1常用的焊接材料有哪些 分别用于什么焊接工艺中？深入解析焊接材料与工艺的完美匹配

1常用的焊接材料有哪些 分别用于什么焊接工艺中？

常用的焊接材料主要包括金属焊丝、焊剂、焊接保护气体等。金属焊丝是焊接过程中填充金属的主要来源，根据不同的金属基材和焊接工艺需求，有碳钢焊丝、不锈钢焊丝、铝合金焊丝、铜合金焊丝、镍合金焊丝和铸铁焊丝等。焊剂用于清除金属表面的氧化物和杂质，并保护熔池不被空气氧化，常见的有酸性焊剂、碱性焊剂、中性焊剂和埋弧焊药。焊接保护气体则用于隔绝空气，防止焊接时金属氧化和吸收有害气体，常用的有惰性气体（如氩气、氦气）和活性气体（如二氧化碳、氧气）。

一、 金属焊丝：焊接的核心填充物

金属焊丝是焊接过程中不可或缺的耗材，它在焊接电弧或火焰的作用下熔化，并与被焊母材融合，形成牢固的焊缝。选择合适的金属焊丝是确保焊接质量的关键，不同的金属材料和焊接工艺对焊丝的成分、规格和性能有着不同的要求。

1. 碳钢焊丝

碳钢焊丝是最常用的焊接材料之一，广泛应用于各种碳钢结构的焊接。根据碳含量和合金元素的差异，碳钢焊丝又可分为低碳钢焊丝、中碳钢焊丝和高碳钢焊丝。

• 低碳钢焊丝： 碳含量一般低于0.25%，具有良好的塑性和韧性，易于焊接，适用于对强度要求不高的结构件，如普通钢结构、船舶、桥梁等。常见的有ER70S-6（药芯焊丝）等。
• 中碳钢焊丝： 碳含量在0.25%-0.6%之间，强度和硬度较高，但塑性和韧性有所下降。焊接时需要预热，以避免产生裂纹。适用于受力较大的结构件，如机械零件、受压容器等。
• 高碳钢焊丝： 碳含量高于0.6%，强度和硬度很高，但塑性和韧性很差，焊接困难，容易产生裂纹。一般不用于焊接，除非有特殊要求。

应用于焊接工艺： 碳钢焊丝主要用于手工电弧焊 (SMAW)、气体保护焊 (GMAW/MIG焊)、药芯焊丝电弧焊 (FCAW)、埋弧焊 (SAW) 等多种焊接工艺。

2. 不锈钢焊丝

不锈钢因其优良的耐腐蚀性和美观性，被广泛应用于食品、化工、医疗、建筑等领域。不锈钢焊丝的选择需要与母材的不锈钢牌号相匹配，以保证焊缝的耐腐蚀性和力学性能。

• 奥氏体不锈钢焊丝： 如304、308、316、317等系列，具有优良的耐腐蚀性和焊接性，最常用。
• 铁素体不锈钢焊丝： 如430、409等系列，耐腐蚀性较好，但塑性和韧性较低，焊接时易产生晶粒粗大。
• 马氏体不锈钢焊丝： 如410、420等系列，硬度高，强度高，耐磨性好，但焊接性差，易产生裂纹，通常需要预热和焊后热处理。
• 双相不锈钢焊丝： 同时含有奥氏体和铁素体组织，具有高强度和良好的耐腐蚀性。

应用于焊接工艺： 不锈钢焊丝主要用于钨极氩弧焊 (GTAW/TIG焊)、气体保护焊 (GMAW/MIG焊)、手工电弧焊 (SMAW)，以及一些特殊工艺如等离子弧焊 (PAW)。

3. 铝合金焊丝

铝及其合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车、建筑等行业应用广泛。铝合金焊丝的选择需要考虑母材的成分和焊接性能。

• 纯铝焊丝： 如ER1100，适用于焊接纯铝材料。
• 铝-硅焊丝： 如ER4043，含有硅元素，可以降低熔点，改善流动性，抑制热裂纹，是应用最广泛的铝合金焊丝之一，适用于焊接6xxx系列铝合金。
• 铝-镁焊丝： 如ER5356，含有镁元素，可以提高焊缝的强度和耐腐蚀性，适用于焊接5xxx系列铝合金。

