第一章　概述

第一節　焊接基礎知識

一、金屬晶體結構基礎知識

1.晶體結構

（1）晶體和非晶體　一般的固態金屬及合金都是晶體。在晶體中，原子按一定規律排列得很整齊。而玻璃、松香等屬于非晶體。在非晶體中，原子則是散亂分布的，至多有些局部的短程規則排列。

（2）典型的金屬晶體結構　金屬的原子按一定方式有規則地排列成一定空間幾何形狀的結晶格子，稱為晶格。常見的晶格有體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格，見圖1-1。

①體心立方晶格的晶胞是一個立方體，原子位于立方體的八個頂角上和立方體的中心，如圖1-1（a）所示。屬于這種晶格類型的金屬有鉻（Cr）、釩（V）、鎢（W）、鉬（Mo）及α-鐵（α-Fe）等。

②面心立方晶格的晶胞也是一個立方體，原子位于立方體的八個頂角上和立方體的六個面的中心，如圖1-1（b）所示。屬于這種晶格類型的金屬有鋁（Al）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鎳（Ni）及γ-鐵（γ-Fe）等。

③密排六方晶格的晶胞是一個正六方柱體，原子排列在柱體的每個頂角上和上、下底邊的中心，另外三個原子排列在柱體內，如圖1-1（c）所示。屬于這種晶格類型的金屬有鎂（Mg）、鈹（Be）、鎘（Cd）及鋅（Zn）等。

（3）金屬的結晶及晶粒度對力學性能的影響　部分金屬由液態轉變為固態的凝固過程稱為結晶。這一過程是原子由不規則排列的液體逐步過渡到按規則排列的晶體結構的過程。金屬的結晶過程由晶核產生和長大這兩個基本過程組成。在金屬的結晶過程中，每個晶核起初都自由地生長，并保持比較規則的外形。但當其長大到互相接觸時，在接觸處的生長就被迫停止，只能向尚未凝固的液體部分伸展，直到液體全部凝固。這樣，每一顆晶核就形成一顆外形不規則的晶體。這類外形不規則的晶體通常稱為晶粒。晶粒的大小對金屬的力學性能影響很大，晶粒越細，金屬的力學性能越好。相反，若晶粒粗大，力學性能就差。晶粒大小通常分為八級，一級最粗，八級最細。晶粒的大小與過冷度有關，過冷度越大，結晶后獲得的晶粒就越細。過冷度是指理論結晶溫度和實際結晶溫度之差。

（4）同素異構轉變　金屬在固態下隨溫度的變化，由一種晶格轉變為另一種晶格的現象，稱為金屬的同素異構轉變。具有同素異構轉變的金屬有鐵（Fe）、鈷（Co）、鈦（Ti）、錫（Sn）、錳（Mn）等。以不同的晶格形式存在的同一金屬元素的晶格稱為該金屬的同素異構晶體。以鐵為例，來分析同素異構的轉變。圖1-2為純鐵的冷卻曲線。由圖1-2可見，液態純鐵在1538℃進行結晶，得到具有體心立方晶格的δ-Fe，繼而冷卻到1394℃發生同素異構轉變，δ-Fe轉變為面心立方晶格的γ-Fe，再冷卻到912℃又發生同素異構轉變，γ-Fe轉變為體心立方晶格的α-Fe。直到室溫，晶格的類型不再發生變化。

金屬的同素異構轉變是一個重要結晶過程，應遵循結晶的一般規律，即有一定的轉變溫度，轉變時需要冷卻，有潛熱產生，同素異構轉變過程也是由晶核形成和晶核長大來完成的。但同素異構轉變屬于固態轉變，又有本身的特點，例如轉變需要較大的過冷度，晶粒的變化伴隨著體積的變化，轉變時會產生較大的內應力。

純鐵同素異構轉變的這種特性非常重要，是鋼材通過各種熱處理方法來改變其組織，從而改善性能的內在因素之一，也是焊接熱影響區中具有不同組織和性能的原因之一。

2.金屬的組織、結構及鐵碳合金的基本組織

（1）合金的組織結構形式　合金是指兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素熔合在一起所得到的具有金屬特性的物質。例如，工業上廣泛應用的碳素鋼和鑄鐵就是鐵和碳組成的合金。

根據合金各元素之間相互作用的不同，合金中的相結構大致可分為固溶體和金屬化合物兩大類。合金的組織主要有固溶體、金屬化合物及機械混合物三類。

①固溶體。固溶體是溶質原子溶入溶劑晶格中所形成的均勻的固體合金。基本組元稱為溶劑，溶入基體的組元稱為溶質。

根據溶質原子在溶劑晶格中所處的位置不同，固溶體分為以下兩類。

a.間隙固溶體。間隙固溶體的特點是溶質原子分布在溶劑晶格的間隙處，如圖1-3（a）所示。只有溶質原子尺寸很小，溶劑的晶格間隙較大的條件下，才能形成間隙固溶體，如碳、氮、硼等非金屬元素溶入鐵中形成的固溶體即屬于這種類型。間隙固溶體所溶解的溶質數量是有限的。

b.置換固溶體。兩種原子直徑大小相近，則在形成固溶體時，溶劑晶格上的部分原子被溶質原子所置換［圖1-3（b）］，這類固溶體稱為置換固溶體。

無論是間隙固溶體還是置換固溶體，都因溶質原子的加入而使溶劑晶格發生歪扭，從而使合金對塑性變形的抗力增加。這種通過溶入溶質元素形成固溶體，使金屬材料強度、硬度增高的現象，稱為固溶強化。固溶強化是提高金屬材料力學性能的一種重要途徑。

