CO2焊絲中所含合金元素對焊接性能的影響

CO₂氣體保護焊鍍銅焊絲是一種高效、節能、節材的焊接材料，焊鋒成型美觀，適用於低碳鋼和低合金鋼的焊接。執行標準為＜GB/T8110-1995＞，其型號為H08Mn₂SiA、H04Mn₂SiTiA、H04Mn₂SiAlTiA等。CO₂焊絲，其含碳量都較低，大多都在0.1%以下，同時含有Si、Mn、S、P、Cr、AI、Ti、Mo、V等合金元素。這些合金元素對焊接性能有何影響，下面分別說明；

硅（Si）元素對焊接性有何影響？

    硅是焊絲中最常用的脫氧元素，它可以防止鐵與氧化合，並可在熔池中還原FeO。但是單獨用硅脫氧，生成的SiO₂熔點高（約1710℃），且生成物的顆粒小，難以從熔池中浮出，易造成焊縫金屬夾渣。

錳（Mn）元素對焊接性有何影響？

    錳的作用與硅相似，但脫氧能力比硅稍差一些。單獨用錳脫氧，生成的MnO密度較大（15．11g／cm³），也不易從溶池中浮出。在焊絲中含錳，除了脫氧作用外，還能和硫化合生成了硫化錳（MnS），並被除去（脫硫），故可降低由硫引起的熱裂紋的傾向。

由於單獨用硅和錳脫氧，都難以除去脫氧的生成物。故目前多採用硅錳聯合脫氧，使生成的SiO₂和MnO複合成硅酸鹽（MnO·SiO₂）。MnO·SiO₂的熔點低（約1270℃）且密度小（約3．6g / cm³），在熔池中能凝聚成大塊熔渣而浮出，達到良好的脫氧效果。

    錳也是鋼材中的重要合金元素，也是重要的淬透性元素，它對焊縫金屬的韌性有很大影響。

    當Mn含量＜0．05％時焊縫金屬的韌性很高；

    當Mn含量＞3％后又很脆；

當Mn含量 = 0．6～1．8％時，焊縫金屬有較高的強度和韌性。

硫（S）元素對焊接性有何影響？

硫在鋼中常以硫化鐵的形式存在，並呈網狀分佈在晶粒邊界，因而顯著地降低鋼的韌性。鐵加硫化鐵的共晶溫度較低（985℃），因此，在進行熱加工時，由於加工開始溫度一般為1150～1200℃，而鐵和硫化鐵共晶已經熔化，從而導致加工時開裂，這種現象就是所謂「硫的熱脆性」。硫的這種性質使鋼在焊接時產生熱裂紋。因此，一般在鋼中對硫的含量都嚴格加以控制。普通碳素鋼、優質碳素鋼以及高級優質鋼的主要區別就在於硫、磷含量的多少。

前面提到，錳有脫硫作用，這是因為錳可與硫形成高熔點（1600℃）的硫化錳（MnS），它呈粒狀分佈於晶粒內。在熱加工時，硫化錳有足夠的塑性，因而消除了硫的有害作用。因此鋼中保持一定的含錳量是有益的。

磷（P）元素對焊接性有何影響？

磷在鋼中能全部溶於鐵素體內。它對鋼的強化作用僅次於碳，使鋼的強度和硬度增加，磷能提高鋼的抗腐蝕性能，而塑性和韌性則顯著降低。特別在低溫時影響更為嚴重，這稱為磷的冷跪傾向。故它對焊接不利，增加鋼的裂縫敏感性。作為雜質，磷在鋼中的含量也要加以限制。
    鉻（Cr）元素對焊接性有何影響？

鉻能提高鋼的強度和硬度而塑性和韌性降低不大。鉻具有很強的耐蝕、耐酸的能力，所以奧氏體不鏽鋼中一般都含有較多的鉻（13%以上）。鉻還具有很強的抗氧化能力和耐熱性。因此，鉻在耐熱鋼中應用也很廣，如12CrMo、15CrMo 5CrMo 等鋼中都含有一定量的鉻。

鉻是奧氏體鋼的重要組成元素和鐵素體化的元素，它在合金鋼中能提高在高溫時的抗氧化能力和機械性能。在奧氏體不鏽鋼中，當鉻鎳的總量為40％，Cr／Ni = 1時，有熱裂縫傾向；當Cr／Ni = 2．7時，就沒有熱裂縫傾向。所以一般18－8型鋼中Cr／Ni = 2．2～2．3左右時，鉻在合金鋼中就容易產生碳化物，使合金鋼導熱變差，容易產生氧化鉻，使焊接造成困難。

鋁（AI）元素對焊接性有何影響？

鋁是強烈的脫氧元素之一，故用鋁作脫氧劑，不僅可少產生FeO，且易於使FeO還原，有效地抑制在熔池中產生的CO氣體的化學反應，提高抗CO氣孔的能力。另外，鋁還能和氮化合而起固氮作用，故也能減少氮氣孔。但是用鋁脫氧，生成的AI₂O₃熔點很高（約2050℃），以固態存在熔池中，容易引起焊縫夾渣。同時，含鋁的焊絲容易引起飛濺，鋁的含量過高還會降低焊縫金屬抗熱裂能力， 因而焊絲中含鋁量必須嚴格控制，不宜過多。若在焊絲中含鋁量控制適當，則在焊縫金屬的硬度、屈服點、抗拉強度均稍有提高。

鈦（Ti）元素對焊接性有何影響？，

鈦也是一種強烈的脫氧元素，且也能和氮化合成TiN而起固氮作用，提高焊縫金屬抗氮氣孔的能力。

  若Ti和B（硼）在焊縫組織中含量適當，可以使焊縫組織得到細化。

鉬（Mo）元素對焊接性有何影響？

鉬在合金鋼中能提高鋼的強度、硬度，細化晶粒，防止回火脆性和過熱傾向，提高高溫強度、蠕變強度及持久強度、含鉬小於0．6％時，可以提高塑性，減少產生裂紋的傾向，提高衝擊韌性。鉬有促進石墨化的傾向。故一般含鉬的耐熱鋼如16Mo、12CrMo、15CrMo等含鉬量約在0．5％左右。鉬在合金鋼中的含量在0．6 ～1．0％時，鉬會使合金鋼的塑性和韌性下降，增加合金鋼的淬火傾向。

釩（V）元素對焊接性有何影響？

釩可提高鋼的強度，細化晶粒，降低晶粒長大傾向，提高淬硬性。釩是較強烈的碳化物形成元素，所形成的碳化物在650℃以下都是穩定的。有時效硬化作用。釩的碳化物具有高溫穩定性，因而能提高鋼的高溫硬度。釩能夠改變碳化物在鋼中的分佈狀況，但是釩容易生成難熔的氧化物，增加了氣焊和氣割的困難。一般焊縫中含釩量在0．11％左右時，可以起到固氮作用，變不利為有利。