熱和焊后熱處理。且應(yīng)適當(dāng)緩慢冷卻獲得理想的δ/γ相比例。合理控制焊接工藝，保證熔合比穩(wěn)定，從而獲得穩(wěn)定的焊縫成分。5.奧氏體鋼與珠光體鋼的焊接工藝熔合比越小越好，以降低焊縫金屬的稀釋程度。

通過(guò)選用適當(dāng)?shù)暮覆目刂平宇^組織與性能，在一側(cè)堆焊過(guò)渡層或采用過(guò)渡段焊接工藝。22第二十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日一.鋁及鋁合金的分類(lèi)及特點(diǎn)二.鋁及鋁合金的焊接性三.鋁及鋁合金的焊接工藝鋁及鋁合金的焊接23第二十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日變形鋁合金鋁及鋁合金鑄造鋁合金非熱處理強(qiáng)化鋁合金熱處理強(qiáng)化鋁合金Al-MnLF21Al-MgLF2Al-Mg-MnLF1Al-Cu-MgLY12Al-Zn-Mg-CuLC4鍛鋁LD1新型鋁合金Al-Li一.鋁及鋁合金的分類(lèi)及特點(diǎn)24第二十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

非熱處理強(qiáng)化鋁合金可通過(guò)加工硬化、固溶強(qiáng)化提高力學(xué)性能，特點(diǎn)是強(qiáng)度中等、塑性及耐蝕性好，又稱(chēng)防銹鋁，焊接性良好，是焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣的鋁合金。

熱處理強(qiáng)化鋁合金是通過(guò)固溶、淬火、時(shí)效等工藝提高力學(xué)性能。經(jīng)熱處理后可顯著提高抗拉強(qiáng)度，但焊接性較差，熔焊時(shí)產(chǎn)生焊接裂紋的傾向較大，焊接接頭的力學(xué)性能下降。熱處理強(qiáng)化鋁合金包括硬鋁、超硬鋁、鍛鋁等。第二十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日鋁外觀呈銀白色，熔點(diǎn)為660℃，密度2698kg/m3活性強(qiáng)，在空氣中容易形成Al2O3氧化膜Al2O3氧化膜密度3.95g/cm3，比鋁大Al2O3氧化膜吸水性強(qiáng)導(dǎo)熱系數(shù)大是低碳鋼的5倍線膨脹系數(shù)大是低碳鋼的2倍

一.鋁及鋁合金的分類(lèi)及特點(diǎn)常用鋁及鋁合金的牌號(hào)及化學(xué)成分見(jiàn)表1，常用鋁及鋁合金的力學(xué)性能見(jiàn)表2。鋁及鋁合金的物理性能見(jiàn)表3。26第二十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日類(lèi)別牌號(hào)主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))（%）原牌號(hào)CuMgMnFeSiZnNiCrTiBeAlFe+Si工業(yè)純鋁1A990.05——0.0030.002—————99.99—LG51A970.05——0.0150.015—————99.97—LG41A850.01——0.100.08—————99.85—LG110700.040.030.030.250.20.04——0.03—99.8——10350.05——0.350.40—————99.300.60L412000.05——0.050.050.10——0.05—99.001.00L58A060.100.100.100.500.550.10余量1.00L6防銹鋁5A020.102.0~2.80.15~0.40.40.4———0.15—余量0.6LF25A030.103.2~3.80.30~0.60.500.50~0.80.20——0.15——LF350520.12.2~2.80.10.40.250.1—0.15~0.35————50830.104.0~4.90.4~1.00.400.400.25—0.05~0.250.15——LF45A050.104.8~5.50.30~0.60.500.500.20—————LF55B050.204.7~5.70.20~0.60.40.4———0.15—0.6LF105A120.058.3~9.60.40~0.80.300.300.200.10Sb0.004~0.050.05~0.150.05—LF1230030.05~0.21.0~1.50.70.60.10——————3A210.200.051.0~1.60.700.60.10——0.15——LF21表1常用鋁及鋁合金的牌號(hào)及化學(xué)成分第二十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日硬鋁2A022.6~3.22.0~2.40.45~0.70.300.300.10——0.15余量—LY22A043.2~3.72.1~2.60.5~0.80.300.300.10——0.05~0.40.001~0.005—LY42A063.8~4.31.7~2.30.5~1.00.500.500.10——0.03~0.150.001~0.005—LY62B113.8~4.50.4~0.80.40~0.80.500.500.10——0.15——LY82A103.9~4.50.15~0.30.30~0.50.200.250.10——0.15——LY102A113.8~4.80.40~0.80.40~0.80.700.700.300.10—0.15—Fe+Ni0.7LY112A123.8~4.91.2~1.80.30~0.90.500.500.300.10—0.15—Fe+Ni0.5LY122A134.0~5.00.30~0.5—0.600.700.600.10—0.15——LY13鍛鋁6A020.2~0.60.45~0.9或Cr0.15~0.350.500.50~1.20.2____0.15__余量__LD22A701.9~2.51.4~1.80.20.9~1.50.350.30.9~1.5—0.02~0.1—__LD72A903.5~4.50.4~0.80.20.5~1.00.5~1.00.31.8~2.3—0.15—__LD92A143.9~4.80.4~0.80.4~1.00.70.6~1.20.30.1—0.15____LD10超硬鋁7A031.8~2.41.2~1.60.100.200.206.0~6.7__0.050.02~0.08__余量__LC37A041.4~2.01.8~2.80.20~0.60.500.505.0~7.0__0.10~0.25______LC47A091.2~2.02.0~3.00.150.50.55.1~6.1__0.16~0.30______LC97A100.5~1.03.0~4.00.20~0.350.300.303.2~4.2__0.10~0.20.05____LC10特殊鋁4A010.20____0.64.5~6.0Zn+Sn0.10____0.15__余量__LT14A17Cu+Zn0.150.050.50.511.0~12.5______0.15__Ca0.10LT17第二十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日類(lèi)別合金牌號(hào)材料狀態(tài)抗拉強(qiáng)度b/MPa屈服強(qiáng)度s