固溶強化在提高金屬強度的同時可能使其塑性、韌性下降。實踐證明，只要溶質的濃度適當，則在強化的同時仍能保持其良好的塑性和韌性，實際使用的金屬材料絕大多數是固溶體或以固溶體作為基體的合金。

②金屬化合物。合金的組元按一定原子數量相互化合成的完全不同于原組元晶格的新相，且具有金屬特性的固體合金稱為金屬化合物。

金屬化合物最突出的特點是它具有完全不同于原組元的晶體結構。例如Fe是面心立方晶格或體心立方晶格，C一般情況下是六方晶格，而Fe與C組成的化合物——FeC，具有復雜晶體結構。

金屬化合物一般具有很高的硬度、很大的脆性，當合金中出現金屬化合物時，通常能提高合金的強度、硬度和耐磨性。

③機械混合物。當合金的組元不能完全溶解或完全化合時，則形成由兩相或多相組織，這種組織稱為機械混合物。

機械混合物中各個相仍保持各自的晶格和性能，因而機械混合物的性能取決于各組成相（相即合金中成分、結構及性能相同的均勻組成部分）的相對數量、形狀、大小和分布情況。

工業上絕大多數合金屬于機械混合物組織，如鋼、生鐵、鋁合金、青銅、軸承合金等。由機械混合物構成的合金往往比單一固溶體具有更高的強度和硬度。

（2）鐵碳合金的基本組織　鋼鐵材料是工業中應用最廣泛的合金，其主要是由鐵和碳組成的合金（合金鋼還含有少量其他元素），由于鐵和碳的組織結構不同，鐵碳合金的基本組織有以下幾種。

a.鐵素體。鐵素體是少量的碳和其他合金元素溶于α-Fe中的固溶體，以F表示。α-Fe為體心立方晶格，碳原子以間隙狀態存在，合金元素以置換狀態存在。鐵素體的強度和硬度低，但塑性和韌性很好。

b.滲碳體。滲碳體是鐵和碳的化合物，分子式是Fe₃C。其性能與鐵素體相反，硬而脆，隨著鋼中含碳量的增加而韌性、塑性下降。

c.珠光體。其形態為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替疊壓的層狀復相物，也稱片狀珠光體，用符號P表示，含碳量為0.77%（質量分數）。在珠光體中鐵素體占88%，滲碳體占12%，由于鐵素體的數量遠多于滲碳體，所以鐵素體層片要比滲碳體厚得多。在球化退火條件下，珠光體中的滲碳體也可呈粒狀，這樣的珠光體稱為粒狀珠光體。

經2%～4%硝酸酒精溶液浸蝕后，在不同放大倍數的顯微鏡下可以觀察到不同特征的珠光體組織。當放大倍數較高時可以清晰地看到珠光體中平行排列分布的寬條鐵素體和窄條滲碳體；當放大倍數較低時，只能看到珠光體中的滲碳體為一條黑線；而當放大倍數繼續降低或珠光體變細時，珠光體的層片狀結構就不能分辨了，此時珠光體呈黑色的一團。

d.奧氏體。奧氏體一般由等軸狀的多邊形晶粒組成，晶粒內有孿晶，以A表示。在加熱轉變剛剛結束時奧氏體晶粒比較細小，晶粒邊界呈不規則的弧形。經過一段時間加熱或保溫，晶粒將長大，晶粒邊界可趨向平直化。鐵碳相圖中奧氏體是高溫相，存在于臨界點A₁溫度以上，是珠光體逆共析轉變而成。當鋼中加入奧氏體相區的化學元素Ni、Mn等時，則可使奧氏體穩定在室溫，如奧氏體鋼。

奧氏體為面心立方結構，碳、氮等間隙原子均位于奧氏體晶胞八面體間隙中心，以及面心立方晶胞的中心和棱邊的中點。假如每一個八面體的中心各容納一個碳原子，則碳的最大溶解度應為50%（摩爾分數），相當于質量分數約20%。實際上碳在奧氏體中的最大溶解度為2.11%（質量分數）。這是由于γ-Fe八面體間隙的半徑僅為0.052nm，比碳原子的半徑（0.086nm）小。碳原子溶入將使八面體發生較大的膨脹，產生畸變，溶入越多，畸變越大，晶格將越不穩定，因此不是所有的八面體間隙中心都能溶入一個碳原子，溶解度是有限的。碳原子溶入奧氏體中，使奧氏體晶格點陣發生均勻對等的膨脹，點陣常數隨著碳含量的增加而增大。大多數合金元素，如Mn、Cr、Ni、Co、Si等，在γ-Fe中取代Fe原子的位置而形成置換固溶體。替換原子在奧氏體中的溶解度各不相同，有的可無限溶解，有的溶解度甚微。少數元素，如硼僅存在于浸提缺陷處，如晶界、位錯等。

e.馬氏體。常見馬氏體（M）組織有兩種類型。中低碳鋼淬火獲得板條狀馬氏體，板條狀馬氏體是由許多束尺寸大致相同，近似平行排列的細板條組成的組織，各束板條之間角度比較大。高碳鋼淬火獲得針狀馬氏體，針狀馬氏體呈竹葉或凸透鏡狀，針葉一般限制在原奧氏體晶粒之內，針葉之間互成60°或120°角。

