焊条

焊条 (covered electrode) 气焊或电焊时熔化填充在焊接工件的接合处的金属条。

焊条的材料通常跟工件的材料相同。

合理选择焊条的重要性。（铸铁补焊，高锰钢补焊）

一、焊条的组成 由焊芯及药皮两部分构成。焊条是在金属

焊芯外将涂料 ( 药皮 ) 均匀、向心地压涂在焊芯上。

在焊条前端药皮有 45° 左右的倒角，这是为了便于引弧。在尾部有一段裸焊芯，约占焊条总长 1/16 ，便于焊钳夹持并有利于导电。

通常所说的焊条规格，实际上是指焊芯直径。

1. 焊芯 焊条种类不同，焊芯也不同。焊芯即焊条的金属

芯，为了保证焊缝的质量与性能，对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定，特别是对有害杂质（如硫、磷等 ) 的含量，应有严格的限制，优于母材。

焊芯成分直接影响着焊缝金属的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要尽量少。

焊接碳钢及低合金钢的焊芯，一般都选用低碳钢作为焊芯，并填加锰、硅、铬、镍等成分。

采用低碳的原因一方面是含碳量低时钢丝塑性好，焊丝拉拔比较容易，另一方面可降低还原性气体 CO 含量，减少飞溅或气孔，并可增高焊缝金属凝固时的温度，对仰焊有利。

加入其他合金元素主要为保证焊缝的综合机械性能，同时对焊接工艺性能及去除杂质，也有一定作用。

焊接时，焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能，二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝。焊条焊接时，焊芯金属占整个焊缝金属的一部分。所以焊芯的化学成分，直接影响焊缝的质量。

因此，作为焊条芯用的钢丝都单势独规定了它的牌号与成分。如果用于埋弧自动焊、电渣焊、气体保护焊、气焊等熔焊方法作填充金属时，则称为焊丝。

（ 1 ）焊芯中合金元素的作用 1) 碳 (C) 碳是钢中的主要合金元素，当含碳量

增加时，钢的强度、硬度明显提高，而塑性降低。在焊接过程中，碳起到一定的脱氧作用，在电弧高温作用下与氧发生化合作用，生成 CO 和 CO2气体，将电弧区和熔池周围空气排除，防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响，减少焊缝金属中氧和氮的含量。

若含碳量过高，还原作用剧烈，会引起较大的飞溅和气孔。考虑到碳对钢的淬硬性及其对裂纹敏感性增加的影响，低碳钢焊芯的含碳量一般低于0.1％。

  2) 锰 (Mn) 锰在钢中是一种较好的合金剂，随着锰含

量的增加，其强度和韧性会有所提高。 在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂，

能减少焊缝中氧的含量。锰与硫化合形成硫化锰浮于熔渣中，从而减少焊缝热裂纹倾向。

因此一般碳素结构钢焊芯的含锰量为 0.30％～ 0.55％，焊接某些特殊用途的钢丝，其含锰量高达 1.70％ -2.10％。

 3) 硅 (Si ) 硅也是一种较好的合金剂，在钢中加入适

量的硅能提高钢的屈服强度、弹性及抗酸性能；

若含量过高，则降低塑性和韧性。在焊接过程中，硅也具有较好的脱氧能力，与氧形成二氧化硅，但它会提高渣的粘度，易促进非金属夹杂物生成。焊芯中的硅在 0.03% 以下。

    4) 铬 (Cr ） 铬能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

对于低碳钢来说，铬便是一种偶然的杂质。铬的主要冶金特征是易于急剧氧化，形成难熔的氧化物三氧化二铬 (Cr2O3) ，从而增加了焊缝金属夹杂物的可能性。三氧化二铬过渡到熔渣后，能使熔渣粘度提高，流动性降低。 焊芯中铬含量低于 0.20% 。

  5) 镍 (Ni ） 镍对钢的韧性有比较显著的效果，一般低

温冲击值要求较高时，适当掺入一些镍 。低于 0.30% 。

 6) 硫（ S ）硫是一种有害杂质，随着硫含量的增加，将增大焊缝的热裂纹倾向，因此焊芯中硫的含量不得大于 0. 04％。在焊接重要结构时，硫含量不得大于 0. 03％。

