焊接材料的选择

冲压金属材料的优先选择

一． 表述

冲压金属材料：冲压而所耗用金属材料（主要包括铜焊、塞雷县、銲接、为保护液体、阴极、硫化剂等）的别名。

铜焊：覆有药皮的供静电焊用的熔融阴极。

塞雷县：冲压时做为充填合金，或与此同时用以极性的合金丝。

銲接：冲压时，能熔融逐步形成电炉（有的是也有液体），对熔融合金起为保护和机械设备制造促进作用的一类片状化学物质。

为保护液体：冲压操作过程中用作为保护合金熔滴、冲压硝酸锶和冲压区低温合金，避免外间有毒液体步入冲压区的液体。

阴极：THF1时，借以传极性流并使充填金属材料和助焊剂熔融或这类也做为充填金属材料而熔融的合金丝（塞雷县、铜焊）、棒（Meyssac、钨棒）、管、板等。阻抗焊时，指借以传极性路和传达阻力的合金极。

硫化剂：spinning时借以除去冲压操作过程中逐步形成的氟化物、明显改善硝酸锶的润湿性的粉末状化学物质。

冲压金属材料换用的通常准则

1. 铜焊

对铜焊的基本上明确要求：

（1） 铜焊的熔敷合金应具备较好的机械设备性能

（2） 铜焊的熔敷合金应具备明确规定的成份，以确保其操纵性的明确要求

（3） 铜焊应具备较好的工艺性能

（4） 明确要求铜焊具备较好的抗导管、抗裂缝潜能

（5） 铜焊应具备较好的外形（角质）产品质量

铜焊的共同组成：

铜焊由焊芯和药皮两部份共同组成。铜焊中被药手提包覆的合金芯是焊芯，其主要就促进作用是极性，在铜焊下部逐步形成静电，与此同时焊芯靠静电热熔融后，加热逐步形成具备很大成份的熔敷合金。铜焊纳扎雷在焊芯表层上的油漆称作药皮。其主要就促进作用是机械设备为保护促进作用、机械设备制造处置促进作用和明显改善冲压工艺性能。

铜焊的进行分类：

按电炉的碱度分为酸性铜焊和碱性铜焊；按药皮的主要就成份分为钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型；按用途进行分类分为结构钢铜焊（J）、钼及铬钼耐热钢铜焊（R）、不锈钢铜焊（铬不锈钢G,铬镍不锈钢A）、堆焊铜焊（D）、低温铜焊（W）、铸铁铜焊（Z）、镍及镍合金铜焊（Ni）、铜及铜合金铜焊（T）、铝及铝合金铜焊（L）、特殊用途铜焊（Ts）。

铜焊的型号和牌号：

铜焊的牌号应主要包括以下含义：铜焊、铜焊类别、铜焊特点（如熔敷合金的抗拉强度、使用温度、焊芯合金类型、熔敷合金化学共同组成类型等）、药皮类型及冲压电源。

根据GB/T 5117-1995《碳钢铜焊》和GB/T 5118-1995《的合金钢铜焊》的明确规定，铜焊型号的主体结构由字母E和四位数字共同组成，其结构和含义如下：

