第三节 焊丝

第三节焊丝

一、 焊丝国内外发展概况及分类

1． 焊丝的发展概况

焊丝是埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、气焊等焊接工艺中的主要焊接材料，其作用是填充金属，并作为熔化电极传导电流，本章主要介绍气保焊、埋弧焊常用的各类焊丝。

自从1904年瑞典人奥斯卡凯·吉尔伯格建立了世界第一个涂料焊条厂即现在的ESAB公司以来，随着对焊接冶金研究的深入，一方面利用气保护的原理发明了CO2气保焊；另一方面利用渣保护的原理发明了埋弧焊。实心焊丝气保焊从20世纪50年代发展起来，到20世纪70年代又发展了气保护药芯焊丝。

随着焊接自动化水平的提高，促进了自动化焊接材料的发展。根据焊丝与焊材比计算，德国焊接自动化水平达到80%，日本为70%，美国为56%，俄罗斯为40%，我国约为15%。因此我国目前和今后将大力发展和推广使用各类焊丝。在“七五”、“八五”期间，我国重点推广CO2半自动焊接技术，带动了实心焊丝的发展，收到一定成效。目前国内已有近百家实心焊丝生产厂，几十家药芯焊丝生产厂，通过引进吸收消化，我国现已能自行设计制造实心焊丝和药芯焊丝生产线。因此从焊接材料行业来讲，已具备在我国大力使用高效、低成本、自动化焊接技术的条件。为适应我国经济发展的需要，尽快提高我国焊接材料的构成比例，大力发展自动或半自动焊接材料。进一步降低实心焊丝成本，改善焊缝成形，减少飞溅。扩大药芯焊丝品种，提高药芯焊丝质量，开发抗气孔性优良的金属芯焊丝。积极跟踪国际无缝镀铜药芯焊丝、不镀铜实心焊丝的研究开发。全面降低焊接材料发尘量。尽快开展环境协调型焊材的理论研究和应用开发。

2． 焊丝的分类

焊丝的分类方法很多，可按熔敷金属力学性能，按所配套的钢种，按所适用的焊接方法，按焊丝的形状结构等来分类。

1）按焊接方法分类：可分为埋弧焊焊丝，CO2焊焊丝，钨极氩弧焊焊丝，熔化极氩弧焊焊丝，电渣焊焊丝以及自保护焊焊丝。

2）按所配套的钢种分：焊丝可分为低碳钢焊丝，低合金钢焊丝，低合金耐热钢焊丝，不锈钢焊丝，低温钢焊丝，镍基合金焊丝，铝及铝合金焊丝，钛及钛合金焊丝等。

3）按焊丝的形状结构分：焊丝可分为实心焊丝和药芯焊丝。其中药芯焊丝可分为熔渣型，金属芯型及自保护型。

目前较常用的是按制造方法和适用的焊接方法进行分类；见图3.1

电渣焊焊丝

埋弧焊焊丝

实心焊丝 气保护焊焊丝

自保护焊焊丝

焊丝 埋弧焊焊丝

熔渣型 气保护焊焊丝

药芯焊丝 自保护焊焊丝

埋弧焊焊丝

金属型 气保护焊焊丝

自保护焊焊丝

图3.1焊丝的分类

二、 焊丝的型号和牌号

1实心焊丝的型号

1）气保护焊用碳钢、低合金钢焊丝： 焊丝型号的表示方法为ERXX-X，字母“ER”表示焊丝，ER后面的两位数字表示熔敷金属的抗拉强度最低值，短划“－”后面的字母或数字表示焊丝化学成分分类代号。如还附加其他化学元素时，直接用元素符号表示，并以短划“－”与前面数字分开。

举例：

2S

X，字母“

2． 实心焊丝的牌号

焊丝牌号的首位字母“H”表示焊接用实心焊丝；后面的一位或两位数字表示含碳量，其他合金元素含量的表示方法与钢材表示方法大致相同。牌号尾部标有“A”或“E”时，“A”表示S、P含量要求低的优质焊丝，“E”表示硫、磷含量

