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焊工培训教材/焊条电弧焊 180 of 180
第一章 焊接概论
第一节 概述
焊接技术是从19世纪末叶、20世纪初迅速发展起来的。目前，焊接已成为一种基本的、重要的金属加工工艺技术，并且发展成为一门独立的工程学科。各种类型的焊接方法如图1-1所示。
焊接就是通过加热或加压，或两者并用，并且用（或不用）填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。由于焊接是利用两个物体原子间产生的结合作用来实现联接的，联接后不能再拆卸，成为永久性联接。因此，通过焊接后，其联接材料不仅在宏观上建立了永久性联系，而且在微观上也建立了组织之间的内在联系。要形成牢固接头，建立组织之间的内在联系，就必须使分离的金属原子间产生足够大的结合力，对固体来说需要外部给予很大的能量，以使金属接触表面达到原子间的距离，为此，金属焊接时必须采用加热、加压或两者并用的方法。
按照焊接过程中金属所处的状态，可以把焊接方法分为熔化焊接、固相焊接和钎焊。
1. 熔化焊接 熔化焊接是在焊接过程中，利用局部的热源，将所需焊接的工件结合处加热到熔化状态，加入（或不加入）填充金属，不施加压力完成焊接的方法。在加热的条件下，增强了金属的原子动能，促进原子间的相互扩散，当被焊金属加热至熔化状态形成熔池时，原子之间可以充分扩散和紧密接触，因此冷却凝固后，即形成牢固的焊接接头。在工业生产中，熔化焊接是应用最广泛、最普遍的一种焊接方法。如气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊等。
2. 固相焊接 固相焊接是在焊接过程中，对焊件施加压力（加热或不加热）而完成焊接的方法。这类焊接有两种形式，一是将被焊金属接触部分加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定的压力，以使金属原子间相互结合形成牢固的焊接接头。如电阻焊、摩擦焊、气压焊等。二是不进行加热，仅在被焊金属的接触面上施加足够大的压力，借助于压力所引起的塑性变形，以使原子间相互接近而获得牢固的压挤接头。如冷压焊、爆炸焊等。
3. 钎焊 钎焊的能源可以是化学反应热，也可以是间接热能。它是利用熔点比被焊材料低的金属材料作钎料，经过加热使钎料熔化，靠毛细管作用将钎料吸入到接头接触面的间隙内，润湿被焊金属材料的表面，使液相与固相之间相互扩散而形成钎焊接头。因此，钎焊是一种固相兼液相的焊接方法。
钎焊加热温度较低，母材不熔化，而且也不需施加压力。但焊前必须采取一定的措施清除被焊工件表面的油污、灰尘、氧化膜等，这是使工件润湿性好，确保接头质量的重要保证。
根据热源或加热方法的不同，钎焊可分为火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊和电阻钎焊等。
螺柱焊
— 焊条电弧焊
— 埋弧焊
— 氩弧焊（熔化极）
熔化焊接 CO2电弧焊
— 钨极氩弧焊
— 原子氢焊
— 等离子弧焊
气焊
铝热焊
— 电渣焊
— 电子束焊
激光焊
— 电阻点、缝焊
基本焊接方法 固相焊接 电阻对焊
— 冷压焊
— 超声波焊
— 爆炸焊
锻接
扩散焊
—火焰钎焊
—感应钎焊
— 钎焊 —炉中钎焊
—盐浴钎焊
电子束钎焊
图1-1 焊接方法分类

第二节 常用焊接方法介绍
一、电弧焊
电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。它包括有焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。在焊接过程中当所用的电极是熔化的焊丝时，叫做熔化极电弧焊，如焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、管状焊丝电弧焊等；在焊接过程中当所用的电极是不熔化的碳棒或钨棒时，叫做不熔化极电弧焊，如钨极氩弧焊、等离子弧焊等。
1. 焊条电弧焊 焊条电弧焊是各种电弧焊方法中发展最早、目前仍然应用最广的一种焊接方法，见图1-2所示。它是采用涂有药皮焊条作电极和填充金属，电弧在焊条的端部和被焊工件表面之间燃烧。药皮在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧，另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体的相互作用。熔渣的更重要作用是与熔化金属产生物理化学反应或添加合金元素，改善焊缝金属性能。