E X1X2X3X4 E：表示铜焊

X1X2：铜焊系列，即熔敷合金抗拉强度最小值

X3：铜焊的冲压位置

X4：铜焊药皮类型及冲压电源种类

例如：E 5015 E:铜焊

50：熔敷合金抗拉强度σb≥409Mpa

1：全位置（0、1全位置；2平焊及平角焊；4：平焊、立焊、仰焊、立向下焊仅对碳钢铜焊适用）

低合金钢铜焊：

E X1X2 X3 X4-□-□

E：铜焊

X1X2：熔敷合金抗拉强度最小值

X3：铜焊的冲压位置（0、1全位置；2用作平焊及平角焊）

X4：冲压电流种类及药皮类型以数字表示

□1：熔敷合金成份进行分类代号，以字母表示

□2：附加成份，以化学元素符号表示

不锈钢铜焊：

E 308L-16

E:表示铜焊

308L：熔敷合金的成份，L表示超低碳，

308表示铜焊熔敷合金成份类型

其他种类铜焊不再赘述。

2．塞雷县

对塞雷县的基本上明确要求：

塞雷县在冲压操作过程中起传极性流、充填合金、过渡合金的促进作用，自为保护药芯塞雷县在冲压操作过程中还起为保护或脱氧和去氮促进作用。因此，明确要求塞雷县要具备明确要求的成份，机械设备性能，而且还应对其尺寸和表层产品质量提出明确的技术明确要求。

塞雷县的进行分类：

按结构形式分为药芯塞雷县和实芯塞雷县，药芯塞雷县按结构和填料的不同又分为好多种类型；按钢种分为低碳钢塞雷县、低合金钢塞雷县（高强度钢用塞雷县、Cr-Mo耐热钢塞雷县、低温钢用塞雷县）、不锈钢塞雷县、硬质合金堆焊塞雷县、铜及铜合金塞雷县、铝及铝合金塞雷县、铸铁塞雷县等；按冲压方法分为埋弧焊塞雷县、电渣焊塞雷县、CO2液体为保护焊塞雷县、氩弧焊塞雷县、（TIG焊用塞雷县、MIG焊用塞雷县、MAG焊用塞雷县）、自为保护焊塞雷县、堆焊塞雷县、spinning塞雷县。

塞雷县的型号或牌号

（1）冲压用碳钢低合金钢不锈钢塞雷县

除GB/T8110-95外，塞雷县的型号或牌号均以字母H表示塞雷县，气牌号的编制方法为：以字母H表示塞雷县；H之后的一位或两位数字表示含碳量（平均约数）；化学元素符号及其后的数字表示该元素的大约产品质量分数，当主要就合金元素的产品质量分数≤1％时，可省略数字只标记元素符号；塞雷县牌号尾部标有A或E时，表示为优质品或高级优质品，表明有更低的S、P等杂质含量。

例如：H08Mn2SiA

H:塞雷县 08：含碳量，产品质量分数约0.08％

Mn2:含Mn量产品质量分数约2％ Si:含Si量产品质量分数为≤1％

A：优质品，S、P的产品质量分数约≤0.03％

（2）液体为保护焊用碳钢、低合金钢塞雷县

根据GB/T8110-95明确规定，塞雷县型号的表示方法为ERXX-X：字母ER表示塞雷县，ER后面的两位数字表示熔敷合金的最低抗拉强度，－后面的字母或数字，表示塞雷县成份的进行分类代号。还附加其他成份时，可直接用元素符号表示，并以短划－与前面数字分开。

例如：ER55-B2-Mn

ER：塞雷县 55：熔敷合金抗拉强度最小值为550Mpa

B2：塞雷县成份进行分类代号 Mn：表示塞雷县中含有Mn元素

2. 銲接

对銲接的基本上明确要求：

（1） 具备较好的机械设备制造性能

（2） 具备较好的冲压工艺性能

（3） 具备较低的含水量和较好的抗潮性

（4） 銲接中机械设备夹杂物的产品质量分数不应大于0.3％

（5） 銲接应具备较低的S、P含量，S≤0.06％；≤0.08％

（6） 銲接应有很大的颗粒度，普通的8-40目，细粒度为14-60目

（7） 电渣焊銲接，为了得到较好的冲压接头，对銲接有如下明确要求

电炉的极性率应在合适的范围内；电炉的粘度应适宜；控制銲接的蒸发温度。

另外，銲接还应具备较好的脱渣性、抗裂性和抗导管潜能。

銲接的进行分类：

銲接常分为熔炼型銲接和非熔炼型銲接（粘结銲接、烧结銲接）等。

例如：HJ431

HJ:埋弧焊及电渣焊用熔炼銲接

4：銲接类型为高锰

3：銲接类型为高硅低氟

1：牌号编号，相同类型中的不同编号，按0，1…9排列

二．冲压金属材料的优先选择

为得到高产品质量的冲压接头，首先要合理优先选择冲压金属材料。

1.满足冲压接头操纵性的明确要求

主要包括常温、低温短时强度、弯曲性能、冲击韧性、硬度、成份等，以及一些技术标准和设计图纸中对接头性能的特殊明确要求，诸如持久强度、蠕变极限、低温抗氧化性能、抗腐蚀性能等。