特别低的特优质焊丝。

举例：

H 08 Mn2 Si A

表示高级优质钢w （S ）、w （P ）≤0.030%

表示w （Si ）≤1%

表示w （Mn ）≈2%

表示w （C ）≈0.08% 表示焊接用实心焊丝

国产实芯焊丝的型号、牌号对照见表 3-2

表3-2国产实芯焊丝的型号牌号对照表

符合（相当）标准的焊丝型号 类型

牌号 GB AWS JIS CO2

气

体

保

护

焊

丝 MG49-1 MG49-Ni MG49-G MG50-3 MG50-4 MG50-6 MG50-G

MG59-G

ER49-1 ER49-G ER50-3 ER50-4 ER50-6 ER50G ER70S-G ER70S-3 ER70S-4 ER70S-6 ER70S-G YGW-11 YGW-16 氩 弧 焊 填 充 焊 丝 TG50Re

TG50

TGR50M

TGR50ML

TGR55CM

TGR55CML

TGR55V

TGR55VL

TGR55WB

TGR55WBL

TGR59C2M

TGR59C2ML

ER50-4 ER55-B2 ER55-B2L ER55B2MnV ER62-B3 ER62-B3L ER70S-4 埋 弧 焊 丝 H08A 、H08E

H08MnA

H10Mn2

H10MnSi H08A 、H08E H08MnA H10Mn2 H10MnSi EL8 EM12 EH14 EM13K W11 W21 W41

三、药芯焊丝的型号和牌号

1．药芯焊丝的型号

药芯焊丝根据药芯类型、是否采用保护气体、焊接电流种类以及对单道焊和多道焊的适用性进行分类。根据GB/T10045-1988规定，药芯焊丝型号由焊丝类型代号和焊缝金属的力学性能两部分组成。第一部分以英文字母“EF”表示药芯焊丝代号，代号后面的第一位数字表示适用的焊接位置：“0”表示用于平焊和横焊，“1”表示用于全位置焊。代号后面的第二位数字或字母为分类代号见表3－3第二部分在短线“-”后用四位数字表示焊缝力学性能，前两个数字表示抗拉强度见表3-3，后两位数字表示冲击吸收功见表3-4。

举例：

EF 0 3－5 0 4 2

表示冲击吸收功在0℃不小于47J

表示冲击吸收功在-30℃不小于27J

表示抗拉强度最小值为500MPa

表示药芯焊丝为氧化钙－氧化物型DC（一）

表示只适用于平焊和横焊

表示药芯焊丝

表3-3 药芯焊丝分类及类型代号

焊丝类型药芯类型保护气体电源种类适用性

EF X1－氧化钛 CO2直流反接单道焊和多道焊EF X2－氧化钛 CO2直流反接单道焊

EF X3－氧化钙－氟化物 CO2直流反接单道焊和多道焊EF X4－自保护直流反接单道焊和多道焊EF X5－自保护直流正接单道焊和多道焊EF XG－单道焊和多道焊EF XGS－单道焊

表3-4 药芯焊丝焊缝强度系列 强度系列 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 伸长率（%）

43 430 340 22 50 500 410 22

表3-5 药芯焊丝焊缝金属冲击吸收功 冲击吸收功/J 冲击吸收功/J 第一位数

温度/℃ ≥ 第二位数 温度/℃ ≥ 0 没有规定 0 没有规定

1 +20 1 +20

2 0 2 0

3 -20 3 -20

4 -30 4 -30

5 -40 27 5 -40

47 2．药芯焊丝牌号

牌号第一个字母“Y ”表示药芯焊丝，第二个字母及第一、二、三位数字与焊条编制方法相同；牌号“－”后面的数字表示焊接时的保护方法见表3-5。

举例：

Y J 42 2－1

表示焊接时采用气体保护

表示钛钙型，交直流两用

表示熔敷金属抗拉强度≥420MPa

表示适用于焊接结构钢 表示药芯焊丝

关于实心焊丝和药芯焊丝的型号牌号以及具体工厂的牌号，使用起来可参考国家标准。在使用国外焊丝时，一个较简便的方法是与美国标准对比。现在无论国内外的焊丝生产厂大多都有与美国标准对照的牌号。所以熟悉美国焊丝的有关标准也是十分重要的。