图1-2 焊条电弧焊过程
1-焊钳 2-焊条 3-电弧 4-焊缝 5-熔渣

焊条电弧焊的工艺特点是手工操作，适应性强，可适用于野外和高空，乃至水中操作。对任何焊接位置（平、横、立、仰）的不同形式接头和各种长度及形状的焊缝都可以方便地进行焊接。其设备简单、轻便、操作灵活、价格低廉。但焊工操作时劳动强度较大，生产效率低，特别是焊接质量与焊工的技能和状态密切相关。焊条电弧焊配用相应的焊条可适用于大多数工业用碳钢、低合金高强度钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金等各种金属材料的焊接。焊条电弧焊最适宜的焊接厚度一般为3～19mm，其主要工艺参数如下：
焊接电源…… 电流种类（交流、直流正接或反接）
…… 焊接电流适用范围
焊 条…… 药皮类型
…… 焊条直径
工 件…… 母材特性（化学成分、力学性能、厚度）
…… 接头和坡口形式及装配
…… 焊前状态（表面状态及预热）
…… 焊接位置
焊接规范…… 焊接电流
…… 电弧电压（弧长）
…… 运条速度
焊接工艺技术…… 引弧方式
…… 焊条取向（焊条的倾角）
…… 运条方式
…… 收弧（接头）方式
2. 埋弧焊 埋弧焊是以连续送进的焊丝作为电极和填充金属。焊接时，在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂层，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。见图1-3所示。
在电弧热的作用下，一部分焊剂熔化成熔渣并与液态金属发生冶金反应。熔渣浮在金属熔池的表面，一方面可以保护焊缝金属防止空气的侵入，并与熔化金属产生物理化学反应，改善焊缝金属的成分及性能；另一方面还可以使焊缝金属缓慢冷却。

图1-3 埋弧焊过程
1-焊剂斗 2-焊丝 3-电弧 4-焊缝 5-渣壳
埋弧焊可以采用较大的焊接电流。与焊条电弧焊相比，其最大的优点是焊缝质量好、焊接速度高。因此，它特别适用于焊接大型工件的直缝、环缝和角焊缝，而且多数采用机械化焊接。
埋弧焊已广泛用于碳钢、低合金钢和不锈钢的焊接。由于熔渣可降低接头的冷却速度，某些高强度结构钢、高碳钢等也可采用埋弧焊焊接。
埋弧焊的主要工艺参数如下：
焊接电源……同焊条电弧焊
焊接材料……焊丝（牌号、直径）
　　　 ……焊剂类型及粒度组成
工　　件……同焊条电弧焊
焊接规范……焊接电流
……电弧电压
……送丝速度
……焊接速度
……焊丝伸出长度
……焊丝偏移量（环缝焊接）
……焊剂层宽度和高度
焊接工艺技术……引、熄弧方式（引弧板及熄弧板）
　　　　 ……焊丝相对坡口位置（对中）
　　　　 ……焊接衬垫
3. 气体保护电弧焊 气体保护电弧焊是一种以一定流量的外加保护气体通入焊接区，保护电弧和熔池金属的电弧焊接方法。
气体保护电弧焊按照保护气体种类、使用电极的特性分类如下：
a. 非惰性气体保护电弧焊
① CO2焊 包括药芯焊丝、实芯焊丝CO2焊
② 熔化极—MAG焊
b. 惰性气体保护电弧焊
① 钨极—TIG焊
　② 熔化极—MIG焊
（1）钨极气体保护电弧焊 这是一种不熔化极气体保护电弧焊，是利用钨极和工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝的。在焊接过程中钨极不熔化，只起电极的作用，由焊炬的喷嘴送进氩气或氦气作保护。还可根据需要另外添加填充金属。在国际上通称为TIG焊，见图1-4所示。
钨极气体保护电弧焊大多采用氩气作为保护气体，故常称为钨极氩弧焊。由于它能很好地控制热输入，所以是连接薄板金属和打底焊的一种极好方法。它几乎可以用于所有金属的连接，尤其适用于焊接铝、镁这些能形成难熔氧化物的金属以及钛和锆这类活泼金属。这种焊接方法的焊缝质量高，但与其它电弧焊相比，其焊接速度较慢。

