金属材料的焊接性及其试验方法

（一）焊接性概述

根据GB/T 3375—1994《焊接术语》中的定义，金属焊接性定义为金属材料在限定的施工条件下，焊接成符合规定设计要求的构件，并能满足预定服役要求的能力称为该材料的焊接性。

焊接性包括工艺焊接性和使用焊接性两个方面的内容。

1.工艺焊接性 是指金属材料对焊接加工的适用性。即在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。对于一般熔焊来讲，焊接过程都要经历加热熔化、冶金反应和随后冷却的过程。因此，工艺焊接性又分为“热焊接性”和“冶金焊接性”。

（1）热焊接性 指焊接热过程，对焊接热影响区组织性能及产生缺陷的影响程度，它用于评定被焊金属对热作用的敏感性（晶粒长大及组织性能变化等）。主要与被焊材质及焊接工艺条件有关。

（2）冶金焊接性 是指冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度，它包括合金元素的氧化、还原、蒸发、氢、氧、氮的溶解，对气孔、夹杂、裂纹等缺陷的敏感性，这些是影响焊缝金属化学成分和组织性能的重要方面。

2.使用焊接性 是指焊接接头或整体结构满足各种使用性能的程度，其中包括常规的力学性能、低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度，以及耐蚀性和耐磨性能等。总之，结构的使用条件不同，所要求的焊接接头性能也各有不同。因此，焊接技术必须满足不同使用条件下各种性能要求。

在正式施工制造之前，焊接工作者对新材料、新结构和新的工艺方法都要经过焊接性分析和试验，以评定其工艺焊接性及使用焊接性是否能达到要求。

焊接性是一个相对的概念。例如，铝与铜相焊时，采用熔焊方法，很难获得良好的焊接接头，焊接性差；采用压焊方法，很容易焊接，焊接性好。

（二）焊接性试验方法

评定工艺焊接性的准则是评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定出合理的焊接工艺提供依据。根据结构和钢材的具体要求评定工艺缺陷的内容主要是进行抗裂性试验，其中包括热裂纹试验、冷裂纹试验、再热裂纹试验和层状撕裂试验等。有时还可能进行抗气孔试验。(www.xing528.com)

评定使用焊接性要根据结构的工作条件和设计上提出的技术规定。通常有常规的力学性能试验（拉伸、弯曲、冲击等）。对于在高温、深冷、腐蚀、磨损和动载或疲劳等不同环境中工作的结构，应根据不同的要求，分别进行相应的高温性能（持久、蠕变等）、低温性能、脆断、耐腐蚀性、耐磨性等试验。有时效脆化敏感性母材，还应进行焊接接头的热应变时效脆化敏感性试验。

根据上述内容，评定焊接性的方法分为直接试验和间接试验两种类型。

值得提出，近年来随着计算机的发展。根据所建立的数据库和数学模型等开发了各种类型的专家系统、仿真系统等。利用这些现代化的手段来评定钢的焊接性和优化焊接工艺，是近年来评价材料焊接性方法的新发展。

焊接性的评定方法分类如图3-26所示。

图3-26 焊接性评定方法分类

其中，焊接热裂纹试验方法有T形接头焊接裂纹试验（GB 4675.3）、压板对接（FIS-CO）焊接裂纹试验（GB4 675.4）、十字搭接裂纹试验、鱼骨状裂纹试验和可调拘束裂纹试验等。

焊接冷裂纹试验方法有斜y形坡口焊接裂纹试验、搭接接头（CTS）焊接裂纹试验、刚性对接焊接裂纹试验、里海（Lehigh）拘束裂纹试验、插销试验（Implant Test）、拉伸拘束裂纹试验、刚性拘束裂纹试验和平板刚度的拘束裂纹试验等。

焊接再热裂纹试验方法有斜y形坡口再热裂纹试验、改进里海（Lehigh）拘束再热裂纹试验、插销再热裂纹试验等。

焊接层状撕裂试验方法有Z向拉伸试验、Z向窗口试验和Granfield试验等。