焊接材料研制理论与技术

绪论

0.1 焊接材料发展沿革

0.2 我国焊接材料研究与生产现状

0.3 我国焊接材料与发达国家的差距

0.4 焊接材料发展趋势

1 焊接冶金过程概论

1.1 焊接过程特点

1.2 焊条金属的熔滴

1.3 焊接熔池

1.4 焊接熔渣

1.4.1 熔渣及熔渣的作用

1.4.2 对熔渣的基本要求

1.4.3 熔渣的组成与酸碱度

1.5 焊接过程反应区

1.5.1 药皮反应区

1.5.2 焊条端熔滴形成区

1.5.3 熔滴反应区

1.5.4 熔池反应区

1.6 焊缝金属的一次结晶

1.6.1 焊缝金属一次结晶的特点

1.6.2 焊缝中的偏析

1.6.3 焊缝中的夹杂物

1.6.4 熔合区的性质

2 焊缝金属气体及硫磷的控制

2.1 焊缝金属的氧化及其控制

2.1.1 焊接时金属氧化的影响

2.1.2 焊接时金属的氧化

2.1.3 金属氧化的控制

2.1.4 焊缝金属的渗合金

2.2 氢对焊接接头质量的影响及其控制

2.2.1 氢在钢中的溶解与扩散

2.2.2 氢的危害

2.2.3 氢的来源及其控制

2.3 氮对焊接接头质量的影响及其控制

2.3.1 焊缝金属被氮化的方式

2.3.2 氮对焊缝金属性能的影响

2.3.3 氮的控制

2.4 硫磷杂质及其控制

2.4.1 硫磷的危害

2.4.2 硫磷的来源及其控制

3 焊条

3.1 对焊条的基本要求

3.2 焊条的组成

3.2.1 焊芯

3.2.2 焊条药皮

3.3 焊条工艺性能及其影响因素

3.3.1 焊条的稳弧性

3.3.2 焊缝成型

3.3.3 焊条的脱渣性

3.3.4 焊条焊接时的飞溅

3.3.5 焊条熔化速度

3.3.6 焊条发尘量及烟气的毒性

3.3.7 焊条全位置焊接的适应性

3.3.8 焊条药皮发红

3.4 焊条分类及型号编制方法

3.4.1 焊条分类

3.4.2 焊条的型号和牌号

3.5 焊条配方设计

3.5.1 设计原则

3.5.2 设计方法

3.5.3 设计步骤

3.5.4 设计举例

3.6 典型焊条的配方与冶金特点

3.6.1 钛钙型焊条E4303(结422)特点

3.6.2 低氢型焊条E5015(结507)特点

3.6.3 一种中等硬度堆焊焊条的特点

3.7 焊条制造简述

3.7.1 焊丝制备

3.7.2 铁合金的制备

3.7.3 水玻璃的制备

3.7.4 涂药的制备与涂敷

3.7.5 焊条的烘干

4 焊剂

4.1 焊剂的分类

4.1.1 按焊剂用途分类

4.1.2 按焊剂制造方法分类

4.1.3 按焊剂化学成分分类

4.1.4 按焊剂化学性质分类

4.1.5 按焊接颗粒结构分类

4.2 焊剂的型号和牌号

4.2.1 焊剂的型号

4.2.2 焊剂的牌号

4.3 焊剂的质量要求

4.4 焊剂的组成及用途

4.4.1 熔炼焊剂

4.4.2 陶质焊剂(黏结焊剂)

4.4.3 烧结焊剂

5 焊丝

5.1 焊丝的分类

5.2 焊丝的型号和牌号

5.2.1 焊丝的型号

5.2.2 焊丝的牌号

5.3 焊丝的生产

5.3.1 实心焊丝的生产

5.3.2 药芯焊丝的生产

5.4 焊丝表面质量与处理

5.4.1 焊丝的表面质量

5.4.2 焊丝的表面处理

5.5 实心焊丝

5.5.1 埋弧焊用实心焊丝

5.5.2 气体保护焊用实心焊丝

5.5.3 电渣焊用实心焊丝

5.5.4 硬质合金堆焊用实心焊丝

5.6 药芯焊丝

5.6.1 埋弧焊

5.6.2 C02气体保护焊

5.7 自保护焊丝

6 附录

6.1 各种药粉在焊接过程中和焊缝中

所起的作用与影响

6.2 各种药粉在焊接过程中的反应

6.3 某厂焊接材料生产用原材料标准

6.4 焊条配方示例

参考文献2100433B

《焊接材料研制理论与技术》对焊接材料从被加热到端部熔化，通过电弧区到达熔池，最终凝成焊缝的整个焊接过程中的物理现象和化学反应都有所述及，特别阐述了药粉在焊接过程中和在焊缝中所起的反应、作用及其影响，对于从事焊接工作的专业人员有实际指导意义。