图1-4 钨极气体保护电弧焊
1-填充焊丝 2-气体喷嘴 3-焊炬 4-电流电缆 5-保护气体软管 6-钨极 7-保护气体 8-电弧

钨极氩弧焊的主要工艺参数如下：
焊接电源……电流种类（交流、直流正接）
……脉冲波形
……焊接电流适用范围
焊接材料……钨极（类型、直径）
　　　 ……保护气体
……填充金属（牌号、直径）
工　　件……同焊条电弧焊
焊接规范……焊接电流
……电弧电压
……焊接速度
……保护气体流量
……气体喷嘴尺寸及钨极伸出长度
焊接工艺技术……引、熄弧方式
　　　　 ……填充金属的加入方式
（2）熔化极气体保护电弧焊 它是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源，由焊炬喷嘴喷出的气体来保护电弧进行焊接的。见图1-5所示。
熔化极气体保护焊通常使用的保护气体有氩气、氦气和CO2气或这些气体的混合气。以氩气或氦气为保护气体时称为熔化极惰性气体保护电弧焊（国际上简称为MIG焊）；以惰性气体与氧化性气体（O2、CO2）的混合气体为保护气体时，或以CO2气体或CO2+O2的混合气体为保护气体时，统称为熔化极活性气体保护电弧焊（国际上简称为MAG焊）。
熔化极气体保护焊主要优点是可以方便地进行各种位置的焊接，它具有明弧、无熔渣或少渣的特点，同时也具有焊接速度较快、熔敷率较高等优点。焊缝金属含氢量低，便于实现焊接自动化。熔化极活性气体保护焊可适用于碳钢、合金钢等材料的焊接。熔化极惰性气体保护焊适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛、锆及镍合金等金属材料的焊接。

a）实芯焊丝 b）药芯焊丝
图1-5 熔化极气体保护电弧焊
1-母材 2-实芯焊丝 3-保护气体软管 4-焊丝软管 5-电流导线 6-导电嘴 7-气体喷嘴
8-气体保护 9-焊缝金属 10-电弧 11-焊接熔池 12-焊缝金属 13-熔渣 14-渣壳 15-气体喷嘴
16-导电嘴 17-保护气体 18-药芯焊丝 19-电弧

熔化极气体保护焊的主要工艺参数如下：
焊接电源……电流种类（直流反接）
……脉冲波形
……焊接电流适用范围
焊接材料……焊丝（牌号、直径）
　　　 ……保护气体种类及组成
工　　件……同焊条电弧焊
焊接规范……焊接电流
……电弧电压
……焊接速度
……焊丝输送速度
……保护气体流量
……气体喷嘴直径
……焊丝伸出长度
焊接工艺技术……引、熄弧方式
……焊炬倾角
……填充金属的过渡（射流、粗滴或短路）
（3）药芯焊丝电弧焊 药芯焊丝电弧焊也是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧为热源来进行焊接的，可以认为是熔化极气体保护焊的一种类型，见图1-5 b）所示。所使用的焊丝是药芯焊丝，它由薄钢带卷成管子，内充满各种组成成分的药粉。焊接时，外加保护气体，主要是CO2气体。药粉受热分解或熔化，起着造气和造渣保护熔池、渗合金及稳弧等作用。
药芯焊丝电弧焊不另外加保护气体时，叫做自保护药芯焊丝电弧焊，是以药粉分解产生的气体作为保护气体。这种方法的焊丝干伸长度变化不会影响保护效果，其变化范围可较大。
药芯焊丝电弧焊除具有上述熔化极气体保护电弧焊的优点外，由于药粉的作用，使之在冶金上更具优点，如改善焊缝成形和焊缝性能等。药芯焊丝电弧焊适用于大多数黑色金属材料的各种厚度、各种接头的焊接。药芯焊丝电弧焊在我国已得到迅速发展。
二、电渣焊
电渣焊是以熔渣的电阻热为能源的焊接方法，见图1-6所示。焊接过程是在立焊位置、在两工件端面与两侧水冷铜滑块形成的装配间隙内进行。焊接时利用电流通过熔渣产生的电阻热将工件端部熔化，由下而上，留有一定间隙（20～40mm）的I型坡口接头以单程焊方式一次连续的行程完成全厚度焊缝的焊接。

