胡鑫

摘 要 文章首先介紹了焊接的定義以及常見(jiàn)的焊接方法，然后分析了二氧化碳焊絲中所含的錳元素、硅元素、硫元素、鉻元素、磷元素、鈦元素以及鋁元素等對(duì)焊接金屬性能的影響。

關(guān)鍵詞 二氧化碳焊絲 合金元素 焊接金屬 性能

二氧化碳焊絲是一種節(jié)材、節(jié)能、高效的焊接材料，焊接以后所形成的的焊縫比較美觀，非常適合應(yīng)用到低合金碳鋼以及低碳鋼焊接中。二氧化碳焊絲的含碳量一般都比較低，不超過(guò)0.1%，主要含有錳元素、硅元素、硫元素、鉻元素、磷元素、鈦元素以及鋁元素等。這些元素會(huì)在各個(gè)方面對(duì)二氧化碳焊絲的焊接性能造成影響。

一、焊接概述

（一）焊接定義

焊接指的是兩種或者是兩種以上材質(zhì)在加熱、加壓或兩者并用的條件下讓材料中的原子結(jié)合起來(lái)從而實(shí)現(xiàn)二者永久性連接的工藝過(guò)程。

（二）常見(jiàn)焊接方法

常見(jiàn)的焊接方法包括釬焊、電弧焊、電阻焊、激光焊、電子束焊等。釬焊使用熔點(diǎn)比焊接母材的金屬作為釬料，利用釬料在加熱條件下比焊件先熔化的原理用其潤(rùn)濕母材并填充其間隙，進(jìn)而將其與焊件連接在一起；電弧焊以電弧作為熱源，在實(shí)際焊接過(guò)程中具有應(yīng)用靈活、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)；電阻焊指的是在通電條件利用工件與焊接接觸面之間所產(chǎn)生的熱（電阻熱）讓焊件轉(zhuǎn)化為熔化狀態(tài)然后施壓的焊接方法；激光焊則是以聚焦光束作為熱源，在其轟擊工件產(chǎn)生熱量的條件進(jìn)行焊接；電子束焊則是利用聚焦的高速電子來(lái)轟擊焊接表面讓其瞬間熔化然后形成焊接接頭。

二、二氧化碳焊絲中所含合金元素對(duì)焊接性能的影響

二氧化碳漢四中含有的合金元素主要有錳元素、硅元素、硫元素、鉻元素、磷元素、鈦元素以及鋁元素等。

（一）錳元素對(duì)焊接性能的影響

錳元素在焊絲中的主要作用是防止氧與鐵元素發(fā)生化合作用，單獨(dú)使用的時(shí)候，生成的二氧化錳密度比較大，約為15.11克/立方米，并且也不會(huì)輕易從熔池里浮出。此外，焊絲中的錳元素還可以通過(guò)化合作用生成硫化錳達(dá)到脫硫的目的，進(jìn)而減輕硫元素引起的熱裂紋效應(yīng)。錳元素是一種重要的淬透性元素，會(huì)對(duì)焊接金屬的人性產(chǎn)生很大影響，具體表現(xiàn)為：當(dāng)焊絲中的錳元素含量小于0.05%時(shí)，焊接金屬的韌性比較高，而當(dāng)其含量大于3%以后，焊接金屬灰變得比較脆，因此，為了確保焊接金屬的強(qiáng)度與韌性，一般需要將二氧化碳焊絲中的錳元素含量控制在0.6%到1.8%范圍內(nèi)。

（二）硅元素對(duì)焊接性能的影響

硅元素是焊絲中最常使用的一種脫氧元素，同時(shí)還可以將熔池中的氧化亞鐵還原成鐵。但是單獨(dú)使用的時(shí)候，會(huì)生成二氧化硅，其熔點(diǎn)非常高并且是非常細(xì)小的顆粒狀，因此容易導(dǎo)致焊縫夾渣問(wèn)題。