四、焊丝的保管

1．焊丝必须在干燥通风良好的室内仓库中存放，仓库内不允许放置有害气体和腐蚀介质，室内应保持清洁。室温不低于5℃，空气相对湿度低于60%。

2．焊丝应存放在货架上，使焊丝离地面、墙壁的距离不小于300mm，以防焊丝受潮。必要时，货架下应放置干燥剂。

3．虽然药芯焊丝相对实心焊丝不易吸潮，但由于药芯焊丝不能烘干，所以要更注意其防潮。

4．焊丝入库应检查制造厂的质量说明书，堆放时应按种类、牌号、批次、规格、入库时分类堆放。并作好明显的标识，以防混淆。

5．妥善保护好外包装上的标本（包括焊丝型号、规格、净重、制造厂名称和生产日期及内包装的标签（包括焊丝型号和本标准号、批号、检验号、规格、净重、制造厂名称），以利于焊丝的正确选用。

6．特殊焊丝贮存与保管应高于一般焊丝的保管要求。特殊焊丝应堆放在专用仓库或指定区域。

7．实心焊丝一次出库量一般不能超过2天的用量，已经出库的焊丝焊工必须保管好。药芯焊丝打开包装后要在3个月内用完，在空气湿度较大的南方，该期限要更短一些。

8．保管人员应熟悉各类焊丝的一般性能和要求，定期察看所保管的焊丝有无受潮（主要指药芯焊丝），污损等情况发生，发现问题及时处理，对各类焊丝的品种、规格、选用和消耗应核对，防止焊丝的错存，错发，错用。

9．凡经质量检验人员检验，确认不合格的焊丝应作特殊标记，不准入库或投入生产，并请有关部门处理。

五、焊丝的正确选用

1．焊丝的选用原则

焊丝的选用受许多因素影响，概括起来主要有三方面因素，即焊接性、工艺性、经济性。需要指出的是焊接性因素还受母材成分和性质的影响，同时也与接着尺寸、形状以及焊接工艺条件有关。因此焊丝并非决定焊接性的惟一因素。焊丝的选择将因这些因素的变化而有所变化。

焊丝选择还要考虑工艺性。其中操作性能包括稳弧性、飞溅、脱渣性、烟尘情况等，成形性能是指焊缝表面成形、熔透成形以及几何形状上的缺欠情况（如咬边、余高等）。焊接操作工艺性应能适应焊接全位置的施焊要求。

经济合理性是必须考虑的重要因素。如果H08A焊丝已能满足要求，就不应选择H08E焊丝。同样，实心焊丝已能充分满足要求时，则不应选择药芯焊丝，因后者售价较高。如果能采用纯CO2保护，就不必采用富氩保护，后者将会增大成本。

2．选用焊丝应考虑的几个问题

1）焊缝成分与性能的控制

不应要求焊缝成分与母材成分相同焊缝成分与母材成分相同时，往往未必能满足性能要求。因为焊缝与母材所经历的冶金过程完全不同。钢材冶炼浇铸后，须再轧制（塑性变形加工）。如低碳钢及一部分Q345（16Mn）钢，所谓热轧钢。而更多的低合金钢和高合金钢在轧制后还要经过复杂的热处理，方可满足实际使用要求。焊缝金属主要是在铸造态条件下满足使用条件，一部分焊缝 经过热处理，而这些热处理又往往是简单的回火处理，主要的目的又常是消除应力和软件。换言之，焊缝性能主要是靠成分调整，而不是靠焊后处理。况且，焊缝金属还有结合性能的要求，不能产生各种结合上的缺欠，如气孔和裂纹。例如30CrMnSi 钢其焊缝成分不能是30CrMnSi，否则易产生裂纹，实践中是采用18CrMo焊丝氩

弧焊焊接，焊缝成分大体是18CrMo。又如纯镍焊接，焊缝不可能是纯镍，因此采用的焊丝必须含有铝、钛，否则易于产生气孔。即以结构钢而言，焊缝的含碳量总是控制在w（C）＜0.12%，否则容易出现热裂纹。

其次，焊缝成分不等于焊丝的成分。所谓焊丝的成分应指熔敷金属的成分，在完全没有母材参与的条件下，所形成的焊缝金属。实际焊缝应有母材参与，受熔合比的影响。熔合比是母材在焊缝中所占的比例。对于同一焊丝，熔合比不同，所形成的焊缝将具有不同的成分。第三点，选择焊丝不能只看标称成分（规范规定），而要控制其熔敷金属实际成分。