7) 磷 （ P ）使钢的冲击韧性大大降低，使焊缝产生冷脆现象，因此焊芯中磷的含量不得大于 0. 04％。

2. 药皮 焊条药皮：是指由具有不同物理和化学性质的细粒状物质经粘结均匀包覆在焊芯表面的涂料层。

焊条药皮的作用：是在焊接过程中形成具有合适的熔点、粘度、密度、碱度等物理化学性能的熔渣，保证电弧稳定燃烧、使熔滴金属容易过渡、在电弧区和熔池周围造成一种气氛保护焊接区域，获得良好的焊缝成形与性能等。

还可通过向药皮中加入脱氧剂、渗合金元素或一定含量的铁粉，满足焊缝金属使用性能或提高熔敷效率的要求。

各种原材料根据其在焊条药皮中的作用可分为： (1) 稳弧剂 主要作用是使焊条容易引弧及在焊接过程中

保持电弧稳定燃烧。作为稳弧剂的原材料主要是一些含有一定数量低电离电位易电离元素的物质，如长石、水玻璃、金红石、钛白粉、大理石、云母、钛铁矿、还原钛铁矿等。

(2) 造渣剂 焊接时能形成具有一定物理化学性能的熔渣，保护焊接熔滴和熔池金属，改善焊缝成形、作为造渣剂的原材料有大理石、萤石、白云石、菱苦土、长石、白泥、云母、石英、金红石、钛白粉、钛铁矿等。

(3) 脱氧剂 ( 又称还原剂 ) 通过焊接过程中的化学冶金反应，降低焊缝金属中的氧含量，提高焊缝金属的性能。脱氧剂主要是含有对氧亲和力大的元素铁合金及其金属粉，常用脱氧剂有锰铁、硅铁、钛铁、铝铁、硅钙合金等。

(4) 造气剂 在电弧高温作用下分解出气体，形成保护气氛，保护电弧及熔池金属，防止周围空气中氧和氮的侵入。常用的造气剂有碳酸盐 ( 如大理石、白云石、菱苦土、碳酸钡等 ) 及有机物 ( 如木粉、淀粉、纤维素、树脂等 ) 。

(5) 合金剂 用于补偿焊接过程中合金元素的烧损及向焊缝中过渡合金元素，以保证焊缝金属的化学成分及性能。根据需要可选用各种铁合金( 如锰铁、硅铁、铬铁、钢铁、钒铁、铌铁、硼铁、稀土硅铁等 ) 或纯金属 ( 如金属锰、金属铬、镍粉、钨粉等 ) 。

(6) 增塑剂 主要作用是改善药皮涂料在焊条压涂过程中的塑性、弹性及流动性，提高焊条的压涂质量，使焊条药皮表面光滑面不开裂。通常选用有一定弹性、滑性或吸水后有一定膨胀特性的物料，如云母、白泥、钛白粉、滑石粉、固体水玻璃、纤维素等。

(7) 粘结剂 使药皮物料牢固地粘结在焊芯上，并使焊条药皮烘干后具有一定的强度。在焊接冶金过程中不对熔池和焊缝金属产生有害作用。常用粘结剂是水玻璃（钾、钠及其混合水玻璃）及酚醛树脂、树胶等。

焊条药皮的作用？

3 、焊条的分类 电焊条的分类方法很多，可分别按用途、熔渣的酸碱度、焊条药皮的主要成分、焊条性能特征等不同角度对电焊条进行分类。

1 ）按焊芯成分分类

2 ）按熔渣的酸碱性分类 主要是根据焊接熔渣的碱度，即按熔渣中碱

性氧化物与酸性氧化物的比例来划分。 (1) 酸性焊条 药皮中含有大量的 TiO2 、 SiO2 等酸性造渣物

及一定数量的碳酸盐等，熔渣氧化性强，熔渣碱度系数小于 1 。

酸性焊条焊接工艺性好，电弧稳定，可交、直流两用，飞溅小、熔渣流动性和脱渣性好，熔渣多呈玻璃状，较疏松、脱渣性能好，焊缝外表美观。

酸性焊条的药皮中含有较多的二氧化硅、氧化铁及氧化钛，氧化性较强，焊缝金属中的氧含量较高，合金元素烧损较多，合金过渡系数较小，熔敷金属中含氢量也较高，因而焊缝金属塑性和韧性较低。

