金属焊接性 (weldabiIity of Metals)

金属材料在-定的焊接条件下，形成符合使用要求的完整的焊接接头的能力。它是表征金属焊接难易的特性，也是金属材料的基本工艺特性之-。影响焊接性的主要因素是金属材料的化学成分和组织，也与焊接工艺因素和使用条件密切相关。研究焊接性对改进金属材料的焊接性能、研制新型焊接材料和促进焊接技术进步具有重要意义。研究焊接性-般还涉及金属焊接热源、焊接热循环，焊接线能量，焊接熔池，焊接温度场，熔合线，焊缝区，热影响区，熔合比，熔焊稀释率，合金过渡系数，舍夫勒组织图，德龙组织图，以及各种评定焊接性的试验方法。

分类  

金属焊接性包括物理焊接性、工艺焊接性、冶金焊接性、热焊接性和使用焊接性。

物理焊接性 

从理论上讲，任何金属材料(包括纯金属和合金)，只要在高温熔化后能够共溶或形成共晶体，就可以用熔焊的方法进行焊接。同种金属材料之间是完全可以进行焊接的，因此就可以称为具有焊接性。而异种金属材料之间也可以通过添加过渡金属层的办法进行焊接。这种单纯从物理结合的性质来分析的焊接性称为物理焊接性。但由于物理焊接性没有考虑工艺条件和经济性，所以在实际生产中不-定行得通。

工艺焊接性  

联系工艺条件的焊接性。研究金属的工艺焊接性，与焊接过程的工艺条件分不开。以熔焊为例，焊接过程包括冶金过程和热过程。在同-焊接接头上，冶金过程主要影响焊缝金属的性能，热过程主要影响近焊缝区金属的性能。因此，可将工艺焊接性分为冶金焊接性和热焊接性加以分析。468冶金焊接性在熔焊高温下，焊接熔池内液态金属与气、渣等相之间发生物理化学反应，以及凝固结晶中组织变化而形成具有-定使用性能的焊接接头的能材料性能力。母材的化学成分是决定其冶金焊接性的主要因素。对钢而言，含碳量越高，焊接性越差。对钢内其他化学元素，可以通过碳当量(C_eq)来对其影响进行比较和估计。国际焊接学会推荐的碳当量计算公式为：

式中C_eq碳当量；C、Mn、Ni、Cr、Cu、V分别是碳、锰、镍、铬、铜、钒含量。

在实际熔焊中，还不能忽视焊接材料(如焊条，焊丝等)添加到熔池中对焊缝金属化学成分变化的影响。尤其是不锈钢的熔焊，不同化学成分的不锈钢(如奥氏体，铁素体，马氏体和双相不锈钢等)必须选择成分适宜的专用填充金属，以改善被焊金属的冶金焊接性。另外，还应应用不锈钢的相变组织图(舍夫勒组织图和德龙组织图)，并引入了镍当量(Ni_eq)和铬当量(Cr_eq)来对其影响进行评估。在研制金属结构的新型材料时，必须充分考虑其冶金焊接性。同时也可以通过改进添加焊接材料性能和焊接工艺等途径来改善材料的冶金焊接性。

热焊接性  

在焊接过程中，邻近焊缝的热影响区金属材料发生显微组织变化和性能变化，形成具有一定使用性能的焊接接头的能力。通常，在焊接过程中，焊接热源向焊接接头部位输入相当的热量，焊接热循环对焊接熔池及邻近的热影响区产生加热和冷却作用，使热影响区金属发生相应的组织变化(如相变，晶粒长大等)，从而引起力学性能、显微硬度和耐腐蚀性能等的变化。例如，对于含碳量稍高的低合金钢，在邻近焊缝熔合线热影响区部位易发生马氏体相变而局部淬硬变脆。即使是-些不发生相变的纯金属(如纯铝，纯钼等)，经焊接热循环影响，也会因晶粒长大或形变硬化消失而使其性能发生明显变化。为了改善材料的热焊接性，除了注意选择母材的晶粒组织状态外，还要正确选定焊接方法和焊接热输入，以及适当的施焊条件。如预热，加冷却垫板和缓冷等工艺措施都可以影响热焊接性。

使用焊接性  

焊接接头满足使用要求(力学和其他性能)的能力。金属焊接结构件必须满足工程设计所规定的各项使用性能，如承受载荷的类型与大小，工作介质种类，工作温度高低，以及有关的行业标准、安全及可靠性要求等。在高温工作的焊接构件，要防止发生蠕变和氧化；在低温下工作或在承受冲击载荷时，焊接接头应不会产生脆断；在腐蚀性介质中工作时，要求焊接接头具有耐腐蚀性；在交变载荷下工作的焊接构件要求具有-定的抗疲劳性；而对压力容器中的焊接接头，则要求机械强度和塑韧性兼顾，并要防止焊缝在-定压力下发生断裂造成容器泄漏等事故。要确保使用性能，必须十分重视金属材料的使用焊接性。

试验评定  

金属焊接性可以通过试验进行评定。通常采用的焊接性试验有两种：(1)工艺焊接性试验，主要用于评定焊接接头在焊接过程中或焊后使用中产生裂纹的倾向。试验方法有：焊接热裂纹试验，焊接冷裂纹试验和焊接再热裂纹试验等。(2)使用焊接性试验，-般根据使用要求而定，主要有：焊接接头和焊缝金属的力学试验，测氢试验，耐腐蚀性试验，焊接热模拟试验和耐压试验等。