最后要正确对待有关规范。选择焊丝应按标准或规范验收，有时也须具体分析，应以能满足产品实际使用要求为准。以CO2焊丝为从事贸易，以前长期遵循的标准GB/T8110-1987规定两个钢号H08Mn2SiA及H08Mn2Si，Mn的限量分别为w （Mn）＝1.8%～2.10%、w（Mn）＝1.7%～2.10%。由于Mn的含量偏高，不仅冶炼困难，且会使焊缝强度偏高而韧性不够理想。国际上总的趋势是限制Mn的上限（一般不超过1.9%），当前我国已将GB/T8110-1987修订为GB/T8110-1995，保留原H08Mn2SiA为ER49-1新增钢号ER50-2、ER50-3、ER50-4、ER50-5、ER50-6、及ER50-7，是完全等效采用AWS。新标准对钢厂带来方便，焊接工作者则须慎重选择焊丝钢号。须知，不同钢号焊丝的熔敷金属性能是有差别的。一般要求具有良好的强韧性匹配时，希望熔敷金属中的w（Mn）≈1.0%，w（SI）≈0.4%，考虑CO2焊时的合金过渡系数，焊丝中的Mn应为W（Mn）≈1.4%～1.50%，其SI则应为w（Si）≈0.7%～0.9%。显然，焊丝ER50-6可能较ER49-1更为适用。因此必须根据具体使用要求来选择适用的焊丝牌号。

2）焊缝的强韧性匹配问题

（1）焊缝的强度上限问题 焊缝强度与母材强度之比可以大于1，称为超强

组配；两者之比等于1，称为等强组配；两者之比小于1，则称为低强组配。传统

观念以及有关规定多是主张超强组配，认为越超强越安全。实际上，目前许多方面已提出应规定焊缝强度的上限。通常钢的强度提高，其延性和韧性随之恶化，由于焊接方法和焊接材料的不同，在同一等级水平下，焊缝韧性（用夏比缺口冲击吸收功或动态撕裂DT能量表示）可具有不同的水平，即处于不同的“金属质量走廊”。当断裂韧度K IC低于某一水平后，K IC/R EL比值降低到可以发生平面应变断裂。韧度要求值与屈服强度R EL成正比关系。由此可知，如提高强度，则韧性储备势必有所降低。这样看来，超强组配未必有利。大量的实验表明超强或低强均不很有利，最佳NDT是等强组配。但从防止冷裂角度考虑，低强组配有利。日本对此做了一系列研究工作，研究成果已成功地在大口径压力水管工地焊接中应用。

还应必须注意到的是，熔敷金属实际强度总是较标称强度超出许多。所以按标称熔敷金属强度选用的低强焊丝，实际所得的焊缝强度未必低。据统计，结构钢焊丝E43××、E50××，所得熔敷金属强度一般至少可提高一级，而相当E50×

×、E60××。同样情况，CO

2

焊焊丝H08Mn2SiA（ER49-1）原是针对低碳钢（Q235）开发的，但却已应用于高强钢，从Q345（16Mn）、Q390（15MnV）直到Q420（15MnVN）。不过，此时强度虽可满足要求，但延性与韧性水平却不理想。

3)抗裂问题

（1）焊接热裂纹。防止热裂纹的产生，不外乎是控制成分和调整工艺。就控制成分来说，关键是选择适用的焊丝。针对具体成分的母材，选择不同的焊丝，可以得到不同的焊缝成分，在抗裂性上也就会有差异。以奥氏体钢为例，对于γ+

δ双相焊缝，必须控制Cr

eq /Ni

eq

，以保证为FA凝固模式。常见18-8型奥氏体钢焊

接属于这种情况。成分控制中最为重要的问题是限制有害杂质。对于不同材料的焊缝，有害杂质未必相同。例如，对于单相γ的奥氏体钢或合金的焊缝金属，硅

是非常有害的杂质，铌也促使热裂。硅铌均可形成低熔点共晶。但在γ+δ双相焊缝中，硅或铌作为铁素体化元素，能促使形成δ相，反而有利于改善抗裂性。对于各种材料，均须严格限制硫、磷的含量。合金化程度越高，对硫、磷的限制要越严格。结构钢焊缝中的含碳量最好限制为w（C）＜0.10%，不要超过0.12%，同时适当提高Mn/S的比值。由于磷难于用锰或其他成分来控制，只能限制其数量。

（2）焊接冷裂纹。防止冷裂纹总的原则是控制冷裂纹的三大影响因素，尽量消除焊接区氢的来源，改善焊接接头的组织以及尽可能降低接头应力。就焊丝的选用来说。主要应遵循以下两点。