/MPa伸長(zhǎng)率

(%)斷面收縮率

(%)布氏硬度HB工業(yè)純鋁1A99固溶態(tài)450.2=105=50—178A06退火903030—251035冷作硬化14010012—32防銹鋁3A21退火冷作硬化130160501302010705530405A02退火冷作硬化200250100210236——45605A055B05退火27015023——70硬鋁2A11淬火+自然時(shí)效退火包鋁的，淬火+自然時(shí)效包鋁的，退火420210380180240110220110181818183558——10045100452A12淬火+自然時(shí)效退火包鋁的，淬火+自然時(shí)效包鋁的，退火470210430180330110300100171818183055——10542105422A01淬火+自然時(shí)效退火30016017060242450—7038鍛鋁6A02淬火+人工時(shí)效淬火退火323.4215.6127.4274.4117.660122224205065956530超硬鋁7A04淬火+人工時(shí)效退火588254.8539127.41213——150—表2常用鋁及鋁合金的力學(xué)性能第二十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日合金密度ρ/g·cm3比熱容C/J·g-1·℃-1熱導(dǎo)率λ/J·cm-1·s-1·℃-1線膨脹系數(shù)α/×10-6℃-1電導(dǎo)率ρ/×10-6Ω·cm100℃25℃20~100℃20℃純鋁3A215A035A062A122A166A022A142.72.6932.672.642.782.702.802.850.901.000.880.920.920.880.790.832.211.801.461.171.171.381.751.5923.623.223.523.722.722.623.522.52.6653.454.966.735.796.103.704.30表3鋁及鋁合金的物理性能第三十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日1.氣孔氣孔的形成(1)氫是鋁及其合金熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因

(2)導(dǎo)熱系數(shù)大→熔池結(jié)晶快(3)密度低氫的來(lái)源弧柱氣氛焊接材料吸附水分母材吸附水分氣泡不易上浮二.鋁及鋁合金的焊接性31第三十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日氣孔的分布特征

（1）臨近焊縫表層的“皮下氣孔”

已經(jīng)上浮到熔池表面附近的氫氣泡來(lái)不及逸出而殘留在焊縫表層，尺寸一般較大。

（2）焊縫中部或根部的“密集氣孔”氫的析出可能聚集在枝晶間大量存在的微小空穴中，形成密集的微小氣泡，殘留在根部或中部，尺寸一般較小。

（3）熔合區(qū)邊界的“氧化膜氣孔”氧化膜中的水分因受熱分解而析出氫，并在氧化膜上形成氣泡，熔池結(jié)晶后形成氣孔，其內(nèi)壁一般呈氧化色。二.鋁及鋁合金的焊接性32第三十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

氣孔的防止(1)減少氫的來(lái)源：焊接材料干燥處理、焊前清除氧化膜使用的焊接材料（包括保護(hù)氣、焊絲、焊條等）要嚴(yán)格限制含水量，使用前需干燥處理。一般認(rèn)為，氬氣中的含水量小于0.08%時(shí)不易形成氣孔，氬氣的管路也要保持干燥。焊前處理十分重要。焊絲及母材表面的氧化膜應(yīng)徹底清除，采用化學(xué)方法或機(jī)械方法均可，若兩者并用效果更好。在5A03（板厚1.8mm）手工TIG焊時(shí)，僅經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗仍不能防止氣孔?；瘜W(xué)清洗后，焊前應(yīng)用細(xì)鋼絲刷再全面刷一遍近縫區(qū)，并用刮刀刮削坡口端面，裝配時(shí)要防止再度弄臟。機(jī)械清理后表面氧化速度很快，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行焊接。二.鋁及鋁合金的焊接性33第三十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

化學(xué)清洗有兩個(gè)步驟：脫脂去油和去除氧化膜。處理方法和所用溶液的示例見(jiàn)表4。清洗后到焊前的間隔時(shí)間（即存放時(shí)間）對(duì)氣孔的產(chǎn)生有一定影響。存放時(shí)間延長(zhǎng)，焊絲或母材吸附的水分增多。所以，化學(xué)清洗后應(yīng)及時(shí)施焊，一般要求化學(xué)清洗后2~3h內(nèi)進(jìn)行焊接，一般不要超過(guò)12h。對(duì)于大型構(gòu)件，清洗后不能立即焊接時(shí)，施焊前應(yīng)再用刮刀刮削坡口端面并及時(shí)施焊。表4鋁合金化學(xué)清洗溶液及處理方法作用配方處理方法脫脂去油Na3PO450gNa2CO350gNa2SiO330gH2O1000g

在60℃溶液中浸泡5~8min，然后在30℃熱水中沖洗、冷水中沖洗，用干凈的布擦干清除氧化膜NaOH（除氧化膜）5%~8%HNO3（光化處理）30%~50%50~60℃；NaOH中浸泡（純鋁20min，鋁鎂合金5~10min），用冷水沖洗。然后在30%HNO3中浸泡（≤1min）。最后在50~60℃熱水中沖洗，放在100~110℃干燥箱中烘干或風(fēng)干第三十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日(2)控制焊接工藝焊接參數(shù)的影響可歸結(jié)為對(duì)熔池高溫存在時(shí)間的影響，也就是對(duì)氫溶入時(shí)間和氫析出時(shí)間的影響。

TIG焊，一方面采用小熱輸入以減少熔池存在時(shí)間，從而減少氣氛中氫的溶入，因而須適當(dāng)提高焊接速度；同時(shí)又要保證根部熔合，以利根部氧化膜中的氣泡浮出，又須適當(dāng)增大焊接電流。實(shí)踐證明大的焊接電流和較高的焊接速度配合較好。MIG焊，由于是焊絲氧化膜影響為主，所以要采用大熱輸入，增大熔池存在時(shí)間，以利于氫的逸出。35第三十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日2.熱裂紋