馬氏體轉變同樣是在一定溫度范圍內（M_s～M_z）連續進行的，當溫度達到M_s點以下，立即有部分奧氏體轉變為馬氏體。板條狀馬氏體有很高的強度和硬度，較好的韌性，能承受一定程度的冷加工；針狀馬氏體又硬又脆，無塑性變形能力。馬氏體轉變速度極快，轉變時體積產生膨脹，在鋼內部形成很大的內應力，所以淬火后的鋼絲需要及時回火，防止應力開裂。

f.萊氏體。在高溫下形成的共晶滲碳體呈魚骨狀或網狀分布在晶界處，經熱加工破碎后，變成塊狀，沿軋制方向鏈狀分布。萊氏體常溫下是珠光體、滲碳體和共晶滲碳體的混合物。 當溫度高于727℃時，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用符號Ld表示。在低于727℃時，萊氏體是由珠光體和滲碳體組成，用符號Ld表示，稱為變態萊氏體。因萊氏體的基體是硬而脆的滲碳體，所以硬度高，塑性很差。

g.魏氏組織。魏氏組織是指在焊接的過熱區內，由于奧氏體晶粒長得非常粗大，這種粗大的奧氏體在較快的冷卻速度下會形成一種特殊的過熱組織，其組織特征為在一個粗大的奧氏體晶粒內會形成許多平行的鐵素體（滲碳體）針片，在鐵素體針片之間的剩余奧氏體最后轉變為珠光體，這種過熱組織稱為鐵素體（滲碳體）魏氏組織。

（3）鐵碳合金相圖的構造及應用　鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，w（C）=2.11%的鐵碳合金稱為鋼，w（C）=2.11%～6.67%的鐵碳合金稱為鑄鐵。為了全面了解鐵碳合金在不同溫度下所處的狀態及所具有的組織結構，可用鐵碳（Fe-C）合金相圖來表示這種關系，如圖1-4所示。

①鐵碳合金相圖的構造。鐵碳合金相圖是表示在極緩慢加熱（或冷卻）條件下，不同成分的鐵碳合金，在不同溫度下所具有的狀態或組織的圖形。圖1-4中縱坐標表示溫度，橫坐標表示鐵碳合金中碳的含量。例如，在橫坐標左端，w（C）=0，即為純鐵；在右端w（C）=6.69%，全部為滲碳體（Fe₃C）。

a. Fe-Fe₃C圖中的組織。鐵碳合金在不同含碳量和不同溫度下形成的組織如圖1-4所示。

b. Fe-Fe₃C圖中的特性線：

ACD線為液相線，在ACD線上的合金為液相，用L表示。

AHJEF為固相線，在AHJEF線下合金呈固相。在液相線和固相線之間為合金的結晶區域（凝固區），這個區域兩相（液相和固相）共存。

GS線為w（C）＜0.8%的鋼在緩慢冷卻時有奧氏體開始析出鐵素體的開始線，簡稱為A₃線。

ES線表示w（C）＞0.8%的鋼在緩慢冷卻時，有奧氏體開始析出滲碳體的溫度，簡稱為A_cm線。

PSK水平線，727℃，為共析轉變線，表示鐵碳合金在緩慢冷卻時有奧氏體開始析出珠光體的溫度，簡稱為A₁線。

ECF水平線，1148℃，為共晶轉變線，表示液體緩慢冷卻至該溫度時發生共晶反應，生成萊氏體組織。

c. Fe-Fe₃C圖中的特性點：

E點是鋼和鑄鐵的分界點，w（C）=2.11%。E點左邊為鋼，右邊為鑄鐵。

S點為共析點，w（C）=0.8%。S點的鋼是共析鋼，其組織全部為珠光體。S點左邊的鋼是共析鋼，其組織為珠光體+鐵素體。S點右邊的鋼是過共析鋼，其組織為珠光體+滲碳體。

C點為共晶點，w（C）=4.3%。C點的合金為共晶白口鑄鐵。C點左邊的鑄鐵為亞共晶白口鑄鐵，C點右邊的鑄鐵為過共晶白口鑄鐵。共晶白口鑄鐵組織為萊氏體，萊氏體組織在常溫下是珠光體+滲碳體的機械混合物，其性能硬而脆。

②鐵碳合金相圖的應用　現以w（C）=0.2%的低碳鋼為例，說明室溫加熱過程中鋼的組織變化。低碳鋼室溫下的組織為珠光體+鐵素體，溫度上升到PSK（A₁）線上時，組織變為奧氏體+鐵素體，溫度上升到GS（A₃）線上時組織全部轉變為奧氏體，溫度上升到固相線以上，奧氏體中一部分開始熔化，出現液體；溫度繼續上升到液相線以上，鋼全部熔化，成為液體，如圖1-5所示。低碳鋼從高溫冷卻下來時，組織的變化正好相反。

鐵碳合金相圖非常重要，它是熱處理的基礎，也是分析焊縫及熱影響區組織變化的基礎。為了更好地認識鐵碳合金相圖及其與熱處理的關系，將其簡化為圖1-6。可以看到，圖1-6中只有w（C）＜2.11%的鐵碳合金，即鋼的固態部分的鐵碳合金相圖。

參照圖1-4可知，相圖中ES線簡稱A_cm線，GS線簡稱A₃線，PSK線簡稱為A₁線，這些線表達在平衡狀態下不同含碳量時內部組織轉變的臨界溫度，又稱臨界點。

由于鐵碳合金相圖中的曲線是在極為緩慢的條件下測得的，在實際過程中，如在冷卻過程中總有過冷現象，實際相變溫度比相圖曲線的指示溫度低。如與曲線A₁、A₃、A_cm對應用、和表示，則A₁＞，A₃＞，A_cm＞。又如在加熱情況下，由于轉變的滯后現象，如與曲線A₁、A₃、A_cm對應用、、表示，則＞A₁，＞A₃，＞A_cm。加熱和冷卻時各臨界點的實際位置即為圖1-6中的虛線位置。

③鋼的熱處理基本知識。將金屬加熱到一定溫度，并保持一定時間，然后以一定的冷卻速度冷卻到室溫，這個過程稱為熱處理。常用的熱處理工藝方法有淬火、回火、退火、正火四種。

a.淬火。將鋼加熱到或以上某一溫度，保持一定時間，然后以適當速度冷卻，獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。

