第二章 焊接材料 1
第二章
焊接材料
第二章 焊接材料 2
我国焊接材料生产
和消耗的概况
及
存在的主要问题
第二章 焊接材料 3
?ò ?ò ?ó ?? ?ê 1· ?ó 2? à? 2ò à? í3 ?? ±í ￡¨ í? ?? ￡??ò ?ò ?ó ?? ?ê 1· ?ó 2? à? 2ò à? í3 ?? í ￡ í? ?? ￡?
年
份
焊
条
实芯
焊丝
药芯
焊丝
埋弧
焊丝
年总
产量
自动化率
（ %）
1995 55.0
（ 87%）
5.6 0.05 2.3 62.95 20%
1997 72.5
（ 89%）
5.6 0.10 3.55 81.40 19%
1998 87.0
(86%)
7.0
0.4
0.30
0.99
5.0 99.40
100.8
20%
21.6%
1999 ~90(84%) ~100.55 0.300.95 5.0 105.3106.8 23%25.8%
2000 ~90
(82%)
~11
0.65
0.40
1.1
6.0 107.4
109.2
25%
30.8%
第二章 焊接材料 4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 61995 1996 1997 1998 1999 2000
?ê
í? ??
1· ìó
1· ??
我国近五年焊条和各种焊丝产量统计图
第二章 焊接材料 5
C O 2 1· ??
51% 51%
1· ìó
ò? D? 1· ??
á? o? 1· ??
353t/24691t=0.0143
1·
?ó
3?
?ˉ
oˉ
áê
78%
73家特大、大、中型工厂耗用焊材的比例
第二章 焊接材料 6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3ì× ′? ′? Dí ?D Dí
%
?? òμ ?′ Dí ó? C O 2 1· ?? ó? à? ?× ?μ
CO2焊丝用量 /CO2焊丝 +焊条总重量
第二章 焊接材料 7
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
%
??
3μ
à?
?t
?ˉ
3°
??
?¤
3ì
oò
Dμ
òo
°?
oò
Dμ
ìò
á2
3μ
à?
?×
Dí
oò
Dμ
?ì
′?
??
áˉ
?e
êò
?μ
??
2o í? D òμ ?D 1· ?? ó? à? ±è ?y
￡¨C O 2 1· ?? ó? à? / C O 2 1· ?? + 1· ìó 3ü ?× à? ￡?
第二章 焊接材料 8
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
?ê
2ò
à?
￡¨
í?
??
/
%
￡?
73 7976 82 85 88 91 94 97
3ü 2ò à?
1· ìó %
êμ D? 1· ?? %
á? o? 1· ?? %
ò? D? 1· ?? %
è? ±? 25 ?ê ?′ 1· ?ó 2? à? 3ü 2ò à? ?° ·e ? 2? à? ?? ?? ±è ?y í3 ?? í?
0.99;
0.97;
1.05;
1.05;
0.98;
第二章 焊接材料 9
0
50000
100000
150000
200000
250000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
91
1· ìó
á? o? 1· ??
ò? D? 1· ??
êμ D? 1· ??
1· ?à
T I G ??
92 93 94 95 96 97 98 99
40.25
42.29
36.47
35.54
32.36
35.54
35.15
36.16
31.88
28.69
￡¨ ?? ￡?
90
日本近 10年焊接材料总产量及各种材料的产量统计图
第二章 焊接材料 10
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
?μ àD 6
?μ àD 5
?μ àD 4
?μ àD 3
?μ àD 2
?μ àD 1
1· ?à
á? o?
1· ??
1· ìó
êμ D?
1· ??
T I G ??
ò? D?
1· ??
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 ?ê
日本近 10年焊接材料种类分布百分数统计图
第二章 焊接材料 11
第一节 焊条
第二节 焊剂
第三节 焊丝
第二章 焊接材料
第二章 焊接材料 12
重点内容
1、焊条分类及制备
2、焊条、焊剂及焊丝的型号和牌号
3、典型焊条的冶金性能
4、焊剂的性能用途
5、气保焊丝和药芯焊丝
第二章 焊接材料 13
§ 2-1 焊条
第二章 焊接材料 14
一．焊条分类
１,焊条用途分,
1、结构钢焊条 2、铜和铬钼耐热钢焊条
3,不锈钢焊条 4,堆焊焊条
5,低温钢焊条块分割 6,铸铁焊条
7,镍及镍合金焊条 8,铜及铜合金焊条
9,铝及铝合多焊条 10,特殊用途焊条
第二章 焊接材料 15
(二 )按焊接熔渣的碱度分
(三 )按焊条药皮的类型
氧化钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧
化铁型、纤维素型、低氢型等
1、酸性焊条
2、碱 性焊条
第二章 焊接材料 16
二、焊条的型号与牌号
1、焊条的牌号
以结构钢为例：牌号,编制法。结 XXX,
结为结构钢焊条,第 3个数字,代表药皮
类型,焊接电流要求,第 1,2数,代表焊
缝金属抗拉强度 。
第二章 焊接材料 17
J 507 焊条为例
J 5 0 7
低氢型药皮、直流
焊缝金属抗拉强
度不低于 490MPa
结构钢焊条
第二章 焊接材料 18
2、焊条的型号
焊条的型号是按国家有关标准与国
际标准确定的 。 以结构钢为例, 型
号编制法为字母, E” 表示焊条, 第
一, 二位表示熔敷金属最小抗拉强
度, 第三位数字表示焊条的焊接位
置, 第三, 四位数字表示焊接电流
种类及药皮类型 。
第二章 焊接材料 19
完整的焊条型号举例如下：
E 4 3 1 5
表示焊条药皮为低氢钠型
，并可采用直流反接焊接
表示焊条适用于全位
置焊接
表示熔敷金属抗拉强度
的最小值
表示焊条
第二章 焊接材料 20
三、焊条的组成
作用,导电、填充金属、
焊芯材料有选择性,用量最多的是 H08、
H08A，还有 H08E。
2,药皮
１,焊芯 — 焊丝
作用,①机械保护作用
②冶金处理作用
③工艺性能良好
?