图1-6 电渣焊过程
1-金属熔池 2-渣池 3-导电嘴 4-焊丝 5-水冷滑块 6-焊缝 7-母材

根据焊接时所用电极形状，电渣焊分为丝极电渣焊、板极电渣焊和熔嘴电渣焊。
电渣焊的优点是坡口制备简单、一次成形、焊剂和电能消耗低、可焊的工件厚度大（从30mm到大于1000mm），生产率高。主要用于大断面对接接头及丁字接头的焊接。
由于电渣焊的热输入大，近缝区在高温下停留时间长和焊后缓慢的冷却速度，形成晶粒粗大的过热组织和较宽的热影响区，焊接接头塑性和冲击韧性明显降低。因此，焊接后一般须进行正火处理，以达到消除焊缝的铸造组织，细化晶粒和改善力学性能的目的。电渣焊可用于各种钢结构的焊接，也可用于铸件的组焊，其主要工艺参数如下 ：
焊接电源……电流种类（交流或直流）
……焊接电流适用范围
焊接材料……焊丝牌号及直径、根数
……焊剂牌号
工 件……母材特性（化学成分、力学性能、厚度）
……坡口间隙及装配方式
……引入板和引出板
焊接规范……焊接电流
……电弧电压
……渣池深度
……焊丝根数、间距和伸出长度
……焊丝摆动速度及停留时间
三、气焊
气焊是利用燃气和氧气组合燃烧的气体火焰为热源的一种焊接方法，应用最多的是以乙炔气作燃料的氧-乙炔火焰，见图1-7所示。氧气是助燃气体，乙炔（C2H2）是燃气，通过焊矩将它们混合，在焊矩喷嘴端部点燃形成氧—乙炔火焰。
根据氧与乙炔的混合比不同，氧—乙炔焰可分为中性焰、碳化焰、氧化焰三种。实际焊接时，可根据焊接母材金属和对焊缝质量要求选择火焰形式。
气焊的设备简单，价格低廉，轻便通用，但气焊加热速度及生产率较低，热影响区较大，且容易引起较大的变形。

图1-7 氧—乙炔焰焊
1-焊丝 2-氧-乙炔火焰 3-焊炬 4-焊件

气焊可用于很多黑色金属、有色金属及合金的焊接。特别适用于薄型小直径管子或薄板工件的焊接，也适用于铸件维修焊接。其主要工艺参数如下：
火焰气体……燃气（乙炔）
……助燃气体（氧气）
焊接材料……填充金属牌号及直径
……焊剂
工 件……母材特性（化学成分、力学性能、厚度）
……接头和坡口形式
……焊前状态（表面状况及预热）
……焊接位置
焊接工艺……氧气压力及流量
……乙炔压力及流量
……喷嘴规格（尺寸、形状）
……焰芯尺寸及火焰调节（中性焰、氧化焰、还原焰）
……焊接方向（左焊法或右焊法）
……焊矩与填充金属倾角
四、常用焊接方法缩写表示法
在焊接工艺文件中，为了简化焊接方法名称，常以英文名称的缩写字母表示焊接。方法见表1-1。
焊接方法
缩写字母
焊条电弧焊
SMAW
埋弧焊
SAW
气焊
OFW
电渣焊
ESW
等离子弧焊
PAW
熔化极气体保护焊
GMAW或MIG
脉冲熔化极气体保护焊
GMAW－P
钨极氩弧焊
GTAW或TIG
脉冲钨极氩弧焊
GTAW－P
药芯焊丝气体保护焊
FCAW
表1-1 常用焊接方法缩写表示法