凝固裂紋的形成(1)典型的共晶合金→存在易熔共晶體關(guān)于易熔共晶的作用，不僅要看其熔點(diǎn)高低，更要看它對(duì)界面能量的影響。易熔共晶成薄膜狀展開(kāi)于晶界上時(shí)，促使晶體易于分離，而增大合金的熱裂傾向；若成球狀聚集在晶粒頂點(diǎn)間時(shí)，合金的熱裂傾向小。

(2)線膨脹系數(shù)大→拘束下易產(chǎn)生較大焊接應(yīng)力鋁合金的線膨脹系數(shù)比鋼約大1倍，在拘束條件下焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，也是促使鋁合金具有較大裂紋傾向的原因之一。

二.鋁及鋁合金的焊接性36第三十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日防止凝固裂紋的冶金途徑(1)調(diào)整焊縫合金系統(tǒng)控制適量的易熔共晶并縮小結(jié)晶溫度區(qū)間。通過(guò)合金系統(tǒng)調(diào)整，使合金元素含量超過(guò)熱裂紋敏感含量，即“愈合”作用。

對(duì)于裂紋傾向大一些的硬鋁之類(lèi)的高強(qiáng)鋁合金，往往利用Al-5%Si合金焊絲。焊縫流動(dòng)性好，抗裂性能優(yōu)異，但強(qiáng)度和塑性不理想。

二.鋁及鋁合金的焊接性37第三十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日為改善超硬鋁的焊接性，發(fā)展了Al-Zn-Mg系合金。它是在Al-Zn-Mg-Cu系基礎(chǔ)上取消Cu，稍降低強(qiáng)度而獲得優(yōu)異焊接性的一種時(shí)效強(qiáng)化鋁合金。Al-Zn-Mg合金焊接裂紋傾向小，焊后不經(jīng)熱處理而僅靠自然時(shí)效，接頭強(qiáng)度即可基本恢復(fù)到母材水平。合金的強(qiáng)度主要決定于Mg及Zn的含量。Mg及Zn總量越高，強(qiáng)度也越高。(2)變質(zhì)劑的影響焊絲中加入Ti、Zr、V、B等微量元素，細(xì)化晶粒，改善塑性、韌性，提高抗裂性。(3)磁控電弧振蕩振蕩改變柱狀晶方向，使裂紋擴(kuò)展通道變得彎曲，增加裂紋擴(kuò)展阻力。細(xì)化晶粒，消除偏析，降低熱裂傾向。

二.鋁及鋁合金的焊接性38第三十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日防止凝固裂紋的力學(xué)途徑(反應(yīng)變法)

(1)隨焊碾壓(2)隨焊激冷(3)隨焊錘擊二.鋁及鋁合金的焊接性39第三十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日3.接頭軟化非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金退火態(tài)焊接→等強(qiáng)冷作硬化態(tài)焊接→軟化(熱影響區(qū)峰值溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度)時(shí)效強(qiáng)化鋁合金→過(guò)時(shí)效軟化(焊接熱影響區(qū))二.鋁及鋁合金的焊接性40第四十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

(1)非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金HAZ的軟化主要發(fā)生在焊前經(jīng)冷作硬化的合金上。經(jīng)冷作硬化的鋁合金，熱影響區(qū)峰值溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度（200~300℃）的區(qū)域時(shí)就產(chǎn)生明顯的軟化現(xiàn)象。接頭的軟化主要取決于加熱的峰值溫度，而冷卻速度的影響不很明顯。焊前冷作硬化程度越高，焊后軟化的程度越大。板件越薄，這種影響越顯著。

(2)時(shí)效強(qiáng)化鋁合金HAZ的軟化主要是焊接熱影響區(qū)“過(guò)時(shí)效”軟化，這是熔焊條件下很難避免的。軟化程度決定于合金第二相的性質(zhì)，也與焊接熱循環(huán)有一定關(guān)系。第二相越易于脫溶析出并易于聚集長(zhǎng)大時(shí)，就越容易發(fā)生“過(guò)時(shí)效”。第四十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日4.焊接接頭的耐蝕性

鋁合金焊接接頭的耐蝕性一般低于母材，熱處理強(qiáng)化鋁合金（如硬鋁）接頭的耐蝕性降低尤其明顯。

接頭組織越不均勻，越易降低耐蝕性。焊縫金屬的純度和致密性也是影響接頭耐蝕性的因素。雜質(zhì)較多、晶粒粗大以及脆性相（如FeAl3）析出等，耐蝕性會(huì)明顯下降，不僅產(chǎn)生局部表面腐蝕，而且會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕。焊接應(yīng)力也是影響鋁合金耐蝕性的敏感因素。第四十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

對(duì)于鋁合金焊接接頭，主要在下列幾方面采取措施來(lái)改善接頭的耐蝕性。

(1)改善接頭組織成分的不均勻性。主要是通過(guò)焊接材料使焊縫合金化，細(xì)化晶粒并防止缺陷；同時(shí)通過(guò)限制焊接熱輸入以減小熱影響區(qū)，并防止過(guò)熱。

(2)消除焊接應(yīng)力。表面拉應(yīng)力可采用局部錘擊辦法來(lái)消除；焊后熱處理有良好效果。

(3)采取保護(hù)措施。例如，采取陽(yáng)極氧化處理或涂層等。第四十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日焊接方法焊接性及適用范圍說(shuō)明工業(yè)純鋁鋁錳合金鋁鎂合金鋁銅合金適用厚度/mm1070110030033004508350565052545420142024推薦可用TIG焊(手工、自動(dòng))好好好好很差1~100.9~25填絲或不填絲，厚板需預(yù)熱。交流電源MIG焊(手工、自動(dòng))好好好好差≥8≥4焊絲為電極，厚板需預(yù)熱和保溫。直流反接脈沖MIG焊(手工、自動(dòng))好好好好差≥21.6~8適用于薄板焊接氣焊好好很差差很差0.5~100.3~25適用于薄板焊接焊條電弧焊尚好尚好很差差很差3~8—直流反接，需預(yù)熱，操作性差電阻焊(點(diǎn)焊、縫焊)尚好尚好好好尚好0.7~30.1~4需要電流大等離子弧焊好好好好差1~10—焊縫晶粒小，抗氣孔性能好電子束焊好好好好尚好3~75≥3焊接質(zhì)量好，適用于厚件表4部分鋁及鋁合金的相對(duì)焊接性第四十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日三、