① 用优质的低氢焊丝。在焊接生产中，对于不同强度级别的钢种，都有相应配套的焊丝。对于重要的高强钢焊接结构，采用低氢或超低氢的焊丝，是防止产生冷裂纹的有效措施。

② 选用低匹配焊丝。对于低碳低合金高强钢的焊接接头，采用低强焊丝适当降低焊缝强度，可降低拘束应力而减轻熔合区的负担，因而有利于提高焊接接头的抗裂性能。

但是，有研究表明，某些淬硬倾向大的超高强度钢（如35CrNi3Mo钢），采用低匹配的焊缝并非有利。因此，低匹配焊丝的选择要结合具体实际条件考虑。

（3）焊接再热裂纹。在选用焊丝时，为防止再热裂纹的产生，应考虑以下两点。

① 不采用再热开裂敏感的焊丝。杂质P在晶界的偏析是产生再热裂纹的主要原因之一，为防止再热裂纹，要尽量使焊丝中含磷量低于热裂纹敏感临界值。

② 用低匹配的焊丝。适当降低焊缝金属的强度以提高其塑性变形能力，从而可以减轻近缝区塑性应变的集中程度，缓和焊接接头的受力状态，也有利于降低再热裂纹的敏感性。实际上，采用低强高塑的焊丝在焊缝表层进行改性，也可以

达到降低再热裂纹倾向的效果。

（4）焊接应力腐蚀裂纹（SCC）。影响应力腐蚀开裂的因素很多，涉及到产品结构设计、金属材料的品质、安装施工及生产管理等多方面因素。以下仅讨论与焊丝选用有关的影响因素及其防止措施。选择焊丝的重要依据是产品结构的工作条件，因此必须详细了解产品的工作条件，尤其要注意工作环境介质的腐蚀特性。如果焊丝选择不当，即使母材具有很强的抗SCC能力，也会造成构件的过早破坏。根据腐蚀介质的不同，焊缝的化学成分一般应尽可能与母材一致。很多实验表明，在高温工作的18-8不锈钢，抗SCC的性能随含碳量的增高而降低，故选用焊丝时以低碳或超低碳为好。

六、焊丝的工艺稳定性问题

用电弧分析仪，能够在电弧焊时，将焊丝熔滴过渡时的电流、电压同步记录下来，并以波形图存储下来。通过对焊丝熔滴过渡时电流、电压波形图的分析，可以准确地评估焊丝的工艺稳定性。

1．焊丝的技术经济特性

实心焊丝、药芯焊丝与焊条相比，具有如下的技术经济特性。

1）生产效率高 与焊条电弧焊相比，焊丝可连续的自动化或半自动化焊接，大大节约了更换焊条、引弧和收弧等辅助时间，且熔敷速度提高。

2）焊接质量好 药芯焊丝，特别是气保护药芯焊丝具有优良的工艺和力学性能。和焊条相似，通常在药芯中加入稳弧剂、造渣剂，因此与实心焊丝相比电弧稳定柔和，飞溅极小，而且由于有熔渣作用，焊缝成形美观，易于全位置焊接。

3）综合成本低 药芯焊丝不但具有优良的工艺性能和力学性能，而且其焊接综合成本比实心焊丝和焊条低。焊接生产成本由所消耗的焊材、辅助材料、人工、动力消耗等诸项费用构成。由于以下原因使药芯焊丝焊接综合成本大大低于焊条

并与实心焊丝相当。

4）药芯焊丝有效利用率高，焊条由于掐头去尾，有效利用率仅为全长85%，药芯、实心焊丝利用率接近100%。

5）药芯焊丝熔敷效率高，一般可达85%～90%，焊条熔敷效率为70%～75%，实心焊丝虽然平焊时效率可达95%，但在立焊、横焊、仰焊时参数一般要比平焊时减少15%～50%，而药芯焊丝平、横、立、仰基本采用同一规范。因此在立、平、横焊时药芯焊丝成本低于实心焊丝。

