焊接接頭包括焊縫和熱影響區(qū)兩部分，熱影響區(qū)的力學(xué)性能與焊接工藝，焊后熱處理有關(guān)。焊縫的力學(xué)性能主要取決于焊縫金屬的化學(xué)成分和所處的組織狀態(tài)。在焊接材料、焊接工藝一定時焊后是否進行熱處理以及熱處理的種類都是影響焊縫性能的主要因素，今天我們就影響焊縫性能的四大因素分析一下。
一、影響焊縫性能的因素-焊縫金屬分析
焊縫金屬由熔化的母材和填充金屬組成,它不僅取決于焊接材料、焊絲和焊劑的組合,還與母材熔入的數(shù)量和熔合比有很大關(guān)系。采用I型坡口或X型坡口焊接中板時,熔合比高達70%-80%。焊縫化學(xué)成分由熔敷金屬和熔化的母材金屬共同決定。此時焊縫金屬以母材熔化金屬為主,含碳量較高,表現(xiàn)出較高的強度,拉伸試樣常斷裂在母材上。在低匹配條件下,指熔敷金屬強度低于母材強度,不論焊態(tài)、退火或正火,焊接接頭的性能均能滿足要求。
對于強度用鋼，焊縫的化學(xué)成分并不要求與母材一致（合金體系和成分范圍）。若焊縫金屬與母材一致,焊態(tài)焊縫金屬表現(xiàn)出很高的強度,塑性、韌性很低,影響焊接過程的順利進行。較高的含碳量將導(dǎo)致焊縫氣孔、增加飛濺和焊接裂紋傾向。
二、影響焊縫性能的因素-母材分析
母材的強化方式主要依靠碳、錳進行固溶強化以及強碳化物、氮化物的沉淀強化,由于電弧焊接的特殊性,一般情況下焊縫金屬的含碳量都低于母材。就埋弧焊而言,標準鋼號焊絲（GB/T14957)要求含碳量大多低于0.13,加上焊接時的燒損,焊縫金屬的實際含碳量就更低了。因此,要獲得與母材相近的力學(xué)性能,必須進行合金化。埋弧焊接時,焊縫合金化的途徑有2種:一種是通過焊劑向焊縫過渡有限的合金元素,如Si,Mn,焊接低碳鋼或碳錳鋼;另一種是通過合金焊絲向焊縫過渡合金元素,適用于低合金鋼和合金鋼的焊接。
大厚度鋼板焊接時,常開VU型組合坡口或帶墊板V形坡口,坡口尺寸較大;母材熔入量很小,焊縫金屬基本上由熔敷金屬組成,其平均含碳量較中板焊接時低,接頭強度往往偏低。即使采用焊態(tài)等強度的焊接材料,接頭拉伸試樣仍然斷裂在焊縫。焊縫的化學(xué)成分取決于焊絲的成分以及由焊劑性能決定的合金過渡能力。比如，用焊接低碳鋼,在焊態(tài)可獲得相近的力學(xué)性能,表明焊縫具有相近的化學(xué)成分含C、Cn、Mn，高錳焊劑向焊縫過渡錳的能力較強,而中錳焊劑會燒損錳。
三、影響焊縫性能的因素-焊縫組織分析
從金屬學(xué)可知,焊縫的化學(xué)成分決定它可能具有的組織狀態(tài)。同樣的化學(xué)成分,由于所處的組織狀態(tài)不同金屬的性能存在較大差異。焊接時,冷卻速度快,完全破壞了平衡狀態(tài),使焊縫具有一個特殊的過飽和鑄態(tài)組織，如果焊縫化學(xué)成分與母材相同或相近,則焊縫金屬呈現(xiàn)出高強度,低塑性,低韌性,影響焊接接頭的預(yù)期使用性能，在多層多道焊接時,層道間的熱處理可以部分改善焊縫的組織,焊縫的性能得到提高，通過合理的焊接工藝,充分利用層間相互熱處理來改善焊縫金屬性能,特別是韌性。
四、影響焊縫性能的因素-熱處理分析
在焊接材料確定后,焊態(tài)時焊縫的性能取決于焊接材料。焊接工藝所決定的熔合比和冷卻速度。焊接材料和熔合比決定焊縫所具有的化學(xué)成分,冷卻速度反映了焊縫組織的過飽和程度。焊后熱處理能改善焊縫的組織狀態(tài),從而改善力學(xué)性能。消除應(yīng)力熱處理可以提高焊縫塑性。韌性,焊縫強度略有下降。試驗條件下焊接接頭的強度變化并不明顯,總體呈下降趨勢。正火后焊縫組織趨近于平衡組織,對中厚板強度略微下降,大厚度焊接時下降十分顯著,一般達到100MPa左右。
總結(jié)分析改進焊縫性能的方式：相同焊接條件的焊接接頭在不同的熱處理狀態(tài)下，力學(xué)性能差異較大。焊接材料應(yīng)根據(jù)母材化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接性能、焊接厚度 、使用條件以及制造中的熱處理過程來選擇首先是熔合比，中板熔合比較高， 一般在焊態(tài)下使用；焊材的強度指熔敷金屬強度或化學(xué)成分相同情況下， 可以低一些；其次是焊接厚度，厚板多層焊接時熔合比很低， 后層焊道對先焊的焊縫金屬有局部熱處理的作用，焊后一般要退火；焊材的強度用得高一些。
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