鋁及鋁合金的焊接工藝1.焊接方法鋁及鋁合金具有較好的冷熱加工性能和焊接性，可以采用常規(guī)的熔焊方法進(jìn)行焊接。

常用的焊接方法有氬弧焊（TIG、MIG）、等離子弧焊、電阻焊和電子束焊等。也可采用冷壓焊、超聲波焊、釬焊等。熱功率大、能量集中和保護(hù)效果好的焊接方法對(duì)鋁及鋁合金的焊接較為合適。

氣焊和電弧焊在鋁合金焊接中已逐漸被氬弧焊（TIG、MIG）取代，僅用于修復(fù)和焊接不重要的焊接結(jié)構(gòu)。第四十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日2.焊接材料鋁及鋁合金焊絲分為同質(zhì)焊絲和異質(zhì)焊絲兩大類(lèi)。母材為純鋁、LF21、LF6、LY16和Al-Zn-Mg合金時(shí)，可采用同質(zhì)焊絲。選擇焊絲首先要考慮焊縫成分要求，還要考慮抗裂性、力學(xué)性能、耐蝕性等。選擇熔化溫度低于母材的填充金屬，可減小熱影響區(qū)液化裂紋傾向。非熱處理強(qiáng)化鋁合金的焊接接頭強(qiáng)度，按1000系、4000系、5000系焊絲的次序增大。表5為鋁及鋁合金焊絲的化學(xué)成分。第四十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日牌號(hào)化學(xué)成分

(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)SiFeCuMnMgCrZnV、ZrTi其他Al每種合計(jì)1070—≤0.20≤0.25≤0.04≤0.03≤0.03—≤0.04—≤0.03≤0.03—≤99.701100HS301Si+Fe≤1.00.05~0.2≤0.05——≤0.10——≤0.05≤0.15≥99.001200—Si+Fe≤1.0≤0.05≤0.05——≤0.10—≤0.05≤0.05≤0.15≥99.002319—≤0.20≤0.305.8~6.80.2~0.4≤0.02—≤0.10V0.05~0.15Zr0.10~0.250.10~0.20≤0.05≤0.15余量4043HS3114.5~6.0≤0.8≤0.30≤0.05≤0.05—≤0.10—≤0.20≤0.05≤0.15余量4047HL40011.0~13.0≤0.8≤0.30≤0.15≤0.10—≤0.20——≤0.05≤0.15余量4145HL4029.3~10.7≤0.83.3~4.7≤0.15≤0.15≤0.15≤0.20——≤0.05≤0.15余量5554—≤0.25≤0.40≤0.100.50~1.02.4~3.00.05~0.20≤0.25—0.05~0.20≤0.05≤0.15余量5654—Si+Fe≤0.45≤0.05≤0.013.1~3.90.15~0.35≤0.20—0.05~0.15≤0.05≤0.15余量5356—≤0.25≤0.40≤0.100.05~0.24.5~5.50.05~0.20≤0.10—0.06~0.20≤0.05≤0.15余量5556HS331≤0.25≤0.40≤0.100.50~1.04.7~5.50.05~0.20≤0.25—0.05~0.20≤0.05≤0.15余量5183—≤0.40≤0.40≤0.100.50~1.04.3~5.20.05~0.25≤0.25—≤0.15≤0.05≤0.15余量表5鋁及鋁合金焊絲的化學(xué)成分第四十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

焊接鋁及鋁合金的惰性氣體有氬氣和氦氣。氬氣的技術(shù)要求為φAr＞99.9%，wO＜0.005%，wH＜0.005%，w水分＜0.02mg/L，wN＜0.015%。

TIG焊時(shí)，交流加高頻焊接選用純氬氣，適用大厚板；直流正極性焊接選用氬氣+氦氣或純氦。

MIG焊用于當(dāng)板厚＜25mm時(shí)，采用純氬氣；當(dāng)板厚為25~50mm時(shí)，采用添加體積分?jǐn)?shù)為10%~35%氦氣的Ar+He混合氣體；當(dāng)板厚為50~75mm時(shí)，采用添加體積分?jǐn)?shù)為35%~50%氦氣的Ar+He混合氣體；當(dāng)板厚＞75mm時(shí)，推薦用添加50%~75%氦氣的Ar+He混合氣體。第四十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日3.焊前清理和預(yù)熱

(1)化學(xué)清理

效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于清理焊絲以及尺寸不大、批量生產(chǎn)的工件。小型工件可采用浸洗法。表6是去除鋁表面氧化膜的化學(xué)處理方法。焊絲清洗后可在150~200℃烘箱內(nèi)烘焙0.5h，然后存放在100℃烘箱內(nèi)隨用隨取。清洗過(guò)的焊件應(yīng)立即進(jìn)行裝配、焊接。大型焊件受酸洗槽尺寸限制，難于實(shí)現(xiàn)整體清理，可在坡口兩側(cè)各30mm的表面區(qū)域用火焰加熱至100℃左右，涂擦NaOH溶液，并加以擦洗，時(shí)間略長(zhǎng)于浸洗時(shí)間，除凈焊接區(qū)的氧化膜后，用清水沖洗干凈，再中和、光化后，用火焰烘干。第四十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日溶液濃度溫度/℃容器材料工序目的硝酸50%水50%硝酸18~24不銹鋼浸15min，在冷水中漂洗，然后在熱水中漂洗，干燥去除薄的氧化膜，供熔焊用氫氧化鈉+硝酸5%氫氧化鈉95%水70低碳鋼浸10~60s，在冷水中漂洗去除厚氧化膜，適用于所有焊接方法和釬焊方法濃硝酸18~24不銹鋼浸30s，在冷水中漂洗，然后在熱水中漂洗，干燥硫酸鉻酸硫酸CrO3水70~80襯鋁的鋼罐浸2~3min，在冷水中漂洗，然后在熱水中漂洗，干燥去除因熱處理形成的氧化膜磷酸鉻酸磷酸CrO3水93不銹鋼浸5~10min，在冷水中漂洗，然后在熱水中漂洗，干燥去除陽(yáng)極化處理鍍層表6去除鋁表面氧化膜的化學(xué)處理方法第五十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日(2)機(jī)械清理