6）单位长度焊丝消耗的熔敷金属量小，这是因为药芯焊丝由于电流密度大，穿透力强，易于深入坡口底部，因此合用药芯焊丝时坡口角度可开的更小。

7）人工工时费用低，由于药芯焊丝熔敷速度是焊条的3～5倍，同时飞溅小，比实心焊丝节约了大量清理飞溅的辅助时间。因此药芯焊丝的人工费用最低。

七、实芯焊丝的选用

实芯焊丝是目前最常用的焊丝，系热轧线材经拉拔加工而成。为了防止生锈，须对焊丝（除不锈钢焊丝外）表面进行特殊处理。目前主要是镀铜处理，包括电镀、浸铜及化学镀铜处理等。

实芯焊丝包括埋弧焊、电渣焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、气焊以及堆焊用的焊丝，不同的焊接方法须采用不同直径的焊丝。埋弧焊时电流大，要采用粗焊丝，

气体保护焊时，为了得到良好的保护效果，要采用相焊丝直径在2.4～6.4mm；CO

2

对较细的焊丝，直径一般为0.8～1.6mm。

1．埋弧焊焊丝

埋弧焊时焊剂对焊缝金属起保护和冶金处理作用，焊丝主要作为填充金属，同时向焊缝添加合金元素，并参与冶金反应。

2．低碳钢和低合金钢用焊丝

低碳钢和低合金钢埋弧焊常用焊丝有如下三类。

1）低锰焊丝（如H08A）：常配合高锰焊剂用于低碳钢及强度较低的低合金钢焊接。

2）中锰焊丝（如H08MnA、H10MnSi）：主要用于低合金钢焊接，也可配合低锰焊剂用于低碳钢焊接。

3）高锰焊丝（如H10Mn2、H08Mn2Si）：用于低合金钢焊接。

2．高强钢用焊丝

这类焊丝含Mn1%以上，含Mo0.3%～0.8%，如H08MnMoA、H08Mn2MoA，用于强度较高的低合金高强钢焊接。此外，根据高强钢的成分及使用性能要求，还可在焊丝中加入Ni、Cr、V及Re等元素，提高焊缝性能。抗拉强度590MPa级的焊缝金属多采用Mn-Mo系焊丝，如H08MnMoA、H08Mn2MoA、H10Mn2MoA等，690～780MPa 级的焊缝多采用Mn-Cr-Mo系、Mn-Ni-Mo系或Mn-Ni-Cr-Mo系焊丝，当对焊缝韧性要求较高时，可采用含Ni的焊丝，如H08CrNi2MoA等。焊接690MPa级以下的钢种时，可采用熔炼焊剂或烧结焊剂，焊接780MPa级高强度钢时，为了得到高韧性，最好采用烧结焊剂。

3．不锈钢用焊丝

采用的焊丝成分要与被焊接不锈钢成分的基本一致。焊接铬不锈钢时，采用H0Cr14、H1Cr13、H1Cr17等焊丝；铬-镍不锈钢时，采用H0Cr19Ni9、H0Cr19Ni9Ti 等焊丝；焊接超低碳不锈钢时，应采用相应的超低碳焊丝，如H00Cr19Ni9等。焊剂可采用熔炼型或烧结型，要求焊剂的氧化性小，以减少合金元素的烧损。目前国外主要采用烧结焊剂焊接不锈钢，我国仍以熔炼焊剂为主，但正在研制和推荐使用烧结焊剂。

气体保护焊分为惰性气体保护焊（TIG焊和MIG焊）、活性气体保护焊（MAG

焊）以及自保护焊接。TIG 焊接时采用纯Ar，MIG 焊接时一般采用Ar+2%O 2或Ar+5%CO 2；MAG 焊接时主要采用CO 2气体。为了改善CO 2焊接的工艺性能，也可采用CO 2+Ar 或CO 2+Ar+O 2混合气体或是采用药芯焊丝。

1） TIG 焊焊丝

TIG 焊接有时不加填充焊丝，被焊母材加热熔化后直接连接起来，有时加填充焊丝。由于保护气体为纯Ar，无氧化性，焊丝熔化后成分基本不发生变化，所以焊丝成分即为焊缝成分。也有的采用母材成分作为焊丝成分，使焊缝成分与母材一致。TIG 焊时焊接线能量小，焊缝强度和塑、韧性良好，容易满足使用性能要求。