2.冲压接头制造工艺性能和冲压工艺性能的明确要求

经冲压共同组成的构件，在制造操作过程中不可避免要进行各种成型和切削加工，例如，冲压、卷、弯、车、刨等加工工序，这就明确要求冲压接头具备很大的塑性变形潜能和切削性能、低温综合性能等。冲压工艺则根据助焊剂的冲压性差异，明确要求冲压金属材料的工艺性能较好，并具备相应的抗裂缝等缺陷的潜能。

3.合理的经济性

在满足上述各种操纵性、制造性能的最低明确要求的与此同时，应优先选择价格便宜的冲压金属材料，以降低制造成本，提高经济效益。例如，重要部件的低碳钢铜焊静电焊时，应优先换用碱性药皮铜焊，因为碱性铜焊脱氧、脱硫充分，且氢含量低，具备较好的焊缝合金抗裂性能及冲击韧性。而对于一些非重要部件，可换用酸性铜焊，因为酸性铜焊既具备较好的工艺性，又满足非重要部件的性能明确要求，而且价格便宜，可降低制造成本。

三． 素钢、低合金钢冲压金属材料的优先选择

(1) 等强性准则

冲压接头做为部件的一部份，其焊缝抗拉强度应不小于助焊剂标准抗拉强度明确规定值的下限。与此同时，应注意冲压金属材料熔敷合金的抗拉强度不能高于助焊剂抗拉强度太多，否则将导致焊缝塑性降低，硬度增大，不利于随后的制造成型。

优先选择低温运行下冲压接头的冲压金属材料时，也应考虑其低温短时抗拉强度或持久强度不低于助焊剂的对应值。

通常碳素钢和普通低合金钢冲压时，优先选择冲压金属材料主要就考虑冲压金属材料的抗拉强度，可不考虑熔敷合金的成份与助焊剂匹配；但Cr-Mo耐热钢金属材料冲压时，优先选择冲压金属材料不仅要考虑熔敷合金的成份与助焊剂匹配，还应考虑合金元素的匹配，以确保冲压接头的综合性能与助焊剂一致。

在特殊情况下部件按金属材料的屈服强度计算许用应力进行设计时，就必须以屈服强度的等强性为重要考虑因素。

(2) 等韧性准则

优先选择冲压金属材料时，应确保焊缝的冲击韧性满足有关标准的明确要求。由于部件的运行工况不同，在运行中常常会由于韧性不足而产生脆性破坏，尤其是低温工作的部件或高强厚壁部件更容易发生脆性破坏。所以，有关标准对冲压接头的冲击韧性指标都提出明确明确要求。然而标准不同对接头冲击韧性的明确要求也各不相同。《蒸汽锅炉安全监察规程》中明确规定，冲压接头的冲击韧性，不得低于助焊剂冲击韧性明确规定值的下限，当助焊剂没有冲击韧性明确要求时，则不得低于27J。GB 150《钢制阻力容器》中明确规定，接头冲击韧性值明确要求按钢材最低抗拉强度而确定。对于碳素钢和低合金钢其接头最低冲击韧性明确要求见表3-40。

低温容器其冲击韧性值应不低于助焊剂的明确规定值下限，而ASME法规Ⅷ-1则根据金属材料的强度级别、厚度、工作温度、设计应力与许用应力之比的值，来确定接头是否要确保冲击韧性性能。如果接头有冲击韧性明确要求，则又根据金属材料的强度级别和厚度明确规定冲击韧性的最低确保值。