思考题
1、焊接方法分为哪三大类？试举出常用的几种熔焊方法。
2、写出SMAW、SAW、MIG、TIG、ESW缩写字母表示的焊接方法。
3、为什么在焊接时要加热、加压或加热地同时加压？
4、名词解释：焊接、熔焊、压焊、钎焊。

第二章 焊接用钢
焊接的主要对象是金属材料，现代工业中所用的金属材料种类繁多，其中以钢材为主体，本章简述了焊接用钢的有关知识。

第一节 钢的性能
与焊接有关的钢材性能主要包括力学性能（强度、塑性、韧性）、化学成分和金相组织。
一、力学性能
钢材在一定外力作用下，所表现的抵抗变形和断裂的行为称为钢的力学性能。力学性能是选用材料的主要依据。钢材常用的力学性能指标包括：抗拉强度、屈服点（屈服强度）、伸长率、断面收缩率、弯曲角度、冲击韧性和硬度等。其中抗拉强度、屈服点、伸长率、断面收缩率是通过拉伸试验获得，弯曲角度是通过弯曲试验获得，冲击韧性是通过冲击试验获得，硬度则是通过硬度试验获得。
1. 抗拉强度和屈服点 它们是评判钢材承载能力的重要指标，是焊接结构设计的主要依据，是钢材在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。抗拉强度和屈服点指标，是通过试样的拉伸试验测定得到的。
（1）屈服点 钢材试样在拉伸过程中，外力不增加（保持恒定）仍能继续伸长（变形）时的应力，称为屈服点，又称屈服极限，以符号σs表示。若钢材拉伸试验过程中，试样不出现明显的屈服现象，则以试样产生0.2%塑性变形量时的应力值定为钢材的屈服强度，用符号σ0.2表示，其单位为MPa。
屈服点的计算公式：σs (σ0.2)=Fs （F0.2）/S0 （MPa）
式中：Fs或F0.2 —试样屈服时的载荷，即屈服力（N）；
　　　　 S0 —试样的原始横截面积　（mm2）。
从设计角度，焊接结构在服役过程中，不允许出现永久变形，因此结构设计时选用的最大允许承受应力必须小于屈服强度。
（2）抗拉强度 拉伸试验时，试样拉伸到断裂前所能承受的最大应力值，称为抗拉强度，又称强度极限，以符号σb表示，其单位为MPa。
抗拉强度的计算公式：σb=Fb/ S0 （MPa）
式中：Fb —试样拉断前所承受的最大载荷　（N）；
　　　　 S0 —试样的原始横截面积　（mm2）。
2. 伸长率和断面收缩率 伸长率和断面收缩率是衡量钢材塑性的指标，采用试样的拉伸试验测得。
（1）伸长率 钢材拉伸试样拉断后，实际伸长后的标距长度值与试验前原始标距长度值之百分比值称为伸长率，以符号δ5或δ10表示，其单位为百分率。δ5或δ10指的是原始标距长度为5倍或10倍的试样直径的伸长率值。
伸长率计算公式：δ5（δ10）＝（1－ L1/L0）×100%
式中：L0－试样原始标距长度（mm）
　　　 L1－试样拉断后的实际伸长标距长度（mm）
（2）断面收缩率 拉伸试样拉断后，断口缩颈处的横截面积与试样原始横截面积之百分比值，称为断面收缩率，以符号ψ表示。
断面收缩率的计算公式：ψ＝（1－S1/S0）×100%
式中：S0－试样原始横截面积（mm2）
　　　 S1－试样拉断后，断口缩颈处的横截面积（mm2）