2）MIG 和MAG 焊丝

MIG 方法主要用于焊接不锈钢等高合金钢。为了改善电弧特性，在Ar 气中加入适量O 2或CO 2，即成为MAG 方法。焊接低合金钢时，采用Ar+5%CO 2可提高焊缝的抗气孔能力。但焊接超低碳不锈钢时不能采用Ar+5%CO 2混合气体，只可采用Ar+2%O 2混合气体，以防止焊缝增碳。目前低合金钢的MIG 焊接正在逐步被Ar+20%CO 2的MAG 焊接所取代。MAG 焊接时由于保护气体有一定的氧化性，应适当提高焊丝中Si、Mn 等脱氧元素的含量，其他成分可以与母材一致，也可以有所差别。焊接高强钢时，焊缝中C 的含量通常低于母材，Mn 的含量则应高于母材，这不仅为了脱氧，也是焊缝合金成分的要求。为了改善低温韧度，焊缝中Si 的含量不宜过高。

3）CO 2焊焊丝

CO 2是活性气体，具有较强的氧化性，因此CO 2焊所用焊丝必须含有较高的Mn、Si 等脱氧元素。CO 2焊通常采用C－Mn-Si 系焊丝，如H08MnSiA、H08Mn2SiA、H08Mn2SiTiA 等。CO 2焊焊丝直径一般是0.8、1.0、1.2、1.6、2.0mm 等。焊丝直径≤1.2mm 属于细丝CO 2焊，焊丝直径≥1.6mm 属于粗丝CO 2焊。

H08Mn2SiA 焊丝是一种广泛应用的CO 2焊焊丝，

它有较好的工艺性能，适合于焊

接500MPa级以下的低合金钢。对于强度级别要求更高的钢种，应采用焊丝成分中含Mo元素的H10MnSiMo等牌号的焊丝。

八、药芯焊丝的选用

药芯焊丝是将药粉包在薄钢带内制成不同的截面形状，经轧拔加工制成的焊丝。药芯焊丝也称为粉芯焊丝、管状焊丝或折叠焊丝，用于气体保护焊、埋弧焊和自保护焊，是一种很有发展前途的焊接材料。药芯焊丝粉剂的作用与焊条药皮相似，区别在于焊条的药皮涂敷在焊芯的外层，而药芯焊丝的粉剂被钢带包裹在芯部。药芯焊丝可以制成盘状供应，易于实现机械化焊接。

与实芯焊丝相比，药芯焊丝由于具有工艺性好、飞溅小、焊缝成形美观、可采用大电流进行全位置焊接和熔敷效率高等优点而倍受关注。近几年来全位置焊接用细直径药芯焊丝的用量急剧增加，这类焊丝多为钛型渣系，具有十分优异的焊接工艺性能。过去实芯焊丝难以解决的许多问题，如飞溅大、成形差、电弧硬等，采用细直径药芯焊丝焊接时这些问题都不复存在了，故该类焊丝受到用户的欢迎。

1．药芯焊丝的种类与特性

根据焊丝的结构，药芯焊丝可分为有缝焊丝和无缝焊丝两种。无缝焊丝可以镀铜，性能好、成本低，已成为今后发展的方向。

根据是否有保护气体，药芯焊丝可分为气体保护焊丝和自保护焊丝；药芯焊丝芯部粉剂的成分与焊条药皮相似，含有稳弧剂、脱氧剂、造渣剂及合金剂等，根据药芯焊丝内层填料粉剂中有无造渣剂，可分为“药粉型”（有造渣剂）焊丝和“金属粉型”（无造渣剂）焊丝；按照渣的碱度，可分为钛型（酸性渣）、钛钙型（中性或弱碱性渣）和钙型（碱性渣）焊丝。

钛型渣系药芯焊丝的焊道成形美观，全位置焊接时工艺性能好、电弧稳定、飞

油小，但焊缝金属的韧性和抗裂性能较差。与此相反，钙型渣系药芯焊丝的焊缝韧性和抗裂性能优良，但焊道成形和焊接工艺性能稍差。钛钙型渣系介于上述二者之间。

“金属粉型”药芯焊丝的焊接工艺性能类似于实芯焊丝，其熔敷效率和抗裂性能优于“药粉型”焊丝。粉芯中大部分是金属粉（铁粉、脱氧剂等），还加入了特殊的稳弧剂，可保证焊接时造渣少、效率高、飞溅小、电弧稳定，而且焊缝扩散氢含量低，抗裂性能得到改善。

药芯焊丝的截面形状对焊接工艺性能与冶金性能有很大影响。根据药芯焊丝的截面形状可分为简单断面的O形和复杂断面的折叠形两类，折叠形又可分为梅花形、T形、E形和中间填丝形等。