先用丙酮或汽油擦洗工件表面油污，然后根據(jù)零件形狀采用切削方法，如使用風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)銑刀，也可使用刮刀、銼刀等。較薄的氧化膜可采用不銹鋼鋼絲刷清理，不宜采用砂紙或砂輪打磨。清理后的焊絲、工件焊前存放一般不要超過(guò)12h。

(3)焊前預(yù)熱

焊前最好不進(jìn)行預(yù)熱，因?yàn)轭A(yù)熱可加大熱影響區(qū)的寬度，降低鋁合金焊接接頭的力學(xué)性能。但對(duì)厚度超過(guò)5~8mm的厚大鋁件焊前需進(jìn)行預(yù)熱，以防止變形和未焊透，減少氣孔等缺陷。通常預(yù)熱到90℃即足以保證在始焊處有足夠的熔深，預(yù)熱溫度很少超過(guò)150℃，wMg=4.0%~5.5%的鋁鎂合金的預(yù)熱溫度不應(yīng)超過(guò)90℃。第五十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日4.焊接工藝要點(diǎn)

(1)鋁及鋁合金的氣焊氣焊主要用于厚度較?。?.5~10mm）的鋁及鋁合金件，以及對(duì)質(zhì)量要求不高或補(bǔ)焊的鋁及鋁合金鑄件。

1)氣焊的坡口形式及尺寸氣焊鋁及鋁合金時(shí)，不宜采用搭接接頭和T形接頭，因?yàn)檫@種接頭難以清理縫隙中的殘留熔劑和焊渣，應(yīng)采用對(duì)接接頭。為保證焊件既焊透又不塌陷和燒穿，可采用帶槽的墊板（一般用不銹鋼或純銅等制成），帶墊板焊接可獲得良好的反面成形，提高焊接生產(chǎn)率。第五十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日2)氣焊熔劑的選用氣焊熔劑分含氯化鋰和不含氯化鋰兩類(lèi)。含氯化鋰熔劑適用于薄板和全位置焊接。不含鋰的熔劑適于厚件焊接。對(duì)于搭接接頭、不熔透角焊縫和難以完全清理掉殘留熔渣的焊縫，以及含鎂較高的鋁鎂合金，不宜采用含鈉組成物的熔劑。將粉狀熔劑和蒸餾水調(diào)成糊狀（每100g熔劑約加入50mL蒸餾水）涂于焊件坡口和焊絲表面，涂層厚0.5~1.0mm?；蛴米茻岬暮附z直接蘸熔劑干粉使用，這樣可減少熔池中水分的來(lái)源，減少氣孔。調(diào)制好的熔劑應(yīng)在12h內(nèi)用完。第五十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日3)氣焊操作采用中性焰或微弱碳化焰。

為防止焊件在焊接中產(chǎn)生的變形，焊前需要定位焊。定位焊縫較鋼件應(yīng)密一些。定位焊用的填充焊絲與焊接時(shí)相同，定位焊的火焰功率比氣焊時(shí)稍大。鋁及鋁合金加熱到熔化顏色變化不明顯，給操作帶來(lái)困難。當(dāng)加熱表面由光亮銀白色變成暗淡的銀白色，表面氧化膜起皺，加熱處金屬有波動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，即達(dá)熔化溫度，可施焊；用蘸有熔劑的焊絲端頭觸及加熱處，焊絲與母材能熔合時(shí)，可施焊；母材邊棱有倒下現(xiàn)象時(shí)，母材達(dá)熔化溫度，可施焊。氣焊薄板可采用左焊法，焊絲位于焊接火焰之前，有利于防止熔池過(guò)熱、熱影響區(qū)金屬晶粒長(zhǎng)大和燒穿。母材厚度大于5mm的可采用右焊法。

4)焊后處理焊后1~6h之內(nèi)，應(yīng)將熔劑殘?jiān)逑吹簦苑酪鸷讣g。第五十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

(2)鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊（TIG焊）

適于焊接厚度小于3mm的鋁及鋁合金薄板，工件變形小。交流TIG焊具有去除氧化膜的清理作用，不用熔劑，避免了焊后熔劑殘?jiān)鼘?duì)接頭的腐蝕，接頭形式不受限制，焊縫成形良好、表面光亮。氬氣流對(duì)焊接區(qū)的沖刷使接頭冷卻加快，改善了接頭的組織性能，適于全位置焊接。焊前清理要求比其他焊接方法嚴(yán)格。焊接鋁及鋁合金最適宜的是交流TIG焊和交流脈沖TIG焊。有時(shí)也采用直流反接TIG焊方法來(lái)焊接鋁，這種方法對(duì)連續(xù)焊或補(bǔ)焊壁厚2.4mm以下的鋁合金件仍有著熔深淺、電弧易控制等優(yōu)點(diǎn)。表7為純鋁、鋁鎂合金手工TIG焊的工藝參數(shù)。為了防止起弧處及收弧處產(chǎn)生裂紋等缺陷，有時(shí)需要加引弧板和引出板。當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒，鎢極端部被加熱到一定的溫度后，才能將電弧移入焊接區(qū)。自動(dòng)TIG焊的工藝參數(shù)見(jiàn)表8。第五十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日板厚/mm鎢極直徑/mm焊接電流/A焊絲直徑/mm氬氣流量//Lmin-1噴嘴孔徑/mm焊接層數(shù)正面/背面預(yù)熱溫度/℃?zhèn)渥?240~601.67~98正1—卷邊焊22~390~1202~2.58~128~12對(duì)接焊44180~200310~1510~121~2/1—65240~280416~2014~161~2/1—10280~3404~53~4/1~2100~150145~6340~3805~620~2416~20180~20016~206340~38025~3016~222~3/2~3200~26022~256~7360~40030~3520~223~4/3~4表7純鋁、鋁鎂合金手工TIG焊的工藝參數(shù)第五十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日焊件厚度/mm焊件層數(shù)鎢極直徑/mm焊絲直徑/mm噴嘴直徑/mm氬氣流量/Lmin-1焊接電流/A送絲速度/mh-1111.5~21.68~105~6120~160—231.6~212~14180~22065~7041~252~310~1414~18240~28070~756~82~35~6314~1818~2475~808~1263~4300~34080~85表8自動(dòng)TIG焊的工藝參數(shù)第五十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