拉伸试验一般在常温下进行，但当产品在高温条件下工作，则可在不同的工作温度下进行拉伸试验，称为高温拉伸试验。
3. 弯曲角度 弯曲角度也是一项衡量钢材塑性的指标，是通过试样的弯曲试验而获得的。弯曲试验时，试样弯曲到受拉而出现裂纹的角度称为弯曲角度，又称冷弯角，以符号α°表示。
弯曲试验时，应规定弯曲压头直径（d）与试样厚度（t）的比值。弯曲压头直径与试样厚度的比值愈大（d/t），材料的冷塑性变形能力愈差；反之，弯曲压头直径与试样厚度的比值愈小，表明材料的塑性愈好。
4. 冲击韧性 冲击韧性是对具有缺口的材料试样抵抗冲击负荷作用能力的衡量，它是评定钢材质量的一项极其重要的指标。冲击韧性以符号α k表示，其单位为J/cm2 ，即在冲击负荷作用下，冲断试样时试样单位截面上所消耗的冲击吸收功。冲击吸收功以符号A k表示，单位为焦耳，它是试样在冲击负荷作用下冲断时吸收的功。冲击韧性或冲击功是在冲击试验机上进行测定的，冲击试验的试样缺口有夏比V型缺口和梅氏U型缺口两种形状，常用的是夏比V型缺口冲击试验。
冲击韧性的计算公式：α k＝A k／S0 （J/ cm2）
式中：A k—试样冲断时所消耗的冲击功（J）
　　　 S0—试样缺口底部处的原始横截面积（cm2）
冲击试验一般在常温下进行。当产品在低温条件下工作时，则可在不同的低温下进行冲击试验，称低温冲击试验。通过低温冲击试验可测定钢材的脆性转变温度。
有时，钢材通过冷加工变形后，其冲击韧性会随着时间的延长（即时效）而急剧下降，这种现象称为应变时效。为了考虑应变时效后的冲击值变化，应进行时效冲击试验。时效冲击试验是将试样预先变形10%，再进行人工时效，然后进行冲击试验测得冲击韧性。一般规定钢材的时效冲击韧性不应低于该钢材常温冲击韧度的 50％，时效冲击韧性的单位也为J/ cm2。
5. 硬度 硬度是金属材料表面抵抗硬物压入的能力，是衡量材料塑性变形能力的一项指标。硬度一般在硬度计上采用压入法测量。常用硬度指标有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）。
二、钢中合金元素和杂质对钢材性能的影响
各种合金元素和杂质对钢的组织和性能都有一定的影响。着重介绍几种主要合金元素和杂质对钢的性能影响。
1. 碳（C） 碳是钢的一种主要强化元素。碳对钢的力学性能的影响是，随着碳含量的增加，钢的抗拉强度、屈服点和硬度增加，但伸长率和冲击韧性下降，对钢材的低温脆性、耐腐蚀性有不利影响。而随着温度上升，碳的这种影响趋于减弱。
碳含量的提高使钢的淬硬性增加。所以，焊接含碳量较高的钢材时，易出现淬硬和冷裂纹倾向，使钢的焊接性变差。因此，一般焊接用碳素钢的含碳量应控制在0.25%以下，低合金钢的含碳量限制在 0.20%以下为宜。
2. 锰（Mn） 锰在钢中起固溶强化作用，可提高钢的抗拉强度和屈服强度。锰含量在1%时，会提高钢的冲击韧性和塑性，而继续增加锰含量，反而会引起冲击韧性和塑性的降低。
锰能显著提高钢的淬硬性。在焊缝金属中，锰有脱硫的作用，可减少硫的危害性。焊接冶金过程中锰与硫生成 MnS，减少焊缝金属热裂纹倾向，改善焊接性能。当锰含量大于1%时，会增加焊缝金属的冷裂纹敏感性，所以，焊缝金属中的锰含量必须控制在 0.8%~1.0%范围内。