《焊接材料研制理论与技术》可作为高等学校材料成形与控制工程专业的参考书，也可供从事焊接材料研制与生产以及从事焊接技术工作的工程技术人员参考。

2010年我国钢材表观消费量约为7.7亿吨，我国焊材消费量与钢材消费量的比约为0.6%，由此可知，2010年焊接材料的消费量在465万吨左右。

2010年开始，我国焊接材料厂商近千家，已形成天津、自贡、上海、昆山、锦州等为主的几个较大的企业集团。由于国内市场规模持续扩大，国际著名焊接材料生产企业纷纷来华建厂，利用其技术优势和资本优势占领高端焊接材料市场，与国内企业展开直接竞争。

我国焊接材料行业市场化程度较高，焊材中的普通低档焊条和镀铜焊丝技术含量较低，进入门槛较低，近年来已呈现严重的产能过剩。随着市场竞争日益加剧，行业呈现出规模化、集团化的经营模式，国内一些企业通过低价手段蚕食市场的同时，正加快产品结构调整步伐，以期占领高端市场。

我国焊接材料行业的产品仍以手工焊条为主，2008年我国焊条在焊接材料中的比重为48.9%，自动化焊材实芯和药芯焊丝在焊接材料中的比重共为40.5%，与日本、韩国等工业发达国家80%的数值相比，我国自动化程度较高的焊材消耗比重仍然很低。

因此，未来中国焊接材料产品的发展战略逐步转移，由自动化程度较高的高效优质产品逐步替代手工型产品，手工焊条产品逐步向高强、高韧、低氢、环保方向发展，以满足不同品种、不同焊接结构、不同服役条件下不同焊接技术要求。