第二章 焊接材料 21
药 皮 组 成
① 稳弧剂,改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定
性，原材料为易电离或电离势低的物质。如：
K2CO3,CaCO3大理石、长石、钾水玻璃
②造渣剂,造成具有一定物理性能、化学性能的
熔渣，起到保护作用和改善焊缝成型。
如：钛铁矿、金红石、萤石、长石等。
③ 造气剂,造气保护,有机物、碳酸盐,有机物如
：木粉、淀粉、析出气体 CO,H，碳酸盐析出气
体 CO2，高温时产生 CO。
第二章 焊接材料 22
④ 脱氧剂,降低药皮中或熔渣的氧化性和脱除金属
中的氧。铁合金：锰铁、钛铁、硅铁,Re等。
⑤合金剂,使焊缝补偿烧损和获得必要的合金成分
。合金、纯金属、一般 Mn-Fe,Si-Fe要纯化发醇
加５％高锰酸钾纯化,
⑥ 粘结剂,将涂料牢固的粘在焊芯上，参加冶金
反应，如钠水玻璃、钾水玻璃与钠水玻璃混合。
⑦增塑性,便于用机器压制焊条，额外加入一些能
改善涂料塑性或滑润性物质。如云母、白泥、滑
石等。
第二章 焊接材料 23
三、焊条的工艺性能
1.焊接电弧的弧定性 (稳弧性 )
影响因素：焊条药皮成份,电源的特性,焊接
规范等,药皮成份的影响,
若药皮中含低电离势元素,U↓ 稳弧性 ↑
某些元素的电离势
元素 K Na Ba Ca Ti Mn Fe Si C H O F CO2
电离势 4.32 5.12 5.16 6.08 6.81 7.40 7.83 7.94 11.22 13.53 13.56 18.6 14.3
第二章 焊接材料 24
碱性焊条,结 507,低氢型,电弧稳定性不好
原因,药皮中含萤石较多,CaF2氟电离势高
18.6伏,与电子亲和力大,夺取电弧中的电子,
形成负离子,恶化电弧的稳定性。
结 506加入了低电离势物质,K.,Na则可用交,
直流,但 K,Na与 F的亲和力大,KF,NaF有毒,
酸性焊条,SiO2,TiO2,CaO、云母、长石中
含 K2O,Na2O等，稳弧性好。
第二章 焊接材料 25
判定稳弧性,
①测最大的燃烧电弧长度 Lmax
Lmax↑ 稳 ↑ 断弧长度越大,稳弧性越好,
② 示波器,观察电流,电弧电压波形的变化
情况
第二章 焊接材料 26
控制低氢型焊条稳弧性方法,
a)CaCO3/CaF2比例控制并加入 K1.6～ 2.5,K2CO3
K<1.5钾,钠水玻璃
b)添加 10～ 20%纯铁粉和少量 Al-Mg合金粉,
c)用 MgF2代 CaF2不仅提高稳弧性,还可改善焊缝
成型和脱渣,
d)加入少量 CsCO3(0.1～ 1.0%)铯电离势比 K小,
还可加石墨 0.5～ 3.0%，熔点低，套筒长度
第二章 焊接材料 27
2.表面成型
操作技术有关,取决熔渣熔点,粘度与表
面张力,还与熔渣的物理性质有关,
1）熔渣的熔点
2）熔渣的粘度
3）表面张力
4）熔滴过渡
?
?
第二章 焊接材料 28
T↑η↓η 过高,表面成型不良,易产生气
孔,夹杂,过低,对焊缝敷盖不均匀,保护
作用差,
适中,一般 T1500℃ 渣 η1 ～ 2泊,铁水
η0.019 泊,熔渣的粘度也决定于熔渣的
化学成分,
表面张力
σ↓ 复盖性好，但不能过小,σ↑ 熔渣
易成球型,复盖性不好,
第二章 焊接材料 29
熔渣的表面张力和粘度
材料 温度 ℃ 表面张力 (N/m) 粘度 (泊 )
铁 1575～ 1590 1.0～ 1.2 0.019
碱性渣 1400 左右 0.28～ 0.35 2.0～ 7.0
酸性渣 1400左右 0.35～ 0.40 1.2～ 2.0
熔滴过渡
低氢型焊条粗滴短路过渡,J423,J424以短路过
渡为主,J421,J422以喷射过渡,焊缝成型美观,
第二章 焊接材料 30
3.在各种位置焊接适应性
焊缝位置：
平焊缝、立焊缝、仰焊缝、横焊缝
一般焊条均可进行平焊,但不是所有焊条
均可立、仰、横焊。
立、仰、横焊难点在于,
① 重力作用下焊条熔滴不易向熔池过渡 ;
② 熔池金属和熔渣下流,
第二章 焊接材料 31
解决方法,
1）适当增加电弧吹力,调整药皮熔点和厚度,使焊条端部
产生适当长度的套筒,药皮中加入一定数量造气剂,
2）熔渣的物理性能适应
熔滴的凝固温度
焊条类型 凝固温度 ℃ 凝固温度范围 ℃
纤维素型 1200-1290 90
钛 型 1320-1420 100
钛铁矿型 130-126 130
氧化铁型 1180-1350 170
第二章 焊接材料 32
凝固温度范围窄,粘度表面张力随温度变化,使熔
渣能在较短时间内迅速凝固,才能立、仰横焊,凝
固温度范围 ↑,不易横、仰、立焊,
粘度（ η ）、表面张力（ σ ）
长渣,粘度与表面张力随时间变化而发生缓慢凝
固的渣,
短渣,粘度与表面张力随时间变化而发生快速凝
固的渣,
氧化铁型不适应于横,立,仰焊,长渣凝固温
度范围大,其它种焊条可进行全位置焊接,
第二章 焊接材料 33
4.脱渣性
脱渣性,焊后熔渣从焊缝表面清除的难易程度。
影响因素,
1）熔渣的线膨胀系数
2）熔渣的松脆性
3）熔渣氧化性
?
第二章 焊接材料 34
第二章 焊接材料 35
1)熔渣的膨胀系数和松脆性,
金属与熔渣的膨胀系数相差越大,收缩不同产生内应
力越大,脱渣性好,钛型焊条,脱渣性最好,低氢型焊
条脱渣性最差,
疏松度,指渣中孔隙所占的面积的百分数,
对于角焊缝,深剖口底层焊缝,熔渣夹在钢板之
间,脱渣困难,渣的硫松度影响很大，渣越松脆,越易
脱。钛型焊条疏松度不如氧化铁型及钛铁矿型,在角
焊缝及深剖口中脱渣,以 氧化铁型,钛铁矿型为好,钛
钙型渣松脆 。 CaO是黄白色质松而不脆,CaF２多,色
黑而硬,均不利于脱渣,
第二章 焊接材料 36
2)熔渣氧化性
熔渣氧化性太强,脱渣难。
原因是,
① 氧化性太强,使焊缝表面氧化,生成氧化膜。
FeO晶格结构体心立方，焊缝金属 — Fe体心立方,
② 晶格与 — Fe搭接
③熔渣中尖晶石型化合物 Al2O3,Cr2O3、等形成体
心立方晶格结构的尖晶石型化合物。
④尖晶石化合物与 FeO晶格结合，使之很难脱渣，
FeO膜相当胶粘剂，连接焊缝金属与熔渣。
第二章 焊接材料 37
5.飞溅
飞溅：焊接过程中由熔滴或熔池中飞出的金属颗粒
产生原因,
1）熔池内部气体的熔池中逸出引起
2）熔滴爆炸
3）电弧作用力,
4）短路过渡时,电弧再燃时产生飞溅
?
影响因素,
① 粘度 ↑ 飞溅 ↑ ② I↑ 飞溅 ↑ ③药皮水分 ↑ 飞溅 ↑
④ U↑ 飞溅 ↑ ⑤电源种类,交流飞溅 >直流飞溅
?
第二章 焊接材料 38
６,焊条的熔化速度
1）焊条的熔化速度
焊接过程中,焊条的熔化速度反映着焊
接生产率的高低,也是工艺性能方面的一
个重要指标,
αH=αP(1-ψ)
第二章 焊接材料 39
ⅰ ）药皮成分的影响
药皮成分对电弧电压有影响,电弧电离电位越低,
电弧电压越低,产生热量少 αP小。 U↑ αP ↑
药皮成分对熔滴过渡形态有影响,增多硅酸盐减
少碳酸盐,细化熔滴,使短路过度 U↓,颗粒过渡 U↑,
射流过渡,αP最大,
焊条熔化与药皮的导电性和导热性有关,以 TiO2
为主,渣导热性差,导电性好,电阻热作用,导致 药
皮易于发红,钛型,钛钙型,若药皮中加入发热剂,
氧化铁型加速药皮熔化大,氧化铁型 αP↑.