3. 硅（Si） 硅是一种强烈的脱氧元素。在钢中，适量的硅可提高钢的强度，过高的硅含量，会使钢的塑性和冲击值降低，并增加钢的回火脆性和晶粒长大倾向。
硅在焊接过程中是良好的还原剂，起脱氧作用，如CO2 焊采用的H08Mn2Si 焊丝。但过量的硅会使钢的焊接性变差，在焊缝金属内形成硅酸盐夹杂物，降低焊缝金属的塑性和韧性，增加焊接热裂纹敏感倾向。一般钢中含硅量为 0.10%~0.25%为佳。
4. 铬（Cr） 在钢中加入铬的主要目的是提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。低合金耐热钢中加入铬后，不仅改善抗氧化性能，而且显著地提高了钢的高温强度。一般地说，铬含量＜0.5%对钢的焊接性无有害影响，但随着铬含量的增加，钢的淬硬倾向增加，焊接冷裂纹敏感倾向增大。
5. 钼（Mo） 钼在钢中能提高钢的室温和高温抗拉强度，细化晶粒，防止回火脆性，是一种重要的合金强化元素。但加入钼后会增加钢的淬透性，从而提高钢的焊接冷裂纹敏感倾向。碳素钢焊缝中含有少量的钼（0.1%~0.35%），能有效地提高焊缝金属的塑性和冲击韧性。
6. 钒（V） 钒是一种强烈的碳化物形成元素。钢中加入钒，可细化晶粒，与碳形成的碳化物可显著提高钢的常温强度和热强度。
在含钒的低合金钢焊缝金属中，由于与铬、钼元素形成复杂的碳化物，使焊缝金属的塑性和韧性降低。同时在焊后消除应力热处理时，明显增加焊接接头再热裂纹倾向。因此，对于焊后需热处理的焊缝，必须严格控制钒的含量＜0.05%。
7. 镍（Ni） 镍可以提高钢的强度，并显著改善钢的韧性，特别是低温韧性。一般地说，焊缝金属中含有 0.3%~2%的镍，能提高焊缝的冲击韧性，尤其是低温韧性更明显。在不锈钢中，镍是一种主要的奥氏体化元素，它能增强钢的耐腐蚀性，使不锈钢具有高的塑性。但在铬－镍不锈钢焊缝中应控制 Cr－Ni之比，如镍含量偏高，不锈钢焊缝容易产生热裂纹。
8. 钛（Ti） 钛是一种比钒更强烈的碳化物形成元素和脱氧剂。钢中加入钛可明显地提高钢的室温强度和热强度。由于其细化晶粒的作用，在焊缝金属中，加入小于0.02%的钛，可提高焊缝的冲击韧性，改善钢的焊接性。但过量的钛则会有害于焊缝金属的塑性和韧性。钛在不锈钢中是一种提高耐晶间腐蚀能力的碳化物稳定元素。钛含量应控制在5×（C－0.02）%而不大于0.08%。
9. 铌（Nb） 铌是一种能起细化晶粒和析出硬化的碳化物形成元素。 在钢中加入少量铌，可显著提高钢的常温抗拉强度和高温持久强度，改善钢的冷脆倾向。不锈钢中，铌能形成稳定的碳化物，可提高不锈钢的抗晶间腐蚀能力。由于钛在焊接过程中极易氧化，因此，不锈钢焊接材料中常以铌作为碳化物稳定元素。但在焊缝金属中，铌与铁和碳易形成低熔点共晶物，增加焊缝金属的热裂纹形成倾向。铌的析出沉淀硬化导致低合金钢焊缝金属韧性下降。因此，在焊缝中应控制铌的含量。
10. 硫（S） 在钢中硫是一种有害杂质。它易造成钢材的偏析，在晶界上硫与铁形成低熔点共晶化合物，增加钢的热脆性。在焊缝金属中，硫提高热裂纹敏感倾向。所以，焊接用钢的硫含量应限制在 0.045%以下。