淬火的目的是提高鋼的硬度和耐磨性。在焊接高碳鋼和某些低合金鋼時，近縫區可能發生淬火現象而變硬，容易形成冷裂紋，這是在焊接過程中應注意防止的。

b.回火。回火就是把經過淬硬后的鋼件重新加熱至低于的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。因為淬火后鋼材硬而脆，而且內應力很大，易引起裂紋，所以淬火一般不是最終熱處理，鋼淬火后還要進行回火才能使用。回火可以使鋼在保持一定硬度的基礎上提高鋼的韌性。按回火溫度的不同可分為：低溫回火（150～250℃），中溫回火（300～500℃），高溫回火（550～650℃）。某些合金鋼在淬火后再進行高溫回火的連續處理工藝稱為調質處理。焊接結構由于焊后熱影響區會產生淬火組織，所以也常采用焊后高溫回火處理，以改善組織，提高綜合性能。

c.正火。將鋼加熱到奧氏體化后在空氣中冷卻的熱處理方法稱為正火。正火可以細化晶粒，提高鋼的綜合力學性能，所以許多碳素鋼和低合金鋼常用正火作為最終熱處理。對于焊接結構，經正火后，能改善焊接接頭性能，消除粗晶組織及組織不均勻等。

d.退火。將鋼加熱到適當溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理方法稱為退火。常用的退火方法有完全退火、球化退火、去應力退火等。退火可以降低鋼的硬度，提高塑性，使材料便于加工，并可細化晶粒，均勻鋼的組織和成分，消除殘余內應力等。

焊接結構焊接以后會產生焊接殘余應力，容易產生裂紋，因此重要的焊接結構焊后應進行消除應力退火處理，以消除焊接殘余應力，防止產生裂紋。消除應力退火屬于低溫退火，加熱溫度在以下，一般為600～650℃，保溫一段時間，然后在空氣中或爐中緩慢冷卻。

二、焊接基礎知識

1.焊接電弧

焊接電弧是一種強烈持久的氣體放電現象。在這種氣體放電過程中產生大量的熱能和強烈的光輝。通常，氣體是不導電的，但是在一定的電場和溫度條件下，可以使氣體離解而導電。焊接電弧就是在一定的電場作用下，將電弧空間的氣體介質電離，使中性分子或原子離解為帶正電荷的正離子和帶負電荷的電子（或負離子），這兩種帶電質點分別向著電場的兩極方向運動，使局部氣體空間導電而形成電弧。

焊接電弧的引燃一般采用兩種方法：接觸引弧和非接觸引弧。手工電弧焊是采用接觸引弧的。引弧時，焊條與工件瞬時接觸造成短路。由于接觸面的凹凸不平，只是在某些點上接觸，因而使接觸點上電流密度相當大。此外，由于金屬表面有氧化皮等污物，電阻也相當大，所以接觸處產生相當大的電阻熱，使這里的金屬迅速加熱熔化，并開始蒸發。當焊條輕輕提起時，焊條端頭與工件之間的空間內充滿了金屬蒸氣和空氣，其中某些原子可能已被電離。與此同時，焊條剛拉開一瞬間，由于接觸處的溫度較高，距離較近，陰極將發射電子。電子以高速度向陽極方向運動，與電弧空間的氣體介質發生撞擊。撞擊使氣體介質進一步電離，同時使電弧溫度進一步升高，則電弧開始引燃。只要這時能維持一定的電壓，放電過程就能連續進行，使電弧連續燃燒。 非接觸引弧一般借助高頻或高壓脈沖引弧裝置，使陰極表面產生強場發射，其發射出來的電子流再與氣體介質撞擊，使其離解導電。

2.電弧焊工作原理

電弧焊是利用電弧的熱能來達到連接金屬的目的，電弧的熱能是上述各個區域的電過程作用下產生的，由于各個區域的電弧過程特點不同，因此各區域所放出的能量及溫度的發布也是不同的。

（1）陰極區　電弧緊靠負電極的區域稱為陰極區。陰極區很窄，在陰極區的陰極表面有一個明顯的光斑點，它是電弧放電時，負電極表面集中發射電子的微小區域，稱為陰極斑點。陰極區的溫度一般達2130～3230℃，放出的熱量占36%左右。陰極溫度的高低主要取決于陰極的電極材料，而且陰極的溫度一般都低于陰極金屬材料的沸點。此外，如果增加電極中的電流密度，那么陰極區的溫度也可以相應提高。

（2）陽極區　電弧緊靠正電極的區域稱為陽極區。陽極區較陰極區寬，在陽極區的陽極表面也有光亮的斑點，它是電弧放電時，正電極表面上集中接收電子的微小區域，稱為陽極斑點。陽極不發射電子，消耗能量少，因此在和陰極材料相同時，陽極區的溫度略高于陰極區。陽極區的溫度一般達2330～3930℃，放出的熱量占43%左右。一般手工焊時，陽極的溫度比陰極高些。

（3）弧柱　電弧陽極區和陰極區之間的部分稱為弧柱。由于陰極區和陽極區都很窄，因此弧柱的長度基本等于電弧長度。弧柱中所進行的電過程較復雜，而且它的溫度不受材料沸點的限制，因此弧柱中心溫度可達5730～7730℃，發出熱量占27%左右（手工電弧焊）。弧柱的溫度與弧柱中氣體介質和焊接電流的大小等因素有關；電流越大，弧柱中電離程度也越大，弧柱溫度也越高。