第二章 焊接材料 40
药皮成分中含有进行放热反应的物质时,加速焊
条熔化 α P ↑,为了提高生成率,铁粉焊条提高
α P ↑
熔敷效率是指熔敷金属量与熔化的填充金属量的
百分比 。例,J422— Fe160表示加纯铁粉熔敷效
率为 160%的 J422.
ⅱ ）电流种类与极性：直流正接,电弧电压和熔
化系数变化很大,此时焊条接阴极,药皮成分对阴
极压降影响较大,药皮成分的改变直接影响着电
弧电压变化,使也发生变化,直流反接,电弧电压
和熔化系数变化最小,交流,处于中间状态,
第二章 焊接材料 41
７、药皮发红问题
指焊条焊列后半段时,由于焊条药皮温升过
高而发红,开裂脱落的现象,JXX1,JXX2导热
性差,导电性好,不锈钢最为严重,
解决办法,
提高电弧能量 ↑,减少熔化时间,
减少电阻热,加入发热剂,促进药皮熔化,
例 JXX4。
第二章 焊接材料 42
8、焊条发尘量
气体的毒性分为两种
一种是细微的蒸发锰产生的毒性,称为 锰中
毒,
另一种是 氟中毒,即当药皮中含有大量莹石
时,在焊接过程中会有 HF气体析出,这种毒气作
用较快,亦有人认为,不是 HF而且 NaF,KF更易
使人中毒致病,
第二章 焊接材料 43
改 善 方 法
１, 减小发尘量
２, 减小尘中致毒物质数量
具体措施,
?
① 减少药皮中萤石的含量
②减小水玻璃
③减少电弧的过热程度,
第二章 焊接材料 44
五、焊条的冶金性能
（一）, 钛钙型焊条 E4303（ J422）
渣系：
酸性焊条,熔渣碱度为 0.76,属于酸性渣，
气渣联合保护,
1、氧化和脱氧反应
1）、铁的氧化,
2）、脱氧
C a OS iOT iO ?? 22
① 锰脱氧
②硅脱氧
③碳的氧化与脱氧
?
第二章 焊接材料 45
铁的氧化,
① 氧直接使铁氧化
② 使铁氧化
③水蒸气使铁氧化
④渣中 氧化物使 Fe氧化
由 还原引起
( F e O )O[ F e ] ?? F eOO ??
2
1Fe
2CO
][[ F e ] 2 F e OCO ??
22 ][H[ F e] HF eOO ??? 气
2SiO
2SiO
F eOSiFeS iO 2][][2)( 2 ???
F e OMnFeM n O ??? ][][)(
第二章 焊接材料 46
2、还原反应
)(2][)(][2 2 M n OSiS iOMn ??? 使焊缝增硅
3、脱硫
S从 0.017%增到 0.019%
FeM n SMnF e S ??? M n SF e OM n OF e S ???
4、脱Ｐ
从 0.019%增到 0.035%
由于渣中 CaO,MnO量少,TiO2,SiO2含量
较高,难以进行脱Ｐ,Ｓ反应,严格限制原
材料含Ｓ,Ｐ量,
第二章 焊接材料 47
5,合金化
锰铁主要是脱氧、脱硫，合金化必需
是另外加入所需元素
6、气孔敏感性
焊皮中加入大量造渣,造气剂,焊后产生
相当数量的熔渣和气体,具有较强的隔绝
空气能力,Ｎ量不多,熔渣氧化 ↑, CO气孔
↑,调整氧化性防止产生两大类气孔 。
7、焊接烟尘
第二章 焊接材料 48
渣系,碱度高达 1.89。
（二）, 低氢焊条
22 S iOC a FC a O ??
1、氧化反应控制,
由于 CaO 强碱性氧化物,主要是钛、硅
锰联合脱氧。
焊接区气氛的氧化性强,熔渣的氧化性
小 ↓
总含氧量为 0.03%.
][O
第二章 焊接材料 49
含氢量少,
原因,a)碱性焊条不加或少加含氢物质
b)氧化性能,↑,↑,↓
c) 去氢作用
含氢量低故抗冷裂纹性能好,
2、对氢的控制,
gmlH 1 0 0/8][ ??
2CaF
2HP2COP 2OP
第二章 焊接材料 50
3、对硫,磷的控制
脱Ｓ效果好,含量高,Ｓ由 0.02%降到 0.011%
脱磷效果较差,Ｐ 0.01%增到 0.021%.
)()(][)( F e OC a SF e SC a O ???
4、烟尘
由于氟中毒，危害较大，是低氢型焊条研究的
重要课题。该类焊条，机械性能比钛钙型焊条好,
尤其韧性好，硫、磷、氧、氢量少，用于焊接重
要结构,各种合金钢。但工艺性能差主要是稳弧
性、脱渣性差，烟尘大。
第二章 焊接材料 51
六,.焊条的设计
（一）设计原则
（二）设计依据
?
（ 1）被焊母材的化学成分与力学性能指标
（ 2）焊件的工作条件
（ 3）施工现场的焊接设备情况
（ 4）电焊条制造的生产工艺条件
第二章 焊接材料 52
（三）设计方法
1.在传统配方基础上的改进与创新
2.计算化学成分配比
3.焊条配方的优化设计法
第二章 焊接材料 53
（四）设计步骤
1.选定焊芯
2.选 定药皮类型、渣系及药皮配方
1）根据被焊金属使用性能，拟定焊缝金属合
金系统
2）根据焊件焊接性，确定焊缝金属化学成分
3）确定焊缝金属合金系统，确定药皮类型、
渣系
4）确定合金剂种类数量，选定药皮原材料
5）通过具体试验进行配方调整
第二章 焊接材料 54
七、焊条的制造
（一）焊芯制备
（二）焊条药皮材料制备
（三）水玻璃的制备
化学式 R 2O.nSiO2,R 2O为碱金属氧化物
1.模数 m
???
%
%
2
2
OR
S iO
m
? -----系数，对于钠水玻璃为 1.032
第二章 焊接材料 55
2.浓度
水玻璃的浓度有两种表示方法
（ 1）波美浓度
（ 2）密度
?
? )1(145
`
?
?Be
`1 4 5
1 4 5
Be?
??
?