11. 磷（P） 磷与硫一样在钢中为有害杂质，它与铁形成低熔点的FeP，增加钢的冷脆性，使钢的冲击值显著下降，钢的脆性转变温度提高。因此，焊接用钢的磷含量应控制在0.04%以下。
12. 氧（O） 氧在钢中危害也很大，会降低钢的力学性能各项指标（强度、塑性和韧性），并提高时效敏感性。当氧化物数量过多时，还可能引起层状撕裂，这在厚板焊接时更应注意。钢中氧的含量过多，往往与冶炼方法有关，例如，沸腾钢比镇静钢差，即因氧的含量高，从而焊接性也差。
13. 氮（N） 钢中的氮虽然能提高强度指标，但却恶化塑性和冲击韧性，并且时效敏感性大大提高。
三、钢的组织
钢的性能不仅取决于钢的化学成分，而且与钢的组织有直接关系。钢的组织是指在金相显微镜下观察到的微观组织，又称金相组织。
钢的组织形成较复杂，与钢的化学成分有关，也决定于钢的热处理。以下为钢中几种常见组织。
1. 铁素体（Fe） 铁素体是碳在α－Fe晶格内形成的间隙固溶体，其组织性质是强度和硬度低，塑性和韧性很好。
2. 渗碳体（Fe3C） 渗碳体是铁和碳的化合物，其组织性质是硬度很高，性极脆，但耐腐性好。钢中渗碳体含量增多，使钢的硬度和强度提高，塑性和冲击韧性下降。
3. 珠光体（P） 珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物。珠光体中，铁素体和渗碳体呈片状，交替排列。珠光体的性质介于铁素体和渗碳体之间，具有较高的强度和一定的韧性。
4. 奥氏体（A） 奥氏体是碳在γ－Fe晶格内的间隙固溶体。在常温下，碳素钢和低合金钢中观察不到奥氏体。钢在加热至临界温度AC1以上时，组织转变成奥氏体，而在AC1以下冷却过程中，奥氏体又分别转变为铁素体、珠光体和渗碳体。奥氏体的组织性质是较软而富有塑性。
5. 马氏体（M） 马氏体是碳在α－Fe内的过饱和固溶体，过冷奥氏体的低温（Ms~Mf点之间）转变产物。高碳淬火马氏体具有高的硬度和强度，但很脆，其组织状态类似针状，又称针状马氏体。低碳回火马氏体具有很高的强度和良好的塑性、韧性，在显微镜下呈细长板条状，又称板条状马氏体。马氏体在加热后易分解转变为其它组织。
6. 贝氏体 （B） 贝氏体是介于珠光体与马氏体之间的一种组织，是过冷奥氏体的中温（550℃~Ms）转变产物。它是过饱和碳的铁素体和渗碳体的机械混合物，但它不呈片状。根据形成的温度不同，贝氏体可分为上贝氏体和下贝氏体。下贝氏体具有较高的强度和韧性，上贝氏体则韧性较差。在金相显微镜下，上贝氏体呈羽毛状，下贝氏体则呈黑色针叶状。
7. 魏氏组织 魏氏组织是一种过热组织。钢在高温过热后，奥氏体晶粒发生长大，粗大的奥氏体组织在冷却过程形成魏氏组织。魏氏组织是一种由彼此交叉呈60°的铁素体针嵌入基体的显微组织，其性质比一般的粗大晶粒更差，使钢的塑性和韧性明显降低。
四、热处理
1. 临界点 钢在加热或冷却过程中，其内部组织发生转变的温度称为临界温度，又称临界点。
（1）A3：钢在缓慢冷却时，奥氏体开始析出铁素体的温度，或钢在缓慢加热时，铁素体转变成奥氏体的终了温度。