3.電焊條

電焊條是由焊芯（就是里面的那根金屬）和藥皮兩部分組成。

（1）焊芯作用　焊接時，焊芯有兩個作用：一是傳導焊接電流，產生電弧把電能轉換成熱能；二是焊芯本身熔化作為填充金屬與液體母材金屬熔合形成焊縫。

（2）藥皮作用　焊條的藥皮在焊接過程中起著極為重要的作用。若采用無藥皮的光焊條焊接，則在焊接過程中，空氣中的氧和氮會大量侵入熔化金屬，將金屬鐵和有益元素碳、硅、錳等氧化和氮化形成各種氧化物和氮化物，并殘留在焊縫中，造成焊縫夾渣或裂紋。而熔入熔池中的氣體可能使焊縫產生大量氣孔，這些因素都能使焊縫的機械性能（強度、沖擊值等）大大降低，同時使焊縫變脆。

（3）常用電焊條的規格型號

a. SH.J422用于焊接較重要的低碳鋼結構和強度等級低的低合金鋼（如Q235）等。

b. J422 （E4303）

說明：J422 是鈦鈣型藥皮的碳鋼焊條，具有優良的焊接工藝性能， 電弧穩定， 焊道美觀， 飛濺少，交直流兩用， 可進行全位置焊接。

用途：焊接較重要的低碳鋼結構和強度等級低的低合金鋼（如Q235）等。

c. SH.E6013用于焊接低碳鋼結構，能適應各種形式的焊接接頭和焊接位置的施焊。對薄板的焊接性能極佳，尤其是用于補道焊和打底焊。焊接時僅需50V空載電壓，是理想的定位焊條。

d. SH.J426用于焊接重要的低碳鋼和低合金鋼結構，具有良好的力學性能和抗裂性能，使用前需經350℃×1h烘焙。

e. J426（E4316）

說明：J426 是低氫鉀型藥皮的碳鋼焊條，具有良好的力學性能和抗裂性能，交直流兩用，可進行全位置焊接。

用途：焊接重要的低碳鋼和低合金鋼結構。

f. SH.J427用于焊接重要的低碳鋼和低合金結構，具有良好的塑性、韌性、抗裂性能，使用前需經350℃×1h烘焙。

g. J427（E4315）

說明：J427 是低氫鈉型藥皮的碳鋼焊條。采用直流反接，可進行全位置焊接，具有優良的塑性、韌性、抗裂性能。

用途：焊接重要的低碳鋼和低合金鋼結構。

h. J506（E5016）

說明：J506 是低氫鉀型藥皮的碳鋼焊條，具有良好的力學性能和抗裂性能，交直流兩用，可進行全位置焊接。

用途：中碳鋼和低碳鋼的焊接。

i. SH.J507可焊接中碳鋼和某些低合金鋼。采用直流弧焊電流反接，有良好的塑性、韌性和抗裂性能，使用前需經350℃×1h烘焙。

j. J507（E5015）

說明：J507是低氫鈉型藥皮的碳鋼焊條。采用直流反接，可進行全位置焊接。焊縫金屬具有良好的塑性、韌性和抗裂性能。

用途：可焊接中碳鋼和某些低合金鋼

k. SH.E7018用于碳鋼、低合金鋼、船舶用鋼和壓力容器焊接，有良好的力學性能和抗裂性能。熔敷效率為120%左右，使用前需經350℃×1h烘焙。

l. A402（E310-16）

說明：A402 是鈦鈣型藥皮的純奧氏體不銹鋼焊條。熔敷金屬在900～1000℃高溫條件下，具有優良的抗氧化性。交直流兩用，有良好的操作性能。

用途：在高溫條件下工作的同類型耐熱不銹鋼的焊接，也可用于硬化性大的鉻鋼以及異種鋼的焊接。

m. SH.A102用于焊接工作溫度低于300℃的耐腐蝕的Cr19Ni9、Cr19Ni11Ti不銹鋼結構，是低碳不銹鋼焊條。熔敷金屬具有良好的力學性能及耐腐蝕性能。

n. A102（E308-16）

說明：A102 是鈦鈣型藥皮的低碳不銹鋼焊條。熔敷金屬具有良好的力學性能及耐腐蝕性能。可交直流兩用，操作性能良好。

用途：焊接工作溫度低于300℃的耐腐蝕的0Cr9Ni、19Ni11Ti不銹鋼。

o. SH.A132用于焊接重要的耐腐蝕含鈦穩定的Cr19Ni11Ti型不銹鋼，是低碳含鈮穩定劑的不銹鋼焊條，有優良的抗晶間腐蝕性能。

p. A132（E347-16）

說明：A132是鈦鈣型藥皮的低碳含鈮穩定劑的不銹鋼焊條，具有優良的抗晶間腐蝕性能，可交直流兩用，操作工藝性能良好。

用途：焊接重要的耐腐蝕含鈦穩定的0Cr19Ni11Ti型不銹鋼。

q. SH.A022用于焊接尿素、合成纖維等設備及相同類型的不銹鋼結構，也可用于焊接后不能進行熱處理的鉻不銹鋼以及復合鋼和異種鋼等，是超低碳不銹鋼焊條（含C≤0.04%），有良好的耐熱、耐腐蝕及抗裂性能。

r. SH.A202用于焊接在有機和無機酸（非氧化性酸）介質中工作的Cr18Ni12Mo2不銹鋼或作為異種鋼焊接。屬于低碳不銹鋼焊條，有良好的耐腐蝕、耐熱及抗裂性能。

s. SH.A302用于焊接相同類型的不銹鋼、不銹鋼襯里、異種鋼（Cr19Ni9同低碳鋼）以及高鉻鋼、高錳鋼等，有良好的抗裂性能及抗氧化性能。

t. A302（E309-19）

說明：A302 是鈦鈣型藥皮的不銹鋼焊條。熔敷金屬有良好的抗裂性能及抗氧化性能。可交直流兩用，有良好的工藝操作性能。

用途：焊接相同類型的不銹鋼、不銹鋼襯里、異種鋼 （Cr19Ni9同低碳鋼）以及高鉻鋼、高錳鋼等。

u. SH.A402用于焊接在高溫條件下工作的同類型耐熱不銹鋼，也可用于硬化性大的鉻鋼（Cr5Mo，Cr9Mo，Cr13，Cr28等）以及異種鋼的焊接，是純奧氏體不銹鋼焊條。熔敷金屬在900～1100℃高溫條件下具有良好的抗氧化性。