`Be
3.粘度
第二章 焊接材料 56
（四）配料、混拌及压涂
（五）焊条烘焙
（六）经过检验，质量合格的焊条
可包装、入库、出厂
本节结束
第二章 焊接材料 57
§ 2-2 焊剂
第二章 焊接材料 58
一, 焊剂的类型
焊剂和焊丝都是埋弧焊，电渣焊时使
用的焊接材料。焊剂相当于焊条药皮，焊
丝相当于焊条药芯。
埋弧焊、电渣焊多用于焊接钢，少数
用于焊接有色金属。
第二章 焊接材料 59
钢用焊剂分类
１, 按制造方法分类
(１ )熔炼焊剂 (２ )非熔炼焊剂
2,按焊剂化学成分分类
(1)按氧化物性质分 (2)按 SiO2含量分
(3)按 MnO含量分 (4)按 CaF2含量分
第二章 焊接材料 60
按 SiO2含量分
a,高硅焊剂：焊剂含 SiO2 >30%
b,中硅焊剂：焊剂含 SiO2 10～ 30％
c,低硅焊剂：焊剂含 SiO2 <10%
第二章 焊接材料 61
按 MnO含量分
a、高锰焊剂：含氧化锰 MnO >30%
b、中锰焊剂：含 MnO 15— 30%
c、低锰焊剂：含 MnO 2— 5%
d、无锰焊剂：不加 MnO,焊剂中
MnO是混入的杂质 MnO <2%
第二章 焊接材料 62
按 CaF2含量分
a、高氟焊剂：含 CaF2 >30%
b、中氟焊剂：含 CaF2 10— 30%
c、低氟焊剂：含 CaF2 <10%
第二章 焊接材料 63
3.按焊剂化学性质分
(1)氧化性焊剂
(2)弱氧化性焊剂
(3)中性焊剂
4.按焊剂颗粒结构分
(1)玻璃状焊剂
(2)结晶状焊剂
(3)浮石状焊剂
第二章 焊接材料 64
二, 焊剂牌号编制方法
1.牌号前加, 焊剂, 两字表示埋弧焊及电
渣焊用熔炼型、烧结型、陶质焊剂 。
2.牌号第一数字表示焊剂中 MnO含量
焊剂１ 33 无锰
焊剂２ 33 低锰
焊剂３ 33 中锰
焊剂４ 33 高锰
焊剂５ 33 陶质型
焊剂６ 33 烧结型
焊剂７ 33 待发展
第二章 焊接材料 65
3.牌号第２位数字表示焊剂中氧化硅、氟
化钙含量
焊剂 3１ 3低硅低氟 焊剂 3２ 3 中硅低氟
焊剂 3３ 3高硅低氟 焊剂 3４ 3 低硅中氟
焊剂 3５ 3中硅中氟 焊剂 3６ 3 高硅中氟
焊剂 3７ 3低硅高氟 焊剂 3８ 3 中硅高氟
焊剂 3９ 3 待发展
第二章 焊接材料 66
4.牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不
同牌号
按０、１、２、３、４、５、６、７、
８、９顺序排列
5.对同一牌号焊剂生产两种粒度时，在细
粒产品后加一个细字。
例如、焊剂４３１表示埋弧焊及电渣焊所用焊
剂，高锰高硅低氟型
第二章 焊接材料 67
三, 焊剂的性能和用途
(一 ).熔炼焊剂
１,高硅焊剂
以硅酸盐为主 >30%,高有通过
焊剂向焊缝里过渡硅作用。
高硅焊剂又可分为高硅高锰焊剂，高硅
中锰焊剂、高硅低焊剂、高硅无锰焊剂
2OSi 2OSi
第二章 焊接材料 68
２,中硅焊剂
含 数量较低,.( ),量较多，碱度
较高属于 弱氧化性焊剂 。
中硅焊剂配合适当焊丝焊接合金结构钢,
弱氧化性中硅焊剂，焊缝金属含Ｈ量高，
抗冷裂纹能力弱。
在中硅焊剂中加相当数量,氧化性 Ｈ
这种焊剂为中硅氧化性焊剂，焊缝金属中
又具有相当高的韧性，用于焊接高强钢。
2OSi OCa OFe MgO
OFe ? ?
第二章 焊接材料 69
焊剂由,,, 组成，
焊剂对基本金属无氧化作用，配
合相应焊丝,焊接高合金钢 如不锈
钢等
３,低硅焊剂
OCa.32OAlMgO 2FCa
第二章 焊接材料 70
(二 ).烧结焊剂
,SJ”系列烧结焊剂是采用硅酸盐、碳酸盐
、金属氧化物、氟化物及铁合金、纯金属等粉
剂按照焊接冶金要求配成不同酸碱度焊剂。
通过成粒，低温干燥和高温烧结等工艺制
成烧结型焊剂。
烧结型焊剂不但具有优良的焊接工艺，最
大的有点是通过焊剂向焊缝金属中渗合金，从
而降低了对焊丝化学成分的成本，是当前世界
上广泛采用的一种新型焊接材料 。
第二章 焊接材料 71
烧结焊剂与熔炼焊剂相比具有下列优、缺点。
１,烧结焊剂中加脱氧剂、脱氧充分、熔炼焊剂中
则不能加脱氧剂。
２,加合金剂、合金化强。
３,抗气孔能力比熔炼焊剂强。
４,对焊接参数变动敏感,会引起焊缝化学成分不
均匀
５,吸湿性大，易增加焊缝含氢量，必须焊前烘干
。
６,生产成本低、节能、生产效率高。
第二章 焊接材料 72
目前有五种类型
???型号 SJ 后三位数表示主要组成
成分分类的代码
SJ 101氟碱型 IIW
SJ 301硅钙型 FB
SJ 401硅锰型 CS
SJ 501铝钛型 MS
SJ 502铝钛型 AR
%502 ???? FCOMM g OOC ana
%602 ??? OSM g OOC ia
%502 ?? OSOM in
%45232 ?? OTOAl i
本节结束
第二章 焊接材料 73
第二章 焊接材料 74
§ 2-3 焊丝
药芯焊丝
第二章 焊接材料 75
一、焊丝的分类
1.按照适用的焊接方法 埋弧焊焊丝,CO2
焊焊丝、钨极氩弧焊焊丝、自保焊焊丝
及电渣焊焊丝
2.按照焊丝的形状结构 实心焊丝、药芯
焊丝及活性焊丝
3.按照适用的金属材料 低碳钢、低合金
钢焊丝、硬质合金堆焊焊丝，以及铝、
铜与铸铁焊丝等
第二章 焊接材料 76
二、焊丝的型号和牌号
（一）焊丝的型号
（二）焊丝的牌号
第二章 焊接材料 77
三、实心焊丝
(一 )埋弧焊用实心焊丝
1.低锰焊丝 含 Mn 0.2%~0.8%
2.中锰焊丝 含 Mn 0.8%~1.5%
3.高锰焊丝 含 Mn 1.5%~2.2%
4.Mn— Mo焊丝 含 Mn 1%以上
第二章 焊接材料 78
(二 )CO2焊实心焊丝
（三）其他用途的实心焊丝
1.电渣焊焊丝
2.氩弧焊焊丝
第二章 焊接材料 79
四、药芯焊丝
（一）药芯焊丝的分类
1.按其外层结构分
2.按其内部填充材料分
3.按照渣的碱度分
第二章 焊接材料 80
(二 )药芯焊丝的特征
1.焊接飞溅小
2.焊缝 成形美观
3.熔敷速度高于实心焊丝
4.可进行全位置焊接
?
第二章 焊接材料 81
第二章 焊接材料 82
第二章 焊接材料 83
第二章 焊接材料 84
本章小节
以焊条为重点内容，在焊接化学冶金
学的基初上分析典型焊条的冶金性能
，讨论焊条的工艺性能用焊条的配方
设计原则及设计程序，对于焊剂及焊
丝也进行简要的介绍，焊丝部分重点
介绍气体保护药芯焊丝。
第二章 焊接材料 85
思考题
1.焊条的工艺性能包括哪些方面?
2.综合分析碱性焊条药皮中 CaF2的作用及
对焊缝的性能的影响。
3.在酸性焊条药皮中，加入碱金属氧化物
和碱土金属氧化物对于溶渣的粘度有何
影响？为什么？
4.试分析低氢型碱性焊条降低发尘量及毒
性的主要途径。
第二章 焊接材料 86
5、试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺
性能、冶金性能和焊缝金属的力学性能
6、低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水
份很敏感？
7.、埋弧焊时如何考虑焊丝与焊剂匹配？
9、药芯焊丝的焊接冶金特点是什么？
第二章 焊接材料 87
本章结束
谢谢观看
第二章
焊接材料
第二章 焊接材料 2
我国焊接材料生产
和消耗的概况
及
存在的主要问题
第二章 焊接材料 3
?ò ?ò ?ó ?? ?ê 1· ?ó 2? à? 2ò à? í3 ?? ±í ￡¨ í? ?? ￡??ò ?ò ?ó ?? ?ê 1· ?ó 2? à? 2ò à? í3 ?? í ￡ í? ?? ￡?
