焊劑和焊絲的選用與配合

焊劑和焊絲的正確選用及二者之間的合理配合是獲得高質量焊縫的關鍵，也是埋弧焊工藝過程的重要環節。埋弧焊主要依據被焊材料的類別和焊接接頭的性能要求來選配焊劑和焊絲。1)在焊接低碳鋼和強度較低的合金鋼時，選配焊劑和焊絲時按照等強原則，使焊縫強度達到與母材等強度，同時還要滿足其他力學性能指標要求。例如可選用高錳高硅焊劑（如HJ430，HJ431，HJ433，HJ434）與低碳鋼焊絲(如H08A)或含錳的焊絲(如H08Mn，H08MnA)相配合。2)焊接低合金高強度鋼時，提高焊縫的塑性和韌性。例如可以選用低錳中硅型或中錳中硅型焊劑與相應的合金鋼焊絲配合。3)焊接奧氏體或鐵素體高合金鋼時，主要是保證焊縫的化學成分與母材相近，使焊縫具有與母材相匹配的特殊性能，同時滿足力掌性能和抗裂性能等方面的要求。一般選用堿度較高的中硅或低硅型熔煉焊劑與相應的高合金鋼焊絲素的燒損及摻加較多的合金元素。如果沒有合金成分較高的焊絲，有時配合專用的黏結焊劑或燒結焊劑進行焊接，使所需的合金元素從焊劑中過渡到金屬熔池，達到焊縫的化學成分和性能的要求。4)焊接耐熱鋼、低溫鋼和耐蝕鋼時，除了遵循等強原則外，還要使焊縫具有與母材相同或相近的特殊性能（如耐熱性、耐低溫性和耐蝕性），可選用中硅型或低硅型焊劑配合相應的合金鋼焊絲。在進行埋弧焊防飛濺劑與焊絲的選配時，除了考慮上述兒方面因素外，還應該考慮埋弧焊的稀釋率高、熱輸入高和焊接速度快等工藝特點的影響。埋弧焊的冶金過程是指熔融金屬、液態熔渣及電弧氣氛之間在高溫下發生的復雜的冶金反應，主要包括氧化反應、還原反應和焊縫的脫氧、脫硫、脫磷、除氫及焊縫金屬的合金化等過程。焊接的冶金過程不僅影響焊縫的成分、組織和性能，而且也響焊接工藝性能和焊接缺陷的形成。盡管埋弧焊的冶金過程與焊條電弧焊基本相似，但由于其焊接方法的獨特性，仍具有本身的冶金特點：1．空氣不易侵入焊接區埋弧焊時，焊劑在電弧熱的作用下熔化，金屬蒸氣、焊劑蒸氣在電弧區形成一個空腔，有效地隔絕外界宅氣。以低碳鋼的焊接為例，采用埋弧焊時焊縫巾的含氮量為0.002%～0.007%，而采用焊條電弧焊時焊縫中的含氮量為0.02%—0. 03%，2．冶金反應充分埋弧焊時，焊接熱輸入大，且形成的空腔可以減緩散熱，使得金屬處于液態的時間比焊條電弧焊長幾倍，所以熔融金屬、液態熔渣及電弧氣氛之間的化學冶金反應更充分，有利于獲得理想的焊縫成分、組織和性能，而且反應過程中產生的氣體、夾渣易逸出，有利于減少氣孔、夾雜等焊接缺陷。3．焊縫金屬的合金成分易于控制在母材一定的情況下，焊縫的化學成分主要受兩方面因素的影響：一是焊接材料，即焊絲和焊劑，決定焊縫的合金系統；二是焊接參數。當焊接參數變化時，一方面要影響熔合比，使母材熔入量發生變化，進而影響焊縫的化學成分；另一方面影響焊劑的熔化率，影響化學冶金反應進行的程度，從而使焊縫的化學成分受到影響。由于埋弧焊時的焊接參數穩定，因此當焊接材料、母材和焊接參數確定后，焊縫的化學成分波動較小。4．焊縫金屬的組織易粗化由于埋弧焊采用的焊接電流大，焊接熱輸入大，使得金屬熔池的體積較大，此外金屬蒸氣、焊劑蒸氣在電弧區形成的空腔可以阻止熱量散失，所以金屬熔池的冷卻速度較小，使得埋弧焊焊縫金屬的晶粒較粗大。因此，為了獲得更好的焊縫金屬性能，工業上常常將微量Ti，B等合金元素添加到焊接材料中，使其滲入到焊縫金屬中來抑制金相組織粗化。本文參考《焊接工藝》一書。