（三）硫元素對(duì)焊接性能的影響

在鋼中，硫的存在形式一般為硫化鐵，其以網(wǎng)狀形式分布在晶粒的邊界，因而使得鋼的韌性被大大降低。在焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)硫的熱脆性現(xiàn)象，主要原因就是鐵與氧化鐵的共晶溫度為985℃，而焊接一開(kāi)始的溫度在1000℃以上，因而會(huì)造成鐵和硫化鐵共晶被熔化進(jìn)而導(dǎo)致開(kāi)裂問(wèn)題。硫的熱脆性容易讓鋼在焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋，所以一般都需要對(duì)鋼中的留言含量進(jìn)行嚴(yán)格控制。此外，由于硫化錳的蘇醒比較好，因此可以有效消除硫帶來(lái)的有害作用，因此雖然其含量不可超標(biāo)，但少量還是比較有利的。

（四）鉻元素對(duì)焊接性能的影響

鋼中的鉻元素可以有效提高鋼的硬度與強(qiáng)度，同時(shí)其韌性與塑性也不會(huì)發(fā)生太大變化。同時(shí)鉻元素的耐腐蝕以及耐酸能力都比較強(qiáng)，因此一般的鋼中都會(huì)含有一定量的鉻元素，大約在13%左右。此外，鉻的內(nèi)熱型以及抗氧化能力都比較強(qiáng)，在耐熱鋼中也應(yīng)用得比較廣泛。焊絲中含有一定量的鉻元素可以在焊接時(shí)提高焊接金屬的機(jī)械性能。但是當(dāng)鋼中鉻與鎳含量的比值在2.2到2.3之間時(shí)很容易導(dǎo)致碳化物的產(chǎn)生進(jìn)而為氧化鉻的形成創(chuàng)造條件，導(dǎo)致焊接難以進(jìn)行。

（五）磷元素對(duì)焊接性能的影響

磷在鋼中可以產(chǎn)生強(qiáng)化作用，提高鋼的硬度與強(qiáng)度，此外，也可以提高其抗腐蝕性能，但是隨著其含量的增加，鋼的韌性與塑性也會(huì)隨之明顯下降，并且這種影響在低溫時(shí)尤其明顯，被稱作冷跪傾向。由此可知，其含量過(guò)高會(huì)對(duì)焊接產(chǎn)生不利影響，比如增加鋼焊縫的敏感性等，因此我們需要控制其含量。

（六）鈦元素對(duì)焊接性能的影響

鈦也是一種脫氧元素，其與氮合成以后還可以起到固氮作用，焊接金屬抗氮?dú)饪椎哪芰σ矔?huì)隨之得到提升。此外，如果焊縫組織中鈦元素的含量適當(dāng)，還可以達(dá)到細(xì)化焊縫組織的目的。

（七）鋁元素對(duì)焊接性能的影響

將鋁作為脫氧劑不僅可以抑制氧化鐵的生成，還能有效避免熔池中產(chǎn)生一氧化碳反應(yīng)的發(fā)生。此外，其還可以與氮發(fā)生化合作用起到固氮的作用，減少氮?dú)饪椎某霈F(xiàn)。但同時(shí)需要注意的是，使用鋁元素脫氧可能會(huì)引起焊縫夾渣以及焊絲飛濺等問(wèn)題。再有，焊絲中鋁含量偏高會(huì)導(dǎo)致焊接金屬抗裂變能力的下降，但是如果其含量控制得當(dāng)?shù)脑?，焊接金屬的屈服點(diǎn)、硬度以及抗拉伸強(qiáng)度均會(huì)獲得不同程度的提升。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，二氧化碳焊絲中含有非常多的合金元素，并且每一種都會(huì)對(duì)焊接金屬的性能造成一定影響。為了確保焊接金屬的硬度、強(qiáng)度、韌性、屈服點(diǎn)、抗裂化性能以及抗氧化性能并避免出現(xiàn)焊縫夾渣、焊縫敏感性過(guò)高、熱裂紋效應(yīng)等問(wèn)題，在實(shí)際焊接過(guò)程中，需要對(duì)焊絲中各合金元素的含量進(jìn)行控制。

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（作者單位：新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）