年
份
焊
条
实芯
焊丝
药芯
焊丝
埋弧
焊丝
年总
产量
自动化率
（ %）
1995 55.0
（ 87%）
5.6 0.05 2.3 62.95 20%
1997 72.5
（ 89%）
5.6 0.10 3.55 81.40 19%
1998 87.0
(86%)
7.0
0.4
0.30
0.99
5.0 99.40
100.8
20%
21.6%
1999 ~90(84%) ~100.55 0.300.95 5.0 105.3106.8 23%25.8%
2000 ~90
(82%)
~11
0.65
0.40
1.1
6.0 107.4
109.2
25%
30.8%
第二章 焊接材料 4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 61995 1996 1997 1998 1999 2000
?ê
í? ??
1· ìó
1· ??
我国近五年焊条和各种焊丝产量统计图
第二章 焊接材料 5
C O 2 1· ??
51% 51%
1· ìó
ò? D? 1· ??
á? o? 1· ??
353t/24691t=0.0143
1·
?ó
3?
?ˉ
oˉ
áê
78%
73家特大、大、中型工厂耗用焊材的比例
第二章 焊接材料 6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3ì× ′? ′? Dí ?D Dí
%
?? òμ ?′ Dí ó? C O 2 1· ?? ó? à? ?× ?μ
CO2焊丝用量 /CO2焊丝 +焊条总重量
第二章 焊接材料 7
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
%
??
3μ
à?
?t
?ˉ
3°
??
?¤
3ì
oò
Dμ
òo
°?
oò
Dμ
ìò
á2
3μ
à?
?×
Dí
oò
Dμ
?ì
′?
??
áˉ
?e
êò
?μ
??
2o í? D òμ ?D 1· ?? ó? à? ±è ?y
￡¨C O 2 1· ?? ó? à? / C O 2 1· ?? + 1· ìó 3ü ?× à? ￡?
第二章 焊接材料 8
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
?ê
2ò
à?
￡¨
í?
??
/
%
￡?
73 7976 82 85 88 91 94 97
3ü 2ò à?
1· ìó %
êμ D? 1· ?? %
á? o? 1· ?? %
ò? D? 1· ?? %
è? ±? 25 ?ê ?′ 1· ?ó 2? à? 3ü 2ò à? ?° ·e ? 2? à? ?? ?? ±è ?y í3 ?? í?
0.99;
0.97;
1.05;
1.05;
0.98;
第二章 焊接材料 9
0
50000
100000
150000
200000
250000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
91
1· ìó
á? o? 1· ??
ò? D? 1· ??
êμ D? 1· ??
1· ?à
T I G ??
92 93 94 95 96 97 98 99
40.25
42.29
36.47
35.54
32.36
35.54
35.15
36.16
31.88
28.69
￡¨ ?? ￡?
90
日本近 10年焊接材料总产量及各种材料的产量统计图
第二章 焊接材料 10
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
?μ àD 6
?μ àD 5
?μ àD 4
?μ àD 3
?μ àD 2
?μ àD 1
1· ?à
á? o?
1· ??
1· ìó
êμ D?
1· ??
T I G ??
ò? D?
1· ??
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 ?ê
日本近 10年焊接材料种类分布百分数统计图
第二章 焊接材料 11
第一节 焊条
第二节 焊剂
第三节 焊丝
第二章 焊接材料
第二章 焊接材料 12
重点内容
1、焊条分类及制备
2、焊条、焊剂及焊丝的型号和牌号
3、典型焊条的冶金性能
4、焊剂的性能用途
5、气保焊丝和药芯焊丝
第二章 焊接材料 13
§ 2-1 焊条
第二章 焊接材料 14
一．焊条分类
１,焊条用途分,
1、结构钢焊条 2、铜和铬钼耐热钢焊条
3,不锈钢焊条 4,堆焊焊条
5,低温钢焊条块分割 6,铸铁焊条
7,镍及镍合金焊条 8,铜及铜合金焊条
9,铝及铝合多焊条 10,特殊用途焊条
第二章 焊接材料 15
(二 )按焊接熔渣的碱度分
(三 )按焊条药皮的类型
氧化钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧
化铁型、纤维素型、低氢型等
1、酸性焊条
2、碱 性焊条
第二章 焊接材料 16
二、焊条的型号与牌号
1、焊条的牌号
以结构钢为例：牌号,编制法。结 XXX,
结为结构钢焊条,第 3个数字,代表药皮
类型,焊接电流要求,第 1,2数,代表焊
缝金属抗拉强度 。
第二章 焊接材料 17
J 507 焊条为例
J 5 0 7
低氢型药皮、直流
焊缝金属抗拉强
度不低于 490MPa
结构钢焊条
第二章 焊接材料 18
2、焊条的型号
焊条的型号是按国家有关标准与国
际标准确定的 。 以结构钢为例, 型
号编制法为字母, E” 表示焊条, 第
一, 二位表示熔敷金属最小抗拉强
度, 第三位数字表示焊条的焊接位
置, 第三, 四位数字表示焊接电流
种类及药皮类型 。
第二章 焊接材料 19
完整的焊条型号举例如下：
E 4 3 1 5
表示焊条药皮为低氢钠型
，并可采用直流反接焊接
表示焊条适用于全位
置焊接
表示熔敷金属抗拉强度
的最小值
表示焊条
第二章 焊接材料 20
三、焊条的组成
作用,导电、填充金属、
焊芯材料有选择性,用量最多的是 H08、
H08A，还有 H08E。
2,药皮
１,焊芯 — 焊丝
作用,①机械保护作用
②冶金处理作用
③工艺性能良好
?