v. A402 （E310-16）

說明：A402 是鈦鈣型藥皮的純奧氏體不銹鋼焊條。熔敷金屬在900～1000℃高溫條件下具有優良的抗氧化性。交直流兩用，有良好的操作性能。

用途：在高溫條件下工作的同類型耐熱不銹鋼的焊接，也可用于硬化性大的鉻鋼以及異種鋼的焊接。

w. D256（EDMn-A-16）

說明：D256 是低氫鉀型藥皮的堆焊焊條，可交直流兩用（交流焊時，空載電壓不低于70V）。堆焊時宜采用小電流，窄道焊，趁紅熱時立即錘擊或水淬，以減少裂紋傾向。堆焊金屬為奧氏體高錳鋼，具有加工硬化、堅韌和耐磨的特點。

用途：焊接各種破碎機、高錳鋼軌、推土機等受沖擊而易磨損的部分。

x. SH.D322用于堆焊各種冷沖模及切割刃具，兼用于修復磨損表面以及要求耐磨性能較高的機械零件。≥55HRC的鉻鉬鎢釩冷沖模堆焊條。

4.電焊絲

一般來說，焊條是指電焊用的，外面有藥皮；而焊絲是指氣焊、二氧化碳氣體保護焊等用的，只有焊芯沒有藥皮。焊接時作為填充金屬，同時用來導電的金屬絲叫焊絲，分實心焊絲和藥芯焊絲兩種。常用的實心焊絲型號：ER50-6（牌號：H08Mn2SiA）。常見焊絲如下：

（1）SKD11，＞0.5～3.2mm，56～58HRC。焊補冷作鋼、五金沖壓模、切模、刀具、成型模等，具有高硬度、耐磨性及高韌性的氬焊條。焊補前先加溫預熱，否則易產生龜裂現象。

（2）63°刀口刃口焊絲，＞0.5～3.2mm，63～55HRC。主要應用于焊接刀模、熱作高硬度具模、熱鍛總模、熱沖模、耐磨耗硬面、高速鋼及刀口修復。

（3）SKD61，＞0.5～3.2mm，40～43HRC。焊補鋅、鋁壓鑄模，具有良好的耐熱性與耐龜裂性，可焊接熱氣沖模、鋁銅熱鍛模、鋁銅壓鑄模。一般熱壓鑄模常有龜甲裂紋狀，大部分是由熱應力所引起，亦有因表面氧化或壓鑄原料腐蝕所引起，熱處理調至適當硬度改善其壽命，硬度太低或太高均不適用。

（4）70N，＞0.1～4.0mm。焊絲特性與用途：高硬度鋼的接合，鋅鋁壓鑄模龜裂、焊合重建，生鐵、鑄鐵焊補。可直接堆焊各種鑄鐵、生鐵材料，也可用于模具龜裂焊合。使用鑄鐵焊接時，盡量將電流放低，用短距離的電弧焊接，鋼材進行部分預熱，焊接后加熱以及慢慢冷卻。

（5）60E，＞0.5～4.0mm。特性與用途：專用焊高拉力鋼，硬面制作打底，龜裂焊合。高強度焊絲，含鎳鉻合金成分高，專業用于防破裂底層焊接、填充打底，拉力強，并可修補鋼材焊后龜裂現象。延伸率： 26%。

（6）8407-H13，＞0.5～3.2mm，43～46HRC。制鋅、鋁、錫等有色合金及銅合金壓鑄模，可用于熱鍛或沖壓模。具有高韌性、耐磨性，防熱熔蝕性佳，抗高溫軟化，防高溫疲勞性良好，可焊補熱作沖頭、 鉸刀、軋刀、切槽刀、剪刀等。做熱處理時，需防止脫碳，熱工具鋼焊后硬度太高，易發生破裂。

（7）防爆裂打底焊絲，＞0.5～2.4mm，約300HB。高硬度鋼接合，硬面制作打底，龜裂焊合。高強度焊絲，含鎳鉻合金成分高，用于防破裂底層焊接、填充打底，拉力強，并可修補鋼材龜裂焊合重建。

（8）718，＞0.5～3.2mm，28～30HRC。用于大型家電、玩具、通信、電子、運動器材等塑料產品模具鋼。塑料射出模、耐熱模、抗腐蝕模，切削性、蝕花性良好，研磨后表面光澤性優良，使用壽命長。預熱溫度250～300℃，后熱溫度400～500℃，做多層焊補時，采用后退法，較不易產生熔合不良等缺陷。

（9）738，＞0.5～3.2mm，32～35HRC。用于半透明及需有表面光澤塑料產品模具鋼，大型模具，產品形狀復雜及精度高的塑料模用鋼。塑料射出模、耐熱模、抗腐蝕模、蝕花性良好，具備優良加工性能，易切削拋光和電蝕，韌性及耐磨性佳。預熱溫度250～300℃，后熱溫度400～500℃。做多層焊補時，采用后退法焊補，較不易產生熔合不良等缺陷。

（10）P20Ni，＞0.5～3.2mm，30～34HRC。用于塑料射出模、耐熱模（鑄銅模）。以焊接裂開敏感性低的合金成分設計，含鎳約1%，適合PA、POM、 PS、PE、PP、ABS塑料，具良好拋光性，焊后無氣孔、 裂紋，打磨后有良好光潔度，經真空脫氣、鍛造后，預硬至33HRC，斷面硬度分布均勻，模具壽命長。預熱溫度250～300℃，后熱溫度400～500℃。做多層焊補時，采用后退法，較不易產生熔合不良等缺陷。