1第1章概述

1.1焊接材料的作用1

1.1.1焊条、焊丝和焊剂的作用2

1.1.2熔渣在焊接过程中的作用3

1.1.3焊缝金属的合金化5

1.2合金元素和有害杂质8

1.2.1合金元素对焊接性能的影响8

1.2.2有害元素及含量控制9

1.3焊接材料的发展现状13

1.3.1焊接材料的历史发展13

1.3.2钢材发展对焊材的影响13

1.3.3我国焊接材料的发展现状15

1.3.4焊材发展中应注意的问题18

19第2章电焊条

2.1电焊条的分类19

2.1.1按用途分类19

2.1.2按熔渣的酸碱性分类20

2.1.3按药皮主要成分分类20

2.1.4按焊条性能分类22

2.2电焊条的组成22

2.2.1焊芯22

2.2.2药皮25

2.3电焊条的型号和牌号28

2.3.1电焊条的型号28

2.3.2电焊条的牌号63

2.4焊条制造及药皮配方设计69

2.4.1焊条的制造工艺流程69

2.4.2焊条设计原则、依据和方法70

2.4.3焊条药皮设计步骤70

2.4.4典型焊条药皮的配方设计73

2.5电焊条的选用77

2.5.1焊条的选用原则77

2.5.2碳钢和低合金钢焊条的选用78

2.5.3不锈钢焊条的选用131

2.5.4铸铁及堆焊焊条的选用131

2.5.5有色金属焊条的选用132

2.6电焊条检验技术133

2.6.1焊条原材料的检验133

2.6.2焊条生产过程中的技术检验135

2.6.3焊条成品的检验137

2.6.4焊条熔敷金属理化性能试验142

146第3章焊丝

3.1焊丝的分类及特点146

3.1.1实芯焊丝的分类及特点146

3.1.2药芯焊丝的分类及特点147

3.2焊丝的型号与牌号150

3.2.1实芯焊丝的型号与牌号150

3.2.2药芯焊丝的型号与牌号152

3.3焊丝的成分、性能和用途159

3.3.1实芯焊丝的成分、性能和用途159

3.3.2药芯焊丝的成分、性能和用途174

3.4焊丝的选用176

3.4.1焊丝选用的要点176

3.4.2实芯焊丝的选用176

3.4.3药芯焊丝的选用185

3.4.4自保护药芯焊丝185

188第4章焊剂

4.1焊剂的分类及特点188

4.1.1按制造方法分类188

4.1.2按化学成分或渣系分类189

4.1.3按焊剂的化学性质分类190

4.1.4按熔渣的碱度分类191

4.1.5按焊剂的用途分类191

4.2焊剂的型号与牌号191

4.2.1焊剂的型号192

4.2.2焊剂的牌号194

4.3焊剂的组成、性能及应用特点197

4.3.1焊剂的组成197

4.3.2焊剂的工艺特点及用途200

4.4焊剂与焊丝的选配213

4.4.1对焊剂工艺性能及质量的要求213

4.4.2低碳钢埋弧焊焊剂与焊丝的选配214

4.4.3低合金钢埋弧焊焊剂与焊丝的选配215

4.4.4不锈钢埋弧焊焊剂与焊丝的选配217

4.4.5其他高合金钢埋弧焊焊剂与焊丝的选配219

4.4.6有色金属埋弧焊焊剂与焊丝的选配220

4.4.7电渣焊焊剂及焊丝的选配221

223第5章焊接用气体

5.1焊接用气体的分类223

5.1.1保护气体223

5.1.2气焊、切割用气体224

5.2焊接用气体的特性225

5.2.1二氧化碳气体（CO2）225

5.2.2氩气（Ar）229

5.2.3氦气（He）230

5.2.4氧气（O2）232

5.2.5可燃气体（C2H2、C3H8、C3H6、CH4、H2）235

5.2.6氮气（N2）240

5.3焊接用气体的选用240

5.3.1根据焊接方法选用气体241

5.3.2根据被焊材料选用气体241

5.3.3混合气体的性质及选用244

5.3.4激光焊用保护气体246

248第6章钎剂与钎料

6.1钎焊方法的分类248

6.2钎剂的分类及特点250

6.2.1对钎剂的基本要求250

6.2.2钎剂的分类251

6.2.3钎剂的型号与牌号256

6.3钎料的分类及特点258

6.3.1对钎料的基本要求258

6.3.2钎料的分类258

6.3.3钎料的型号与牌号259

6.3.4常用钎料的成分及熔化温度260

6.4钎料的选用及钎焊工艺274

6.4.1钎料的选用原则274

6.4.2钎剂的选用275

6.4.3常用钎料的特性及用途276

6.4.4钎焊工艺及参数281

286第7章热喷涂材料

7.1热喷涂材料的分类286

7.1.1按材料形状分类286

7.1.2按材料成分分类286

7.1.3按材料性质分类288

7.2热喷涂丝材的成分与特性290

7.2.1金属及合金热喷涂丝材290

7.2.2复合热喷涂丝材293

7.3热喷涂合金粉末的成分与特性293

7.3.1喷涂合金粉末293

7.3.2喷熔合金粉末296

7.3.3陶瓷及复合材料合金粉末298

7.3.4喷涂塑料粉末300

7.4热喷涂材料的选用301

7.4.1根据热喷涂工艺方法选用302

7.4.2根据被喷涂工件的使用要求选用302

7.4.3热喷涂气体的选用303

306第8章气焊熔剂和ATIG活性剂

8.1气焊熔剂的分类、成分及使用方法306

8.1.1气焊熔剂的分类306

8.1.2气焊熔剂的成分及用途307

8.1.3对气焊熔剂的要求及使用方法309

8.2气焊熔剂的选用309

8.2.1镍及镍合金气焊熔剂310

8.2.2镁及镁合金气焊熔剂310

8.2.3铜及铜合金气焊熔剂310

8.2.4铝及铝合金气焊熔剂311

8.3氩弧焊用活性剂312

8.3.1ATIG焊活性剂的特点312

8.3.2碳钢ATIG焊活性剂313

8.3.3不锈钢ATIG焊活性剂313

8.3.4铝合金ATIG焊活性剂314

315第9章焊接用电极材料

9.1钨极氩弧焊及等离子弧焊用电极315

9.1.1钨极的种类及特点315

9.1.2钨极承载电流的能力316

9.1.3钨极的表面质量和形状尺寸317

9.1.4氩弧焊钨极的选用318

9.2电阻焊用电极319

9.2.1电阻焊用电极的功能及损坏形式319

9.2.2电阻焊用铜电极材料320

9.2.3电阻焊用电极材料的选用要点325

9.3碳弧气刨用电极327

9.3.1圆炭棒和矩形炭棒327

9.3.2炭棒的选用及特殊炭棒328

329第10章焊接材料的使用及保管

10.1电焊条的烘干、储存和用量计算329

10.1.1电焊条的烘干329

10.1.2电焊条的储存及保管332

10.1.3电焊条需用量的计算333

10.2焊丝的使用及保管338

10.2.1焊丝的吸潮性338

10.2.2焊丝的保管及质量管理338

10.2.3焊丝需用量的计算339

10.3焊接用气体的使用及保管342

10.3.1气瓶的使用及保管342

10.3.2氧气的使用及保管343

10.3.3乙炔的使用及保管344

10.3.4其他气体的使用及保管345

10.4焊剂及钎焊材料的使用及保管345

10.4.1焊剂的使用及保管345

10.4.2钎焊材料的使用及保管347

10.4.3钎料、钎剂的安全注意事项347

参考文献349

多年来，国家焊接材料质量监督检验中心承担了多项科技部、机械院、科技厅项目并自主研发了多台非标检测设备，如铁素体测量仪、水银法扩散氢含量测定仪、焊接材料工艺参数综合测试仪等研制及环保型低烟尘焊条及焊接烟尘测试技术的研究、焊接电弧分析技术、焊接材料热物理性能测试技术、焊接飞溅测量技术、焊条脱渣性测量技术、焊丝送丝稳定性测试技术等研究工作。