第二章 焊接材料 21
药 皮 组 成
① 稳弧剂,改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定
性，原材料为易电离或电离势低的物质。如：
K2CO3,CaCO3大理石、长石、钾水玻璃
②造渣剂,造成具有一定物理性能、化学性能的
熔渣，起到保护作用和改善焊缝成型。
如：钛铁矿、金红石、萤石、长石等。
③ 造气剂,造气保护,有机物、碳酸盐,有机物如
：木粉、淀粉、析出气体 CO,H，碳酸盐析出气
体 CO2，高温时产生 CO。
第二章 焊接材料 22
④ 脱氧剂,降低药皮中或熔渣的氧化性和脱除金属
中的氧。铁合金：锰铁、钛铁、硅铁,Re等。
⑤合金剂,使焊缝补偿烧损和获得必要的合金成分
。合金、纯金属、一般 Mn-Fe,Si-Fe要纯化发醇
加５％高锰酸钾纯化,
⑥ 粘结剂,将涂料牢固的粘在焊芯上，参加冶金
反应，如钠水玻璃、钾水玻璃与钠水玻璃混合。
⑦增塑性,便于用机器压制焊条，额外加入一些能
改善涂料塑性或滑润性物质。如云母、白泥、滑
石等。
第二章 焊接材料 23
三、焊条的工艺性能
1.焊接电弧的弧定性 (稳弧性 )
影响因素：焊条药皮成份,电源的特性,焊接
规范等,药皮成份的影响,
若药皮中含低电离势元素,U↓ 稳弧性 ↑
某些元素的电离势
元素 K Na Ba Ca Ti Mn Fe Si C H O F CO2
电离势 4.32 5.12 5.16 6.08 6.81 7.40 7.83 7.94 11.22 13.53 13.56 18.6 14.3
第二章 焊接材料 24
碱性焊条,结 507,低氢型,电弧稳定性不好
原因,药皮中含萤石较多,CaF2氟电离势高
18.6伏,与电子亲和力大,夺取电弧中的电子,
形成负离子,恶化电弧的稳定性。
结 506加入了低电离势物质,K.,Na则可用交,
直流,但 K,Na与 F的亲和力大,KF,NaF有毒,
酸性焊条,SiO2,TiO2,CaO、云母、长石中
含 K2O,Na2O等，稳弧性好。
第二章 焊接材料 25
判定稳弧性,
①测最大的燃烧电弧长度 Lmax
Lmax↑ 稳 ↑ 断弧长度越大,稳弧性越好,
② 示波器,观察电流,电弧电压波形的变化
情况
第二章 焊接材料 26
控制低氢型焊条稳弧性方法,
a)CaCO3/CaF2比例控制并加入 K1.6～ 2.5,K2CO3
K<1.5钾,钠水玻璃
b)添加 10～ 20%纯铁粉和少量 Al-Mg合金粉,
c)用 MgF2代 CaF2不仅提高稳弧性,还可改善焊缝
成型和脱渣,
d)加入少量 CsCO3(0.1～ 1.0%)铯电离势比 K小,
还可加石墨 0.5～ 3.0%，熔点低，套筒长度
第二章 焊接材料 27
2.表面成型
操作技术有关,取决熔渣熔点,粘度与表
面张力,还与熔渣的物理性质有关,
1）熔渣的熔点
2）熔渣的粘度
3）表面张力
4）熔滴过渡
?
?
第二章 焊接材料 28
T↑η↓η 过高,表面成型不良,易产生气
孔,夹杂,过低,对焊缝敷盖不均匀,保护
作用差,
适中,一般 T1500℃ 渣 η1 ～ 2泊,铁水
η0.019 泊,熔渣的粘度也决定于熔渣的
化学成分,
表面张力
σ↓ 复盖性好，但不能过小,σ↑ 熔渣
易成球型,复盖性不好,
第二章 焊接材料 29
熔渣的表面张力和粘度
材料 温度 ℃ 表面张力 (N/m) 粘度 (泊 )
铁 1575～ 1590 1.0～ 1.2 0.019
碱性渣 1400 左右 0.28～ 0.35 2.0～ 7.0
酸性渣 1400左右 0.35～ 0.40 1.2～ 2.0
熔滴过渡
低氢型焊条粗滴短路过渡,J423,J424以短路过
渡为主,J421,J422以喷射过渡,焊缝成型美观,
第二章 焊接材料 30
3.在各种位置焊接适应性
焊缝位置：
平焊缝、立焊缝、仰焊缝、横焊缝
一般焊条均可进行平焊,但不是所有焊条
均可立、仰、横焊。
立、仰、横焊难点在于,
① 重力作用下焊条熔滴不易向熔池过渡 ;
② 熔池金属和熔渣下流,
第二章 焊接材料 31
解决方法,
1）适当增加电弧吹力,调整药皮熔点和厚度,使焊条端部
产生适当长度的套筒,药皮中加入一定数量造气剂,
2）熔渣的物理性能适应
熔滴的凝固温度
焊条类型 凝固温度 ℃ 凝固温度范围 ℃
纤维素型 1200-1290 90
钛 型 1320-1420 100
钛铁矿型 130-126 130
氧化铁型 1180-1350 170
第二章 焊接材料 32
凝固温度范围窄,粘度表面张力随温度变化,使熔
渣能在较短时间内迅速凝固,才能立、仰横焊,凝
固温度范围 ↑,不易横、仰、立焊,
粘度（ η ）、表面张力（ σ ）
长渣,粘度与表面张力随时间变化而发生缓慢凝
固的渣,
短渣,粘度与表面张力随时间变化而发生快速凝
固的渣,
氧化铁型不适应于横,立,仰焊,长渣凝固温
度范围大,其它种焊条可进行全位置焊接,
第二章 焊接材料 33
4.脱渣性
脱渣性,焊后熔渣从焊缝表面清除的难易程度。
影响因素,
1）熔渣的线膨胀系数
2）熔渣的松脆性
3）熔渣氧化性
?
第二章 焊接材料 34
第二章 焊接材料 35
1)熔渣的膨胀系数和松脆性,
金属与熔渣的膨胀系数相差越大,收缩不同产生内应
力越大,脱渣性好,钛型焊条,脱渣性最好,低氢型焊
条脱渣性最差,
疏松度,指渣中孔隙所占的面积的百分数,
对于角焊缝,深剖口底层焊缝,熔渣夹在钢板之
间,脱渣困难,渣的硫松度影响很大，渣越松脆,越易
脱。钛型焊条疏松度不如氧化铁型及钛铁矿型,在角
焊缝及深剖口中脱渣,以 氧化铁型,钛铁矿型为好,钛
钙型渣松脆 。 CaO是黄白色质松而不脆,CaF２多,色
黑而硬,均不利于脱渣,
第二章 焊接材料 36
2)熔渣氧化性
熔渣氧化性太强,脱渣难。
原因是,
① 氧化性太强,使焊缝表面氧化,生成氧化膜。
FeO晶格结构体心立方，焊缝金属 — Fe体心立方,
② 晶格与 — Fe搭接
③熔渣中尖晶石型化合物 Al2O3,Cr2O3、等形成体
心立方晶格结构的尖晶石型化合物。
④尖晶石化合物与 FeO晶格结合，使之很难脱渣，
FeO膜相当胶粘剂，连接焊缝金属与熔渣。
第二章 焊接材料 37
5.飞溅
飞溅：焊接过程中由熔滴或熔池中飞出的金属颗粒
产生原因,
1）熔池内部气体的熔池中逸出引起
2）熔滴爆炸
3）电弧作用力,
4）短路过渡时,电弧再燃时产生飞溅
?
影响因素,
① 粘度 ↑ 飞溅 ↑ ② I↑ 飞溅 ↑ ③药皮水分 ↑ 飞溅 ↑
④ U↑ 飞溅 ↑ ⑤电源种类,交流飞溅 >直流飞溅
?
第二章 焊接材料 38
６,焊条的熔化速度
1）焊条的熔化速度
焊接过程中,焊条的熔化速度反映着焊
接生产率的高低,也是工艺性能方面的一
个重要指标,
αH=αP(1-ψ)
第二章 焊接材料 39
ⅰ ）药皮成分的影响
药皮成分对电弧电压有影响,电弧电离电位越低,
电弧电压越低,产生热量少 αP小。 U↑ αP ↑
药皮成分对熔滴过渡形态有影响,增多硅酸盐减
少碳酸盐,细化熔滴,使短路过度 U↓,颗粒过渡 U↑,
射流过渡,αP最大,
焊条熔化与药皮的导电性和导热性有关,以 TiO2
为主,渣导热性差,导电性好,电阻热作用,导致 药
皮易于发红,钛型,钛钙型,若药皮中加入发热剂,
氧化铁型加速药皮熔化大,氧化铁型 αP↑.