（11）NAK80，＞0.5～3.2mm，38～42HRC。用于塑料射出模、鏡面鋼。高硬度，鏡面效果特佳，放電加工性良好，焊接性能極好，研磨后光滑如鏡，為優秀塑模鋼，加入易削元素，切削加工容易，具有高強韌性及耐磨不變形特性，適合各種透明塑料產品模具鋼。預熱溫度300～400℃，后熱溫度450～550℃。做多層焊補時，采用后退法，較不易產生熔合不良等缺陷。

（12）S136，＞0.5～1.6mm，約400HB。用于塑料射出模，抗腐蝕性、滲透性良好。高純度、高鏡面度，拋光性良好，抗銹防酸能力極佳，熱處理變形小，適合PVC、PP、EP、PC、PMMA塑料，耐腐蝕及容易加工的模件及夾具，超鏡面耐蝕精密模具，如橡膠模具、照相機部件、透鏡、表殼等。

（13）皇牌鋼，＞0.5～2.4mm，200HB。用于鐵模、鞋模、軟鋼焊接，易雕刻蝕花，S45C 、S55C 鋼材等修補。質地細密、軟、易加工、不會有氣孔產生，預熱溫度200～250℃，后熱溫度350～450℃。

（14）BeCu（鈹銅），＞0.5～2.4mm，300HB。用于高導熱的銅合金模具材料，主加元素為鈹，其適用于塑料注射成型模具的內鑲件、模芯、壓鑄沖頭、熱流道冷卻系統、導熱嘴、吹塑模具的整體型腔、磨耗板等。鎢銅材料則應用在電阻焊、電子封裝以及精密機械設備等。

（15）CU（氬焊銅），＞0.5～2.4mm，200HB。用途廣泛，可焊補電解片、銅合金、鋼、青銅、生鐵及用于一般銅件焊補。機械性能良好，可用于銅合金焊接修補，也可用于焊接鋼和生鐵、鐵的接合。

（16）油鋼焊絲，＞0.5～3.2mm，52～57HRC。用于沖裁模、量規、拉模、穿孔沖頭，可廣泛使用在五金冷沖壓、首飾壓花模等，通用特殊工具鋼，耐磨、油冷。

（17）Cr鋼焊絲，＞0.5～3.2mm，55～57HRC。用于沖裁模、冷作成型模、冷拉模、沖頭，高硬度、高韌性、線切割性良好。焊補前先加溫預熱，焊補后請做后熱動作。

（18）MA-1G，＞1.6～2.4mm。超鏡面焊絲，主要用于軍工產品或要求極高的產品。硬度48～50HRC。馬氏體時效鋼系、鋁壓鑄模、低壓鑄造模、鍛造模、沖裁模、注塑模的堆焊。特殊硬化高韌度合金，非常適用于鋁重力壓鑄模、澆口，延長壽命2～3倍，可制作非常精密的模具、超鏡面（澆口補焊，使用不易熱疲勞裂痕）。

（19）高速鋼焊絲（SKH9），＞1.2～1.6mm，61～63HRC。高速鋼，耐用性為普通高速鋼的1.5～3倍，適用于制造、加工高溫合金、不銹鋼、鈦合金、高強度鋼等難加工材料的刀具、焊補拉刀、熱作高硬度工具、模具、熱鍛總模、熱沖模、耐磨耗硬面、高速鋼、沖具、刀具、電子零件、螺紋滾模、牙板、鉆滾輪、滾字模、壓縮機葉片及各種模具機械零件等。

（20）氮化零件焊補焊絲，＞0.8～2.4mm，約300HB。適用于氮化后模具，零件表面修補。

5.電焊機

電焊機是利用正負兩極在瞬間短路時產生的高溫電弧來熔化電焊條上的焊料和被焊材料，來達到使它們結合的目的。

電焊機實際上就是具有下降外特性的變壓器，將220V和380V交流電變為低壓的直流電，電焊機一般按輸出電源種類可分為兩種，一種是交流電源電焊機；另一種是直流電源電焊機。直流電源電焊機可以說是一個大功率的整流器，分正負極，交流電輸入時，經變壓器變壓后，再由整流器整流，然后輸出具有下降外特性的電源，輸出端在接通和斷開時會產生巨大的電壓變化，兩極在瞬間短路時引燃電弧，利用產生的電弧來熔化電焊條和焊材，冷卻后來達到使它們結合的目的。焊接變壓器有自身的特點，外特性就是在焊條引燃后電壓急劇下降的特性。焊接作業靈活、簡單、方便、牢固、可靠，焊接后甚至與母材具有同等強度，廣泛地用于各個工業領域，如航空航天、船舶、汽車、容器等。

6.電焊機操作安全要求

（1）焊接前準備　電焊機應放在通風、干燥處，放置平穩。檢查焊接面罩應無漏光、破損。焊接人員和輔助人員應穿戴好規定的勞動防護用品，并設置擋光屏隔離焊件發出的輻射熱。電焊機、焊鉗、電源線以及各接頭部位要連接可靠，絕緣良好，不允許接線處發生過熱現象，電源接線端頭不得外露，應用絕緣膠布包扎好。電焊機與焊鉗間導線長度不得超過30m，如有特殊需要時，也不得超過50m。導線有受潮、斷股現象時應立即更換。交流電焊機的初、次級線路接線，應準確無誤。輸入電壓應符合設備規定，嚴禁接觸線路帶電部分。次級抽頭連接銅板必須壓緊，接線柱應有墊圈。直流電焊機使用前，應擦凈換向器上的污物，保持換向器與電刷接觸良好。焊接中的注意事項：應根據工件技術條件，選用合理的焊接工藝（焊條、焊接電流和暫載率），不允許超負載使用，并應盡量采用無載停電裝置。不準采用大電流施焊，不準用電焊機進行金屬切割作業。