脈沖TIG焊擴(kuò)大了氬弧焊的應(yīng)用范圍，特別適用于焊接鋁合金精密零件。增加脈沖可減小熱輸入，有利于薄鋁件的焊接。交流脈沖TIG焊有加熱速度快、高溫停留時(shí)間短、對(duì)熔池有攪拌作用的特點(diǎn)，焊接薄板、硬鋁可得到滿(mǎn)意的結(jié)果。對(duì)仰焊、立焊、管子全位置焊、單面焊雙面成形等，也可得到較好的焊接效果。鋁及鋁合金交流脈沖TIG焊的工藝參數(shù)見(jiàn)表9。鋁及鋁合金TIG焊的缺陷及防止措施見(jiàn)表10。母材板厚/mm鎢極直徑/mm焊絲直徑/mm電弧電壓/V脈沖電流/A基值電流/A脈寬比(%)氣體流量/Lmin-1頻率/Hz5A031.532.51480453351.72.515955025A06221083442.52A122.513140523682.6表9鋁及鋁合金交流脈沖TIG焊的工藝參數(shù)第五十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日表10鋁及鋁合金TIG焊的常見(jiàn)缺陷及防止措施

缺陷產(chǎn)生原因防止措施氣孔氬氣純度低，焊絲或母材坡口附近有污物；焊接電流和焊速選擇過(guò)大或過(guò)??；熔池保護(hù)欠佳，電弧不穩(wěn)，電弧過(guò)長(zhǎng)，鎢極伸出過(guò)長(zhǎng)保證氬氣純度，選擇合適氣體流量；調(diào)整好鎢極伸出長(zhǎng)度；焊前認(rèn)真清理，清理后及時(shí)焊接；正確選擇焊接參數(shù)裂紋焊絲成分選擇不當(dāng)；熔化溫度偏高；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理；高溫停留時(shí)間長(zhǎng)；弧坑沒(méi)填滿(mǎn)選擇成分與母材匹配的焊絲；加入引弧板或采用電流衰減裝置填滿(mǎn)弧坑；正確設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)；減小焊接電流或適當(dāng)增加焊接速度未焊透

焊接速度過(guò)快，弧長(zhǎng)過(guò)大，焊件間隙、坡口角度、焊接電流均過(guò)小，鈍邊過(guò)大；工件坡口邊緣的毛刺、底邊的污垢焊前沒(méi)有除凈；焊炬與焊絲傾角不正確

正確選擇間隙、鈍邊、坡口角度和焊接參數(shù)；加強(qiáng)氧化膜、熔劑、焊渣和油污的清理；提高操作技能等焊縫夾鎢

接觸引弧所致；鎢極末端形狀與焊接電流選擇的不合理，使尖端脫落；填絲觸及到熱鎢極尖端和錯(cuò)用了氧化性氣體

采用高頻高壓脈沖引??；根據(jù)選用的電流，采用合理的鎢極尖端形狀；減小焊接電流，增加鎢極直徑，縮短鎢極伸出長(zhǎng)度；更換惰性氣體咬邊

焊接電流太大，電弧電壓太高，焊炬擺幅不均勻，填絲太少，焊接速度太快

降低焊接電流與電弧長(zhǎng)度；保持?jǐn)[幅均勻；適當(dāng)增加送絲速度或降低焊接速度第五十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日(3)鋁及鋁合金的熔化極氬弧焊（MIG焊）

MIG焊用于焊接鋁及鋁合金通常采用直流反極性。焊接薄、中等厚度板材時(shí)，可用純Ar作保護(hù)氣體；焊接厚大件時(shí)，采用（Ar+He）混合氣體，也可采用純He保護(hù)。焊前一般不預(yù)熱，板厚較大時(shí)，也只需預(yù)熱起弧部位。根據(jù)焊件厚度選擇坡口尺寸、焊絲直徑和焊接電流等工藝參數(shù)。表11為純鋁、鋁鎂合金和硬鋁自動(dòng)MIG焊的工藝參數(shù)。MIG焊熔深大，厚度6mm鋁板對(duì)接焊時(shí)可不開(kāi)坡口。當(dāng)厚度較大時(shí)一般采用大鈍邊，但需增大坡口角度以降低焊縫的余高。表12為純鋁半自動(dòng)MIG焊的工藝參數(shù)。對(duì)于相同厚度的鋁錳、鋁鎂合金，焊接電流應(yīng)降低20~30A，氬氣流量增大10~15L/min。第六十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日板材牌號(hào)焊絲型號(hào)(牌號(hào))板材厚度/mm坡口尺寸焊絲直徑/mm噴嘴直徑/mm氬氣流量/Lmin-1焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/mh-1備注鈍邊/mm坡口角度/(o)5A05SAlMg-5(HS331)5——2.0222824021~2242單面焊雙面成形10601050ASAl-3(HS39)6~8——2.52230~35230~26026~2725正反面均焊一層81216202548121621100300~32024~283.04.04.04.028320~34028~291540~45380~42029~3117~2050~60450~500490~55017~19—5A025A03SAlMn(HS331)121825814161203.04.04.022282830~3550~6050~60320~350450~470490~52028~3029~3029~302418.716~192A11SAlSi-5(HS311)506~875—28—450~50024~2715~18采用雙面U形坡口,鈍邊6~8mm