应用于焊接工艺： 铝合金焊丝主要用于钨极氩弧焊 (GTAW/TIG焊) 和气体保护焊 (GMAW/MIG焊)。由于铝的导热性好，熔点低，焊接时需要特殊的技巧和设备。

4. 铜合金焊丝

铜及其合金具有优良的导电性、导热性和耐腐蚀性，广泛应用于电气、制冷、管道等领域。

• 纯铜焊丝： 用于焊接纯铜。
• 黄铜焊丝： 如ERCuZn-A、ERCuZn-C，含有锌，用于焊接黄铜。
• 青铜焊丝： 如ERCuSn-A，含有锡，用于焊接铸造铜合金。
• 硅青铜焊丝： 如ERCuSi-A，含有硅，焊接性能好，用于焊接铜及铜合金。
• 铝青铜焊丝： 如ERCuAl-A2，含有铝，强度高，耐腐蚀性好，用于焊接铝青铜。

应用于焊接工艺： 铜合金焊丝常用于钨极氩弧焊 (GTAW/TIG焊)、气体保护焊 (GMAW/MIG焊)、钎焊。

5. 镍合金焊丝

镍合金具有优良的耐高温、耐腐蚀性能，在航空发动机、核能、化工等苛刻环境下应用广泛。

• 纯镍焊丝： 用于焊接纯镍。
• 镍铜合金焊丝： 如蒙乃尔合金焊丝，耐腐蚀性好。
• 镍铬合金焊丝： 如因科镍合金焊丝，耐高温性能优异。

应用于焊接工艺： 镍合金焊丝主要用于钨极氩弧焊 (GTAW/TIG焊) 和气体保护焊 (GMAW/MIG焊)。

6. 铸铁焊丝

铸铁材料脆性大，焊接困难。铸铁焊丝的选择取决于铸铁的类型和焊接要求。

• 镍基焊丝： 如ERNi-CI（纯镍），ERNiFe-CI（镍铁合金），具有良好的塑性和韧性，能吸收铸铁基体的稀释，适用于大多数铸铁的冷焊。
• 铜基焊丝： 如ERCuSn-C（铜锡合金），熔点低，适用于铸铁的修补。

应用于焊接工艺： 铸铁焊丝主要用于手工电弧焊 (SMAW)，有时也用于气体保护焊 (GMAW/MIG焊)。

二、 焊剂：保护与净化的守护者

焊剂在焊接过程中扮演着至关重要的角色，它能够清除金属表面的氧化物、油污等杂质，并在熔池表面形成保护层，隔绝空气中的氧和氮，防止金属氧化和产生气孔，同时还可以调节熔池的流动性和成分。

1. 手工电弧焊焊剂

手工电弧焊（SMAW）使用的焊条药皮就是一种焊剂，其成分复杂，能够提供熔渣保护、电弧稳定、脱氧、合金化等作用。

• 酸性焊剂： 含有较多的氧化硅、氧化铝等酸性氧化物，易产生飞溅，焊缝热裂纹倾向较大，但焊接性能较好，对锈蚀和氧化皮不敏感，成本较低。常用于普通碳钢。
• 碱性焊剂： 含有较多的氧化钙、氧化镁、氟化物等碱性氧化物，焊缝冲击韧性高，抗热裂纹能力强，适用于焊接高强度钢、不锈钢等。但对焊前清理要求高。
• 中性焊剂： 介于酸性和碱性焊剂之间，性能比较均衡。
• 钛型焊剂： 含有较多的金红石等钛化物，电弧稳定，飞溅小，焊缝成型美观。

应用于焊接工艺： 主要用于手工电弧焊 (SMAW)。

2. 埋弧焊药

埋弧焊（SAW）使用颗粒状的焊剂，将其覆盖在焊接区域，形成一层厚厚的焊剂层，将电弧完全覆盖，达到更好的保护效果。

• 活性埋弧焊药： 焊剂中含有造渣和脱氧的合金元素，能够改善焊缝的冶金性能。
• 非活性埋弧焊药： 主要起保护作用，不参与焊缝的冶金反应。
• 熔炼型焊剂： 经过高温熔化制成，成分稳定，焊接性能优异。
• 烧结型焊剂： 将各种原料按比例混合后烧结而成，成本较低，但性能不如熔炼型。