(3) 考虑制造工艺的明确要求和影响

部件在冲压以后，往往还要经过各种成型加工工序，诸如卷、压、弯、校等工艺，因此，冲压接头和助焊剂都要具备很大加工变形潜能，其中最主要就的冷变形潜能，衡量其方法为接头的弯曲试验

四．奥氏体不锈钢的冲压金属材料优先选择

冲压金属材料与助焊剂等强性准则对奥氏体不锈钢并不完全适用。奥氏体不锈钢如用作耐蚀工况，对强度无具体明确要求，主要就考虑焊缝的抗腐蚀性能。如用作低温高压工况，短时工作则明确要求具备很大的低温短时强度，长期工作则要确保焊缝合金有足够的持久强度和蠕变极限，例如：SA213-TP304H管子用作低温高压工况，静电焊时，则需换用含碳量较高的E308H铜焊。

a) 考虑熔敷合金的成份

奥氏体不锈钢冲压，优先选择冲压金属材料时，更主要就的是考虑熔敷合金的成份应与助焊剂成份相当，只要冲压金属材料的熔覆合金的成份与助焊剂相当，此焊缝合金的操纵性就能与助焊剂相当，主要包括机械设备性能、抗蚀性能等，此外，还要特别注意制造技术条件或图纸对抗腐蚀性能的特殊明确要求。为避免冲压操作过程中产生晶间裂缝，最好换用低碳（超低碳），含Ti、Nb的不锈钢冲压金属材料。铜焊药皮中或銲接中，如SO2含量过高，就不适用作含镍高的奥氏体钢的冲压。为避免焊缝热裂缝（凝固裂缝），应控制P、S、Sb、Sn杂质的含量，尽可能避免焊缝合金生成单相奥氏体组织。

b) 考虑焊缝中的铁素体含量

尽管许多资料介绍，奥氏体不锈钢焊缝中的铁素体含量对降低焊缝合金裂缝倾向有利，但是生产应用中大量的纯奥氏体焊缝合金已使用多年，而且接头运行也较好。另外，在某些介质中适当的铁素体含量对耐蚀性有利，但是对低温工况下焊缝合金的冲击韧性有毒。综合考虑，通常奥氏体不锈钢中的铁素体含量为4-12％为适宜，因为5％的铁素体含量就可获得满意的抗晶间腐蚀性。

c) 考虑冲压方法的影响

优先选择奥氏体不锈钢冲压金属材料时，应注意冲压方法对熔敷合金成份的影响。钨极氩弧焊对焊缝合金成份变化的影响最小，未受稀释的焊缝合金中除C、N外，其它变化不大，其中C损失最大，含C量为0.06％的塞雷县，氩弧焊未受稀释的熔敷合金中含C量为0.04％，而焊缝合金中N的含量则增加0.02％左右。熔融极液体为保护焊Mn、Si、Cr、Ni、Mo含量可能发生轻微变化，而C的损失仅为氩弧焊的1／4，而N的含量增加较多，冲压工艺不同则增加量不同，最高可达0.15％。在铜焊静电焊和埋弧焊时，焊缝合金的合金元素受药皮、銲接与焊芯、塞雷县共同影响，尤其那些通过药皮或銲接进行合金元素过渡的冲压金属材料，无法用焊芯、塞雷县的成份估算焊缝合金的化学。当然通过焊缝合金中的合金含量可估算出焊缝中铁素体含量，但是这种估算值与实际值有很大偏差，因为冲压操作过程的加热速度也影响铁素体含量，一致认为如果焊缝合金中合金元素含量完全相同，冲压方法不同，则铁素体含量也不相同。以带极堆焊最高，依次是埋弧焊、铜焊静电焊、CO2气保焊、MAG焊、MIG焊、氩弧焊焊缝铁素体含量最低。但即使同样的带极堆焊，不同部位焊缝铁素体含量也不相同。在测量中发现，收弧和起弧处铁素体含量比中见段低2-3％左右。随着不锈钢金属材料和冲压金属材料的标准化，使奥氏体不锈钢焊材优先选择变得简单，可以通过不锈钢的牌号优先选择对应冲压金属材料牌号，例如：SA-240-316不锈钢冲压时可直接优先选择E316铜焊。