表11純鋁、鋁鎂合金和硬鋁自動(dòng)MIG焊的工藝參數(shù)注：1.正面層焊完后必須鏟除焊根，然后進(jìn)行反面層的焊接。2.焊炬向前傾斜10～15°。第六十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日板厚/mm坡口形式坡口尺寸/mm焊絲直徑/mm焊接電流/A焊接電壓/V氬氣流量/Lmin-1噴嘴直徑/mm備注6對(duì)接間隙0~22.0230~27026~2720~2520反面采用墊板僅焊一層焊縫8~12單面V形坡口間隙0~2鈍邊2坡口角度70°2.0240~32027~2925~3620正面焊兩層，反面焊一層14~18單面V形坡口間隙0~0.3鈍邊10~14坡口角度90°~100°2.5300~40029~3035~5022~24正面焊兩層，反面焊一層20~25單面V形坡口間隙0~0.3鈍邊16~21坡口角度90°~100°2.5~3.0400~45029~3150~6022~24表12純鋁半自動(dòng)MIG焊的工藝參數(shù)第六十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

脈沖MIG焊可以將熔池控制的很小，容易進(jìn)行全位置焊接，尤其焊接薄板、薄壁管的立焊縫、仰焊縫和全位置焊縫是一種較理想的焊接方法。脈沖MIG焊電源是直流脈沖，脈沖TIG焊的電源是交流脈沖。純鋁、鋁鎂合金半自動(dòng)脈沖MIG焊的工藝參數(shù)見(jiàn)表13。

牌號(hào)板厚/mm焊絲直徑/mm基值電流/A脈沖電流/A焊接電壓/V脈沖頻率/Hz氬氣流量/Lmin-1備注10351.61.020110~13018~195018~20噴嘴孔徑16mm焊絲牌號(hào)10353.01.2140~16019~2020焊絲牌號(hào)10355A031.81.020~25120~14018~1920噴嘴孔徑16mm焊絲牌號(hào)5A035A054.01.2160~18019~2020~22噴嘴孔徑16mm焊絲牌號(hào)5A05表13純鋁、鋁鎂合金半自動(dòng)脈沖MIG焊的工藝參數(shù)第六十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日銅及銅合金的焊接一.銅及銅合金的分類(lèi)及特點(diǎn)二.銅及銅合金的焊接性三.銅及銅合金的焊接工藝64第六十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

純銅在退火狀態(tài)下塑性好，但強(qiáng)度低。經(jīng)冷加工變形后，強(qiáng)度可提高一倍，但塑性降低了幾倍。

產(chǎn)生加工硬化的紫銅經(jīng)550~600℃退火，可使塑性回復(fù)。焊接結(jié)構(gòu)一般采用軟態(tài)紫銅。

黃銅具有比紫銅高得多的強(qiáng)度、硬度和耐蝕性能，并保持一定的塑性。

青銅中除鈹青銅外，其他青銅的導(dǎo)熱性比紫銅和黃銅低幾倍至幾十倍，并且具有較窄的結(jié)晶區(qū)間，因而改善了焊接性。

白銅可分為結(jié)構(gòu)銅鎳合金與電工銅鎳合金。結(jié)構(gòu)銅鎳合金廣泛用于化工、精密機(jī)械、海洋工程中，白銅是重要的電工材料。在焊接結(jié)構(gòu)中使用的白銅不多，一般是wNi=10%~30%的銅鎳合金。一.銅及銅合金的分類(lèi)及特點(diǎn)第六十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日常用銅及銅合金的牌號(hào)、成分見(jiàn)表14，常用銅及銅合金的力學(xué)性能和物理性能見(jiàn)表15。材料名稱(chēng)牌號(hào)化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)CuZnSnMnAlSiNi+Co其他雜質(zhì)≤純銅C11000≤99.95———————0.05無(wú)氧銅C10200≤99.97———————0.03黃銅壓力加工黃銅H6867.0~70.0余量——————0.3C2800060.5~63.5余量——————0.5鑄造黃銅C8570079~81余量—1.5~2.5—2.5~4.5——2.8C8640057~60余量—————Pb1.5~2.52.5青銅壓力加工青銅QSn6.5-0.4余量—6.0~7.0—————0.1QBe2.5余量—————0.2~0.5Be2.3~2.60.5鑄造青銅C90700余量—9~11————Pb0.3~1.20.75白銅B10余量—————29~33——表14銅及銅合金的牌號(hào)、化學(xué)成分第六十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日材料名稱(chēng)牌號(hào)材料狀態(tài)或鑄模力學(xué)性能物理性能抗拉強(qiáng)度σb/MPa伸長(zhǎng)率δ5(%)硬度HBS密度/g?cm-2線膨脹系數(shù)/10-6K-1熱導(dǎo)率/W?m-1?K-1熔點(diǎn)/℃純銅C11000軟態(tài)196~25350—8.941.68395.801300硬態(tài)329~4906—黃銅H68軟態(tài)313.655—8.519.9117.04932硬態(tài)646.83150C28000軟態(tài)323.449568.4320.6108.68905硬態(tài)5883164C85700砂模245101008.317.041.8900金屬模29415110青銅QSn6.5-0.4砂模343~44160~7070~908.819.150.16995金屬模686~7847.5~12160~200QAl9-2軟態(tài)44120~4080~1007.617.071.061060硬態(tài)584~7844~5160~180C65800軟態(tài)343~39250~60808.415.845.981025硬態(tài)637~7351~5180白銅B10軟態(tài)—————30.931149硬態(tài)———表15銅及銅合金的力學(xué)性能和物理性能第六十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日二.銅及銅合金的焊接性1.難熔合及易變形