（2）載荷施焊　電焊機溫升不應超過A級60℃、B級80℃，否則應停機降溫后，再進行焊接。電焊機工作場地應保持干燥，通風良好。移動電焊機時，應切斷電源，不得用拖拉電纜的方法移動，如焊接中突然斷電，應切斷電源。在焊接中，不準調節電流，必須在停焊時使用手柄調節電焊機電流，不得過快、過猛，以免損壞調節器。直流電焊機啟動時，應檢查轉子的旋轉方向要符合電焊機標志的箭頭方向。直流電焊機的碳刷架邊緣和換向器表面的間隙不得小于2～3mm，并注意經常調整和擦凈污物。硅整流電焊機使用時，必須先開啟風扇電機，電壓表指示值應正常，仔細聽應無異響。停機后，應清潔硅整流器及其他部件。嚴禁用搖表測試硅整流電焊機主變壓器的次級線圈和控制變壓器的次級線圈。必須在潮濕處施焊時，焊工應站在絕緣木板上，不準用手觸摸導線，不準用手臂夾持帶電焊鉗，以免觸電。

（3）焊接完后的注意事項　完成焊接作業后，應立即切斷電源，關閉電焊機開關，分別清理歸整好焊鉗電源和地線，以免合閘時造成短路。施焊中，如發現自動停電裝置失效時，應及時停機斷電后檢修處理。清除焊縫焊渣時，要戴上眼鏡，注意頭部應避開敲擊焊渣飛濺方向，以免刺傷眼睛，不能對著在場人員敲打焊渣。露天作業完后，應將電焊機遮蓋好，以免雨淋。不進行焊接時（移動、修理、調整、工間休），應切斷電源，以免發生事故。

7.常用焊接方法

（1）釬焊　焊劑熔化而被焊的材料不熔，如錫焊、銀焊、銅焊。根據釬焊加熱和介質的不同，分為瓦斯釬焊、爐中釬焊、接觸釬焊、浸焊、感應加熱釬焊及真空釬焊等。

（2）電阻焊　靠電阻加熱來焊接，如閃光焊、縫焊、對焊、點焊、凸焊、電渣焊等。

（3）電弧焊　靠電弧熔化來焊接，如手工焊、埋弧焊、氬弧焊、離子保護焊、二氧化碳保護焊等。

（4）氣焊　如氧乙炔焊、液化氣焊以及銀焊。

（5）特殊加熱的焊接，如真空電子束焊、激光焊。

（6）利用壓力或摩擦的焊接，如爆炸焊、摩擦焊。

（7）此外，還有鍛接焊、澆鑄焊等。

8.焊接安全注意事項

（1）現場電焊（割）作業應履行三級動火申請審批手續，作業前，應根據申請審批要求，清理施焊現場10m內的易燃易爆物品，并采取規定的防護措施。作業人員必須按規定穿戴勞動防護用品。

（2）現場使用的電焊機，應設有防雨、防潮、防曬的機棚。

（3）電焊機電源線路及專用開關箱的設置，應符合電焊機安全使用的要求，并安裝二次空載降壓保護裝置和防觸電保護裝置。電焊機開關箱及電源線路接線和故障排除必須由專業電工進行。

（4）雨天不得在露天電焊。在潮濕地帶作業時，作業人員應站在鋪有絕緣物品的地方，并應穿絕緣鞋。

（5）電焊機導線應有良好的絕緣，不得將電焊機導線放在高溫物體附近。電焊機導線和焊接地線不得搭在易燃、易爆和帶有熱源的物品上，接地線不得接在管道、機床設備和建筑物金屬構架或軌道上。

（6）電焊機導線長度不宜大于30m，當需要加導線時，應相應增加導線的截面積。當導線通過道路時，必須架高或穿入防護管內埋設在地下；當通過軌道時，必須從軌道下面穿過。當導線絕緣層受損或斷股時，應立即更換。

（7）電焊鉗應有良好的絕緣和隔熱能力。電焊鉗握柄必須絕緣良好，握柄與導線連接應牢靠，接觸良好，連接處應采用絕緣布包好并不得外露。

（8）嚴禁在運行中的壓力管道，裝有易燃易爆物品的容器和承載受力構件上進行焊接。在容器內施焊時，必須采取以下措施：

①容器必須可靠接地，焊工與焊件間應絕緣。

②容器上必須有進、出風口并設置通風設備。嚴禁向容器內輸入氧氣。

③容器內的照明電壓不得超過12V。

④焊接時必須有人在場監護。

⑤嚴禁在已噴涂過油漆和塑料的容器內焊接。

（9）高處焊接或切割時，應有可靠的作業平臺，必須掛好安全帶。焊割場所周圍和下方應采取規定的防火措施并應有專人監護。

（10）多臺電焊機集中施焊時，焊接平臺或焊件必須接地，并應有隔光板。焊接銅、鋁、鋅等有色金屬時，必須在通風良好的地方進行，焊接人員應戴防毒面罩或呼吸濾清器。

（11）更換場地移動焊把線時，應切斷電源。作業人員不得用手臂夾持電焊鉗。禁止手持把線爬梯、登高。

（12）清除焊渣，應戴防護眼鏡或面罩，頭部應避開敲擊焊渣飛濺方向。

（13）工作結束，應切斷焊機電源，鎖好開關箱，并檢查作業及周圍場所，確認無引起火災危險后，方可離開。