第二章 焊接材料 40
药皮成分中含有进行放热反应的物质时,加速焊
条熔化 α P ↑,为了提高生成率,铁粉焊条提高
α P ↑
熔敷效率是指熔敷金属量与熔化的填充金属量的
百分比 。例,J422— Fe160表示加纯铁粉熔敷效
率为 160%的 J422.
ⅱ ）电流种类与极性：直流正接,电弧电压和熔
化系数变化很大,此时焊条接阴极,药皮成分对阴
极压降影响较大,药皮成分的改变直接影响着电
弧电压变化,使也发生变化,直流反接,电弧电压
和熔化系数变化最小,交流,处于中间状态,
第二章 焊接材料 41
７、药皮发红问题
指焊条焊列后半段时,由于焊条药皮温升过
高而发红,开裂脱落的现象,JXX1,JXX2导热
性差,导电性好,不锈钢最为严重,
解决办法,
提高电弧能量 ↑,减少熔化时间,
减少电阻热,加入发热剂,促进药皮熔化,
例 JXX4。
第二章 焊接材料 42
8、焊条发尘量
气体的毒性分为两种
一种是细微的蒸发锰产生的毒性,称为 锰中
毒,
另一种是 氟中毒,即当药皮中含有大量莹石
时,在焊接过程中会有 HF气体析出,这种毒气作
用较快,亦有人认为,不是 HF而且 NaF,KF更易
使人中毒致病,
第二章 焊接材料 43
改 善 方 法
１, 减小发尘量
２, 减小尘中致毒物质数量
具体措施,
?
① 减少药皮中萤石的含量
②减小水玻璃
③减少电弧的过热程度,
第二章 焊接材料 44
五、焊条的冶金性能
（一）, 钛钙型焊条 E4303（ J422）
渣系：
酸性焊条,熔渣碱度为 0.76,属于酸性渣，
气渣联合保护,
1、氧化和脱氧反应
1）、铁的氧化,
2）、脱氧
C a OS iOT iO ?? 22
① 锰脱氧
②硅脱氧
③碳的氧化与脱氧
?
第二章 焊接材料 45
铁的氧化,
① 氧直接使铁氧化
② 使铁氧化
③水蒸气使铁氧化
④渣中 氧化物使 Fe氧化
由 还原引起
( F e O )O[ F e ] ?? F eOO ??
2
1Fe
2CO
][[ F e ] 2 F e OCO ??
22 ][H[ F e] HF eOO ??? 气
2SiO
2SiO
F eOSiFeS iO 2][][2)( 2 ???
F e OMnFeM n O ??? ][][)(
第二章 焊接材料 46
2、还原反应
)(2][)(][2 2 M n OSiS iOMn ??? 使焊缝增硅
3、脱硫
S从 0.017%增到 0.019%
FeM n SMnF e S ??? M n SF e OM n OF e S ???
4、脱Ｐ
从 0.019%增到 0.035%
由于渣中 CaO,MnO量少,TiO2,SiO2含量
较高,难以进行脱Ｐ,Ｓ反应,严格限制原
材料含Ｓ,Ｐ量,
第二章 焊接材料 47
5,合金化
锰铁主要是脱氧、脱硫，合金化必需
是另外加入所需元素
6、气孔敏感性
焊皮中加入大量造渣,造气剂,焊后产生
相当数量的熔渣和气体,具有较强的隔绝
空气能力,Ｎ量不多,熔渣氧化 ↑, CO气孔
↑,调整氧化性防止产生两大类气孔 。
7、焊接烟尘
第二章 焊接材料 48
渣系,碱度高达 1.89。
（二）, 低氢焊条
22 S iOC a FC a O ??
1、氧化反应控制,
由于 CaO 强碱性氧化物,主要是钛、硅
锰联合脱氧。
焊接区气氛的氧化性强,熔渣的氧化性
小 ↓
总含氧量为 0.03%.
][O
第二章 焊接材料 49
含氢量少,
原因,a)碱性焊条不加或少加含氢物质
b)氧化性能,↑,↑,↓
c) 去氢作用
含氢量低故抗冷裂纹性能好,
2、对氢的控制,
gmlH 1 0 0/8][ ??
2CaF
2HP2COP 2OP
第二章 焊接材料 50
3、对硫,磷的控制
脱Ｓ效果好,含量高,Ｓ由 0.02%降到 0.011%
脱磷效果较差,Ｐ 0.01%增到 0.021%.
)()(][)( F e OC a SF e SC a O ???
4、烟尘
由于氟中毒，危害较大，是低氢型焊条研究的
重要课题。该类焊条，机械性能比钛钙型焊条好,
尤其韧性好，硫、磷、氧、氢量少，用于焊接重
要结构,各种合金钢。但工艺性能差主要是稳弧
性、脱渣性差，烟尘大。
第二章 焊接材料 51
六,.焊条的设计
（一）设计原则
（二）设计依据
?
（ 1）被焊母材的化学成分与力学性能指标
（ 2）焊件的工作条件
（ 3）施工现场的焊接设备情况
（ 4）电焊条制造的生产工艺条件
第二章 焊接材料 52
（三）设计方法
1.在传统配方基础上的改进与创新
2.计算化学成分配比
3.焊条配方的优化设计法
第二章 焊接材料 53
（四）设计步骤
1.选定焊芯
2.选 定药皮类型、渣系及药皮配方
1）根据被焊金属使用性能，拟定焊缝金属合
金系统
2）根据焊件焊接性，确定焊缝金属化学成分
3）确定焊缝金属合金系统，确定药皮类型、
渣系
4）确定合金剂种类数量，选定药皮原材料
5）通过具体试验进行配方调整
第二章 焊接材料 54
七、焊条的制造
（一）焊芯制备
（二）焊条药皮材料制备
（三）水玻璃的制备
化学式 R 2O.nSiO2,R 2O为碱金属氧化物
1.模数 m
???
%
%
2
2
OR
S iO
m
? -----系数，对于钠水玻璃为 1.032
第二章 焊接材料 55
2.浓度
水玻璃的浓度有两种表示方法
（ 1）波美浓度
（ 2）密度
?
? )1(145
`
?
?Be
`1 4 5
1 4 5
Be?
??
?