应用于焊接工艺： 专用于埋弧焊 (SAW)。

3. 钎剂

钎焊（Brazing/Soldering）是指利用低于母材熔点的钎料进行连接的工艺，钎剂的作用是清除母材表面的氧化物，并保持钎料在加热过程中的流动性，防止氧化。

• 硬钎剂： 用于较高温度的钎焊（如铜基钎料、银基钎料），如硼砂、氟化物等。
• 软钎剂： 用于较低温度的钎焊（如锡铅焊料），如松香、氯化铵等。

应用于焊接工艺： 用于各种形式的钎焊。

三、 焊接保护气体：隔离有害环境

在进行焊接时，熔池处于高温状态，极易与空气中的氧、氮等有害气体发生反应，导致焊缝产生气孔、夹渣、脆化等缺陷。焊接保护气体的作用就是用惰性或惰性混合气体形成一个保护区域，将熔池与空气隔离开来。

1. 惰性气体

惰性气体化学性质非常稳定，不与金属发生反应，能够提供最纯净的保护。

• 氩气 (Ar)： 最常用的惰性气体，价格相对较低，保护效果好，适用于多种金属的焊接，尤其适合铝、镁、不锈钢等。
• 氦气 (He)： 导热性比氩气好，电弧温度更高，焊接效率也更高，但价格昂贵，常用于对焊接质量要求极高的场合，如薄板焊接、管道对接等。

应用于焊接工艺： 氩气和氦气主要用于钨极氩弧焊 (GTAW/TIG焊)、等离子弧焊 (PAW)，以及作为混合气体的成分用于气体保护焊 (GMAW/MIG焊)。

2. 活性气体

活性气体在特定条件下会与金属发生反应，但其反应可以起到积极的作用，如稳定电弧、改善熔池的润湿性等。

• 二氧化碳 (CO2)： 是最常用的活性保护气体，价格低廉，经济性好。CO2在高温下会分解产生CO和O2，O2会氧化金属，CO则可以还原部分氧化物，同时CO2也能起到稳定电弧的作用。常用于碳钢和低合金钢的焊接。
• 氧气 (O2)： 有时会与氩气混合使用，少量氧气可以促进电弧稳定，提高焊接速度，并改善焊缝的润湿性。但过多的氧气会导致严重的氧化。

应用于焊接工艺： 二氧化碳主要用于气体保护焊 (GMAW/MIG焊)，或与氩气混合使用。少量氧气则作为混合气体的成分。

3. 混合气体

将惰性气体与活性气体按照不同比例混合，可以兼顾惰性气体的保护性和活性气体的经济性或特定工艺需求，从而获得更优异的焊接效果。

• 氩气 + 二氧化碳 (Ar+CO2)： 最常用的混合气体，比例不同会影响焊接性能。例如，80%Ar+20%CO2 常用于MIG焊碳钢，能获得较好的电弧稳定性和熔深。
• 氩气 + 氧气 (Ar+O2)： 少量氧气可以提高电弧的稳定性，常用于不锈钢的MIG焊。
• 氩气 + 氦气 (Ar+He)： 结合了氩气和氦气的优点，提高焊接效率和性能。

应用于焊接工艺： 各种混合气体广泛应用于气体保护焊 (GMAW/MIG焊)、药芯焊丝电弧焊 (FCAW) 等。

四、 特殊焊接材料

除了上述主要的焊接材料外，还有一些特殊的材料用于特定的焊接工艺或场合。

• 焊接助剂： 如焊接喷嘴的防粘渣剂，防止飞溅物粘附在喷嘴上，保证焊接过程的顺畅。
• 焊接保护板： 在焊接过程中用以保护周围环境或非焊接区域免受高温和飞溅的伤害。
• 焊接电极（非熔化电极）： 如钨电极，在钨极氩弧焊中不熔化，只作为电弧的载体。

总结： 焊接材料的选择与焊接工艺紧密相关，每一种材料都有其适用的范围和优缺点。只有根据被焊材料的性质、焊接结构的要求以及所选用的焊接工艺，恰当地选择和使用焊接材料，才能获得高质量、高强度的焊缝，确保焊接结构的可靠性和安全性。