药芯焊丝的截面形状越复杂、越对称，电弧越稳定，药芯的冶金反应和保护作用越充分。但是随着焊丝直径的减小，这种差别逐渐缩小，当焊丝直径小于2mm 时，截面形状的影响已不明显了。目前，小直径（≤2.0mm）药芯焊丝一般采用O 形截面，大直径（≥2.4mm）药芯焊丝多采用E形、T形等折叠形复杂截面。

药芯焊丝的焊接工艺性能好、焊缝质量好、对钢材的适应性强，可用于焊接各种类型的钢结构，包括低碳钢、低合金高强钢、低温钢、耐热钢、不锈钢及耐磨

堆焊等。所采用的保护气体有CO

2和Ar+CO

2

两种，前者用于普通结构，后者用于重

要结构。药芯焊丝适于自动或半自动焊接，直流或交流电源均可。

1）低碳钢及高强钢用药芯焊丝

这类焊丝大多数为钛形渣系，焊接工艺性好、焊接生产率高，主要用于造船、桥梁、建筑、车辆制造等。低碳钢及高强钢用药芯焊丝品种较多，从焊缝强度级别上看，抗拉强度490MPa级和590MPa级的药芯焊丝已普遍使用；从性能上看，有的侧重于工艺性能，有的侧重于焊缝力学性能和抗裂性能，有的适用于包括向

下立焊在内的全位置焊，也有专用于角缝。

2）不锈钢用药芯焊丝

不锈钢药芯焊丝的品种已有20余种，除铬镍系不锈钢药芯焊丝外，还有铬系不锈钢药芯焊丝。焊丝直径有0.8、1.2、1.6mm等，可满足不锈钢薄板、中板及

厚板的焊接需要。所采用的保护气体多数为CO

2，也可采用Ar+（20%～50%）CO

2

的混合气体。

3）耐磨堆焊用药芯焊丝

为了增加耐磨性或金属表面获得某些特殊性能，需要从焊丝中过渡一定量的合金元素，但是焊丝因含碳量和合金元素较多，难于加工制造。随着药芯焊丝的问世，这些合金元素可加入药芯中，且加工制造方便，故采用药芯焊丝进行埋弧堆焊耐磨表面是一种常用的方法，并得到广泛应用。此外，在烧结焊剂中加入合金元素，堆焊后也能得到相应成分的堆焊层，它与实芯或药芯焊丝相配合，可满足不同的堆焊要求。

4）常用的药芯焊丝CO2堆焊和药芯焊丝埋弧焊方法如下。

(1) 细丝CO2药芯焊丝堆焊 该方法焊接效率高，生产效率为手弧焊的3～4位；焊接工艺性能优良，电弧稳定、飞溅小、脱渣容易、焊道成形美观。这种方法只能通过药芯焊丝过渡合金元素，多用于合金成分不太高的堆焊层。

(2) 药芯焊丝埋弧堆焊 采用大直径（3.2、4.0mm）的药芯焊丝，焊接电流大，焊接生产率明显提高。当采用烧结焊剂时，还可通过焊剂过渡合金元素，使堆焊层得到更高的合金成分，其合金含量可在14%～20%之间变化，以满足不同的使用要求。该法主要用于堆焊轧制辊、送进辊、连铸造锟等耐磨耐蚀部件。

5)自保护药芯焊丝

自保护焊丝是指不需要保护气体或焊剂，就可进行电弧焊，从而获得合格焊缝

的焊丝。自保护药芯焊丝是把作为造渣、造气、脱氧作用的粉剂和金属粉置于钢皮之内或涂在焊丝表面，焊接时粉剂在电弧作用下变成熔渣和气体，起到造渣和造气保护作用，不用另加气体保护。

自保护药芯焊丝的熔敷效率明显比焊条高，野外施焊的灵活性和抗风能力优于气体保护焊，通常可在四级风力下施焊。因为不需要保护气体，适于野外或高空作业，故多用于安装现场和建筑工地。

自保护焊丝的焊缝金属塑、韧性一般低于采用保护气体的药芯焊丝。自保护焊丝目前主要用于低碳钢焊接结构，不宜用于焊接高强度等重要结构。此外，自保护焊丝施焊时烟尘较大，在狭窄空间作业时要注意加强通风换气。