`Be
3.粘度
第二章 焊接材料 56
（四）配料、混拌及压涂
（五）焊条烘焙
（六）经过检验，质量合格的焊条
可包装、入库、出厂
本节结束
第二章 焊接材料 57
§ 2-2 焊剂
第二章 焊接材料 58
一, 焊剂的类型
焊剂和焊丝都是埋弧焊，电渣焊时使
用的焊接材料。焊剂相当于焊条药皮，焊
丝相当于焊条药芯。
埋弧焊、电渣焊多用于焊接钢，少数
用于焊接有色金属。
第二章 焊接材料 59
钢用焊剂分类
１, 按制造方法分类
(１ )熔炼焊剂 (２ )非熔炼焊剂
2,按焊剂化学成分分类
(1)按氧化物性质分 (2)按 SiO2含量分
(3)按 MnO含量分 (4)按 CaF2含量分
第二章 焊接材料 60
按 SiO2含量分
a,高硅焊剂：焊剂含 SiO2 >30%
b,中硅焊剂：焊剂含 SiO2 10～ 30％
c,低硅焊剂：焊剂含 SiO2 <10%
第二章 焊接材料 61
按 MnO含量分
a、高锰焊剂：含氧化锰 MnO >30%
b、中锰焊剂：含 MnO 15— 30%
c、低锰焊剂：含 MnO 2— 5%
d、无锰焊剂：不加 MnO,焊剂中
MnO是混入的杂质 MnO <2%
第二章 焊接材料 62
按 CaF2含量分
a、高氟焊剂：含 CaF2 >30%
b、中氟焊剂：含 CaF2 10— 30%
c、低氟焊剂：含 CaF2 <10%
第二章 焊接材料 63
3.按焊剂化学性质分
(1)氧化性焊剂
(2)弱氧化性焊剂
(3)中性焊剂
4.按焊剂颗粒结构分
(1)玻璃状焊剂
(2)结晶状焊剂
(3)浮石状焊剂
第二章 焊接材料 64
二, 焊剂牌号编制方法
1.牌号前加, 焊剂, 两字表示埋弧焊及电
渣焊用熔炼型、烧结型、陶质焊剂 。
2.牌号第一数字表示焊剂中 MnO含量
焊剂１ 33 无锰
焊剂２ 33 低锰
焊剂３ 33 中锰
焊剂４ 33 高锰
焊剂５ 33 陶质型
焊剂６ 33 烧结型
焊剂７ 33 待发展
第二章 焊接材料 65
3.牌号第２位数字表示焊剂中氧化硅、氟
化钙含量
焊剂 3１ 3低硅低氟 焊剂 3２ 3 中硅低氟
焊剂 3３ 3高硅低氟 焊剂 3４ 3 低硅中氟
焊剂 3５ 3中硅中氟 焊剂 3６ 3 高硅中氟
焊剂 3７ 3低硅高氟 焊剂 3８ 3 中硅高氟
焊剂 3９ 3 待发展
第二章 焊接材料 66
4.牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不
同牌号
按０、１、２、３、４、５、６、７、
８、９顺序排列
5.对同一牌号焊剂生产两种粒度时，在细
粒产品后加一个细字。
例如、焊剂４３１表示埋弧焊及电渣焊所用焊
剂，高锰高硅低氟型
第二章 焊接材料 67
三, 焊剂的性能和用途
(一 ).熔炼焊剂
１,高硅焊剂
以硅酸盐为主 >30%,高有通过
焊剂向焊缝里过渡硅作用。
高硅焊剂又可分为高硅高锰焊剂，高硅
中锰焊剂、高硅低焊剂、高硅无锰焊剂
2OSi 2OSi
第二章 焊接材料 68
２,中硅焊剂
含 数量较低,.( ),量较多，碱度
较高属于 弱氧化性焊剂 。
中硅焊剂配合适当焊丝焊接合金结构钢,
弱氧化性中硅焊剂，焊缝金属含Ｈ量高，
抗冷裂纹能力弱。
在中硅焊剂中加相当数量,氧化性 Ｈ
这种焊剂为中硅氧化性焊剂，焊缝金属中
又具有相当高的韧性，用于焊接高强钢。
2OSi OCa OFe MgO
OFe ? ?
第二章 焊接材料 69
焊剂由,,, 组成，
焊剂对基本金属无氧化作用，配
合相应焊丝,焊接高合金钢 如不锈
钢等
３,低硅焊剂
OCa.32OAlMgO 2FCa
第二章 焊接材料 70
(二 ).烧结焊剂
,SJ”系列烧结焊剂是采用硅酸盐、碳酸盐
、金属氧化物、氟化物及铁合金、纯金属等粉
剂按照焊接冶金要求配成不同酸碱度焊剂。
通过成粒，低温干燥和高温烧结等工艺制
成烧结型焊剂。
烧结型焊剂不但具有优良的焊接工艺，最
大的有点是通过焊剂向焊缝金属中渗合金，从
而降低了对焊丝化学成分的成本，是当前世界
上广泛采用的一种新型焊接材料 。
第二章 焊接材料 71
烧结焊剂与熔炼焊剂相比具有下列优、缺点。
１,烧结焊剂中加脱氧剂、脱氧充分、熔炼焊剂中
则不能加脱氧剂。
２,加合金剂、合金化强。
３,抗气孔能力比熔炼焊剂强。
４,对焊接参数变动敏感,会引起焊缝化学成分不
均匀
５,吸湿性大，易增加焊缝含氢量，必须焊前烘干
。
６,生产成本低、节能、生产效率高。
第二章 焊接材料 72
目前有五种类型
???型号 SJ 后三位数表示主要组成
成分分类的代码
SJ 101氟碱型 IIW
SJ 301硅钙型 FB
SJ 401硅锰型 CS
SJ 501铝钛型 MS
SJ 502铝钛型 AR
%502 ???? FCOMM g OOC ana
%602 ??? OSM g OOC ia
%502 ?? OSOM in
%45232 ?? OTOAl i
本节结束
第二章 焊接材料 73
第二章 焊接材料 74
§ 2-3 焊丝
药芯焊丝
第二章 焊接材料 75
一、焊丝的分类
1.按照适用的焊接方法 埋弧焊焊丝,CO2
焊焊丝、钨极氩弧焊焊丝、自保焊焊丝
及电渣焊焊丝
2.按照焊丝的形状结构 实心焊丝、药芯
焊丝及活性焊丝
3.按照适用的金属材料 低碳钢、低合金
钢焊丝、硬质合金堆焊焊丝，以及铝、
铜与铸铁焊丝等
第二章 焊接材料 76
二、焊丝的型号和牌号
（一）焊丝的型号
（二）焊丝的牌号
第二章 焊接材料 77
三、实心焊丝
(一 )埋弧焊用实心焊丝
1.低锰焊丝 含 Mn 0.2%~0.8%
2.中锰焊丝 含 Mn 0.8%~1.5%
3.高锰焊丝 含 Mn 1.5%~2.2%
4.Mn— Mo焊丝 含 Mn 1%以上
第二章 焊接材料 78
(二 )CO2焊实心焊丝
（三）其他用途的实心焊丝
1.电渣焊焊丝
2.氩弧焊焊丝
第二章 焊接材料 79
四、药芯焊丝
（一）药芯焊丝的分类
1.按其外层结构分
2.按其内部填充材料分
3.按照渣的碱度分
第二章 焊接材料 80
(二 )药芯焊丝的特征
1.焊接飞溅小
2.焊缝 成形美观
3.熔敷速度高于实心焊丝
4.可进行全位置焊接
?
第二章 焊接材料 81
第二章 焊接材料 82
第二章 焊接材料 83
第二章 焊接材料 84
本章小节
以焊条为重点内容，在焊接化学冶金
学的基初上分析典型焊条的冶金性能
，讨论焊条的工艺性能用焊条的配方
设计原则及设计程序，对于焊剂及焊
丝也进行简要的介绍，焊丝部分重点
介绍气体保护药芯焊丝。
第二章 焊接材料 85
思考题
1.焊条的工艺性能包括哪些方面?
2.综合分析碱性焊条药皮中 CaF2的作用及
对焊缝的性能的影响。
3.在酸性焊条药皮中，加入碱金属氧化物
和碱土金属氧化物对于溶渣的粘度有何
影响？为什么？
4.试分析低氢型碱性焊条降低发尘量及毒
性的主要途径。
第二章 焊接材料 86
5、试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺
性能、冶金性能和焊缝金属的力学性能
6、低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水
份很敏感？
7.、埋弧焊时如何考虑焊丝与焊剂匹配？
9、药芯焊丝的焊接冶金特点是什么？
第二章 焊接材料 87
本章结束
谢谢观看
