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金属材料焊接性的影响因素分析

摘要：金属材料的焊接性的好坏不仅是工程结构材料选择时的决定因素，也

是选择焊接方法、焊接材料、焊接工艺的关键因素。不同的金属材料的焊接性不

仅跟材料的本身有关，还受很多外在因素的影响，所以，在选择焊接产品材料时

既要考虑材料的成分、性能，又要考虑其他因素的影响，只有这样才能使选用的

材料符合工程产品的要求。

关键词：金属材料；焊接性；因素；分析

不同的金属材料获得优质的焊接接头的难易程度不同，选择相对应的合适的

焊接方法、焊接材料、焊接工艺就很重要，所以金属材料的焊接性是一个很重要

的指标。所谓金属材料的焊接性是指在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的

构件，并满足预定服役要求的能力。或者说金属材料的焊接性是指金属材料在一

定的焊接工艺条件下获得完整焊接接头的能力，并且在一定的服役条件下安全运

行的能力。也就是说金属材料的焊接性要具备两种能力：一是要容易获得完整的

焊接接头（外观和内在的质量要合格），说白了就是容易焊接成形，获得符合要

求、优质外观美观、无缺陷的焊接接头的能力了；二是使用性，在一定的工作条

件下（如低温环境、高温环境、动载荷、静载荷、腐蚀环境等）要能够安全使用

不出现问题。

金属材料的焊接性其实是一个相对的概念。对于同一种金属材料当选用不同

的焊接工艺、不同的焊接方法设备、不同的焊接材料时，所表现出来了金属焊接

性差异很大。当焊接结构选定了金属材料时，进而选用适合这种材料焊接成形的

焊接方法和焊接工艺。例如一种金属材料采用现行的焊接方法焊接出来的焊缝效

果不理想，那么随着新的焊接方法的开发和焊接工艺的完善，这种金属材料的焊

接性可能会得到很好的改善。另外，随着新的金属材料的出现以及对焊接结构的

使用和服役条件有更高的要求时，也会带来新的焊接性问题。金属材料的焊接性

不仅与金属材料本身有至关重要的关系，而且还与其他因素密切相关，具体分析

如下。

1.金属材料本身因素

金属材料本身的成分和物理化学性能对金属材料的焊接性的好坏起着决定性

的作用。其中金属材料的化学成分是最主要的影响因素，它决定着热影响区的淬

硬倾向、脆化倾向和产生裂纹的敏感性，同时金属材料的冶金轧制状态、热处理

条件、组织和力学性能也影响着金属材料的焊接性的好坏。如果钢材只是依靠合

金元素来实现固溶强化，一般情况下在焊接过程中最易使焊缝金属、热影响区以

及母材有良好的相匹配性能。如果钢材为较复杂的合金系，并通过热处理、变形

加工等方式实现强化，则不易获得与母材完全匹配的焊缝金属，甚至整个焊接接

头。一般来说，钢材的焊接性将随含碳量增加而恶化，而适当的合金元素含量加

入能提高焊接性，否则合金元素含量过量焊接性将急剧恶化。

2.焊接材料因素

焊接材料和母材熔化之后共同形成焊缝，焊接材料和母材在熔池发生一系列

的冶金反应，决定着焊缝金属的成分、组织、性能和焊接缺陷的形成，所以焊接

材料对金属材料的焊接性起着极其重要的作用，不容忽视。对于不同的金属材料

选择相对应的能形成良好焊接接头的焊接材料，不同的焊接方法选择的焊接材料

不同。在选择焊接材料时要和母材金属相匹配，否则不仅不能获得完整的优质的

焊接接头，还会引起焊接缺陷的产生和组织性能的变化，使金属材料的工艺焊接

性变差。

3.结构设计因素

结构设计形式包括焊接结构设计形式和焊接接头的设计形式。结构方面有结

构形状、尺寸、钢材的厚度、受力状态等，焊接接头的设计形式有接头形式、坡

口形式、焊缝布置等，这些设计都影响着焊接接头的力学性能和受力状态。板厚

不同、接头形式不同其热传导方向和传递速度不同，对熔池金属的结晶方向和晶

粒长大的速度产生影响，从而影响焊接接头的力学性能。结构的形状、板的厚度、

焊缝的布置决定接头的刚度和拘束度，对焊接接头的应力状态产生一定的影响。

焊接接头的结晶形态不良，有严重的应力集中和较大的焊接应力极有可能造成焊

接裂纹的产生。

在焊接接头设计时要应使接头处的应力处于较小的状态，能够自由收缩，这

样有利于减小应力集中和防止焊接裂纹。另外，要尽量避免接头处截面突变、余

高过高、交叉焊缝等，这样对减小焊接接头的应力集中有利和防止产生焊接裂纹。

对于体积和重量有要求的焊接结构，在设计时应尽量选择比强度较高的金属材料，

从而达到缩小体积、减轻结构产品重量的目的。对体积和重量无特殊要求的焊接

结构，尽量选用强度等级较高的材料，从而可以减轻焊接结构的重量，同时可以

节约母材和焊材，避免大型结构吊装和运输上的困难，并且能够提高焊接结构的

承载能力。