焊接純銅及某些銅合金時(shí)，如果采用的焊接參數(shù)與焊接低碳鋼差不多，母材散熱太快、就很難熔化，填充金屬與母材不能很好地熔合（有時(shí)候誤認(rèn)為是裂紋，實(shí)際是未熔合）。另外，銅及銅合金焊后變形也較嚴(yán)重。這與銅及銅合金的熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)和收縮率有關(guān)。銅與鐵物理性能比較見(jiàn)表16。金屬熱導(dǎo)率/w?(m?K)-1線膨脹系數(shù)/×10-6?K-1收縮率(%)熔點(diǎn)/℃20℃1000℃20~100℃Cu393.6326.616.44.71300Fe54.829.314.22.01580表16銅和鐵物理性能的比較第六十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

銅的熱導(dǎo)率大，20℃時(shí)銅的熱導(dǎo)率比鐵大7倍多，1000℃時(shí)大11倍多。因此焊接時(shí)不僅要使用大功率的熱源，在焊前或焊接過(guò)程中還要采取加熱措施。銅中加入合金元素后導(dǎo)熱性能下降，H60黃銅20℃時(shí)的熱導(dǎo)率為110W/m?K，只相當(dāng)于鐵的2倍，熔合性明顯改善。但是又產(chǎn)生了鋅的蒸發(fā)問(wèn)題。銅熔化溫度時(shí)的表面張力比鐵小1/3，流動(dòng)性比鐵大1~1.5倍，表面成形能力較差，接頭背面須加墊板等成形裝置。墊板材料一般與被焊材料相同，也可以采用不銹鋼、石墨或陶瓷。銅的線膨脹系數(shù)和收縮率也比較大。如表16所示，銅的線膨脹系數(shù)比鐵大15%，收縮率比鐵大1倍以上。再加上銅及銅合金導(dǎo)熱能力強(qiáng)，使焊接熱影響區(qū)加寬，焊接時(shí)如被焊件剛度不大，又無(wú)防止變形的措施，必然會(huì)產(chǎn)生較大的變形。第六十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日2.熱裂紋

銅與雜質(zhì)形成多種低熔點(diǎn)共晶，如熔點(diǎn)為326℃的（Cu+Pb）共晶、熔點(diǎn)為1064℃的（Cu2O+Cu）共晶和熔點(diǎn)為1067℃的（Cu+Cu2S）共晶等。氧對(duì)銅的危害性最大，它不但在冶煉時(shí)以雜質(zhì)的形式存在于銅中，在焊接過(guò)程中還會(huì)以氧化亞銅的形式溶入。從圖1可見(jiàn)，Cu2O可溶于液態(tài)銅不溶于固態(tài)銅而生成熔點(diǎn)低于銅的易熔共晶。圖1銅-氧相圖第七十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

當(dāng)焊縫含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%以上的Cu2O（含氧約為0.02%）時(shí)會(huì)出現(xiàn)熱烈紋。作為焊接結(jié)構(gòu)的純銅，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不應(yīng)超過(guò)0.03%，C11000純銅及磷脫氧銅可符合此要求。對(duì)于重要的焊接結(jié)構(gòu)件，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不應(yīng)超過(guò)0.01%，磷脫氧銅可符合此要求。為解決銅的高溫氧化問(wèn)題，應(yīng)對(duì)熔化金屬進(jìn)行脫氧。常用的脫氧劑有Mn、Si、C、P、Al、Ti、Zr等。Pb、Bi、S是銅及其合金中的有害雜質(zhì)。Bi不溶解于銅，而與銅形成低熔點(diǎn)共晶，析出于晶間。（Cu+Bi）的共晶溫度為270℃。Pb微量溶于銅，但Pb量稍高時(shí)與Cu形成共晶溫度為955℃的低熔點(diǎn)共晶（Cu+Pb）。這些共晶降低了焊縫金屬的抗熱裂紋能力。第七十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

焊縫中wPb＞0.03%、wBi＞0.005%時(shí)會(huì)出現(xiàn)熱烈紋。應(yīng)嚴(yán)格限制用于制造焊接結(jié)構(gòu)的純銅的Pb及Bi含量。S能較好地溶解在熔融態(tài)銅中，但當(dāng)凝固結(jié)晶時(shí)，在固態(tài)銅中的溶解度幾乎為零。S與Cu形成Cu2S。（Cu2S+Cu）共晶溫度為1067℃，低于銅的熔點(diǎn)，可使焊縫形成熱裂紋，故須嚴(yán)格限制焊縫中的S含量。

純銅焊接時(shí)，焊縫為單相α組織，由于純銅導(dǎo)熱性強(qiáng)，焊縫易生長(zhǎng)成粗大晶粒，加劇了熱裂紋的生成。純銅及黃銅的收縮率及線膨脹系數(shù)較大，焊接應(yīng)力較大，也是促使熱裂紋形成的一個(gè)重要原因。黃銅焊接時(shí)，為使焊縫的力學(xué)性能與母材接近，應(yīng)使焊縫為（α+β′）雙相組織，細(xì)化晶粒，焊縫抗熱裂紋性能才能有所改善。第七十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，2022年，8月28日

熔焊銅及其合金時(shí)可根據(jù)具體情況采取一些冶金措施，避免接頭裂紋的出現(xiàn)，如：

1)嚴(yán)格限制銅中的雜質(zhì)含量。

2)增強(qiáng)對(duì)焊縫的脫氧能力，通過(guò)焊絲加入Si、Mn、C、P等合金元素；C與O生成氣體逸出，其余脫氧產(chǎn)物進(jìn)入熔渣浮出。

3)選用能獲得雙相組織的焊絲，使焊縫晶粒細(xì)化，使易熔共晶物分散、不連續(xù)。表17是焊絲成分對(duì)銅焊縫熱裂紋的影響。母材牌號(hào)焊絲牌號(hào)焊劑牌號(hào)焊縫組織焊縫出現(xiàn)裂紋時(shí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)PbBiC11000HSCuHJ430α0.030.005H62HSCuHJ430α0.120.006QAl9-2HSCuHJ150α0.030.005QAl9-2HSCuAlHJ150α+β6.2(仍未裂)0.088(仍未裂)表17焊絲成分對(duì)銅焊縫熱裂紋的影響第七十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，