五．锈钢冲压金属材料的优先选择

马氏体不锈钢冲压时最好采用与助焊剂同质的冲压金属材料，例如，1Cr13钢冲压时应优先选择E410系列的冲压金属材料，铜焊静电焊焊材牌号为G217。但是普通的1Cr13对应的冲压金属材料，其焊缝合金组织为粗大的马氏体与铁素体，该组织硬而脆，易逐步形成裂缝，而且焊件必须预热250-350℃，为明显改善性能要限制冲压金属材料中S、P含量和控制Si含量（≤0.30％），并降低C含量，增加少量的Ti、Al、Ni来细化晶粒，降低淬硬性，有资料表明，冲压金属材料中增加Nb含量（达0.8％左右），可获得单相铁素体组织。在CO2液体为保护焊时，塞雷县要增加Ti、Mn元素含量，已达到脱氧目的。

马氏体不锈钢也可采用奥氏体不锈钢冲压金属材料，此时必须考虑助焊剂稀释对焊缝合金成份的影响，通过适当的Cr、Ni含量，避免在焊缝合金中逐步形成马氏体组织，例如铜焊静电焊时，采用A312（E309Mo）铜焊冲压1Cr13马氏体钢。

六．素体不锈钢冲压金属材料的优先选择

铁素体不锈钢通常也采用与助焊剂同质的冲压金属材料，但是焊缝的铁素体组织粗大而且韧性很差，可以通过冲压金属材料中增加Nb含量来明显改善钢化铁素体组织，与此同时，通过热处置来明显改善焊缝合金的韧性。

七． 种异材钢的冲压金属材料的优先选择

低碳钢与低合金钢之间的冲压以及不同材质的低合金钢之间的冲压属于同种异材钢的冲压。这类钢之间的冲压，可按低档材质，及强度级别或合金元素含量低的材质优先选择冲压金属材料。优先选择低档金属材料比高档金属材料冲压性能好，价格也较为便宜，有利于降低制造成本。

1. 冲压金属材料的表述，主要包括哪些金属材料？

答：冲压而所耗用金属材料的别名。

冲压金属材料主要包括铜焊、塞雷县、銲接、为保护液体、阴极、溶剂等。

2．碳素钢、低合金钢冲压金属材料的优先选择准则是什么？

答：1）等强性准则

2）等韧性准则

3）考虑制造工艺的明确要求和影响

3．通常情况下低碳钢和低合金钢的冲压，冲压金属材料按低档金属材料选还是按高档金属材料优先选择焊材？20g与DIWA353铜焊静电焊时，换用什么铜焊？

答：按照低档材质优先选择焊材。

优先选择J507铜焊。（GB E5015或AWS E7015都可以）

4．GB E5515-B2中E代表什么意义？55代表什么意义？看到这个牌号你能说出它是冲压什么钢材用的吗？

答：E代表铜焊

55代表熔敷合金抗拉强度最小值为540Mp。

用作冲压Cr-Mo耐热钢用的。也可以答13CrMo44、15CrMo、15CrMoR、15CrMog、SA-335P12、SA213T12、SA213T11、SA387Gr12CL1、SA387Gr11CL1、SA387Gr11CL2等。

5.H08Mn2SiA中，H、08、Mn2、Si、A分别代表什么意义？

答：H代表塞雷县

08表示含C量约为0.08％

Mn2表示含Mn量约为2％

Si表示含Si量为≤1％

A表示优质品

6．GB E5015 与 AWS 5.1 E7015中，50和70代表什么意义？

答：50代表熔敷合金抗拉强度最小值为490Mpa

70代表熔敷合金抗拉强度最小值为70ksi即485Mpa