胡鑫

摘 要 文章首先介紹了焊接的定義以及常見的焊接方法，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)合起來從而實(shí)現(xiàn)二者永久性連接的工藝過程。

（二）常見焊接方法

常見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)致開裂問題。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

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、焊縫敏感性過高、熱裂紋效應(yīng)等問題，在實(shí)際焊接過程中，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）