(2) 碱性 ( 低氢型 ) 焊条 药皮中含有大量的碱性造渣物 ( 大理石、萤石

等 ) ，并含有一定数量的脱氧剂和渗合金剂。碱性焊条主要靠碳酸盐 ( 如 CaCO3等 ) 分解出 CO2作保护气体，弧柱气氛中的氢分压较低，而且萤石中的氟化钙在高温时与氢结合成氟化氢 (HF) ，降低了焊缝中的含氢量，故碱性焊条又称为低氢型焊条。

碱性渣中 CaO 数量多，熔渣脱硫的能力强，熔敷金属的抗热裂纹的能力较强。而且，碱性焊条由于焊缝金属中氧和氢含量低，非金属夹杂物较少，具有较高的塑性和冲击韧性。

碱性焊条由于药皮中含有较多的萤石，电弧稳定性差，一般多采用直流反接，只有当药皮中含有较多量的稳孤剂时，才可以交、直流两用。

碱性焊条一般用于较重要的焊接结构，如承受动载荷或刚件较大的结构。

3）按焊条药皮类型分类

4 ）按焊条性能分类 按性能分类的焊条，都是根据其特殊使用性能而制造的专用焊条。

如：超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、躺焊焊条、打底层焊条、高效铁粉焊条、防潮焊条、水下焊条、重力焊条等。

焊条分类符号意义 J代表结构钢焊条 Z代表铸铁焊条 T代表特种焊条 D代表堆焊焊条 G代表铬不锈钢焊条 A代表不锈钢焊条 E代表焊条的意思

焊条型号编制方法如下： E 43 1 5 R M -1 　　字母“ E”表示焊条； 　　前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值；

　　第三位数字表示焊条的焊接位置，“ 0” 及“ 1”表示焊条适用于全位置焊接（平、立、仰、横），“ 2”表示焊条适用于平焊及平角焊，“ 4”表示焊条适用于向下立焊；

　　第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。

　　在第四位数字后附加“ R”表示耐吸潮焊条，附加“M”表示耐吸潮和力学性能有特殊规定的焊条，附加“ -1”表示冲击性能有特殊规定的焊条。

例 1 ：E43 1 5 ，表示低氢钠型焊条，适用于全位置焊接，电流种类为直流反接，熔敷金属抗拉强度≥ 420Mpa(43kgf/mm2) 。例 2 ：E43 1 6 ，表示低氢钾型焊条，适用于全位置焊接，电流种类为交流或直流反接，熔敷金属抗拉强度≥ 420Mpa(43kgf/mm2) 。E43 2 8 表示铁粉低氢型焊条，适用于平焊、平角焊，电流种类为交流或直流反接，熔敷金属抗拉强度≥ 420Mpa(43kgf/mm2) 。

4 、焊条的选用及管理( 一 ) 焊条的选用原则 1 、按焊件的力学性能、化学成分选用 ①低碳钢、中碳钢和低合金钢一般按焊件的抗拉强度来选用相应强度的焊条，只有在焊接结构刚性大，受力情况复杂时，才选用比钢材强度低一级的焊条。

②对于不锈钢、耐热钢、堆焊等焊件选用焊条时，应从保证焊接接头的特殊性能出发，要求焊缝金属化学成分与母材相同或相近。

2 、酸性焊条 V.S. 碱性焊条①当接头坡口表面难以清理干净时，应采用氧化性强，对铁锈、油污等不敏感的酸性焊条。②在容器内部或通风条件较差的条件下，应选用焊接时析出有害气体少的酸性焊条。③在母材中碳、硫、磷等元素含量较高时，且焊件形状复杂、结构刚性大和厚度大时，应选用抗裂性好的碱性焊条。④当焊件承受振动载荷或冲击载荷时，除保证抗拉强度外，应选用塑性和韧性较好的碱性焊条。⑤在酸性焊条和碱性焊条均能满足性能要求的前提下，应尽量选用工艺性能较好的酸性焊条。

3 、按简化工艺、生产率和经济性来选用 ①薄板焊接或定位焊宜采用 E431

3 焊条，焊件不易烧穿且易引弧。 ②在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应选用规格大、效率高的焊条。

③在使用性能基本相同时，应尽量选用价格较低的焊条，降低焊接生产的成本。

   (1) 等强匹配的原则 即所选用焊条，熔敷金属的抗拉强度相等或相近于被焊母材金属的抗拉强度，此法主要适用于对结构钢焊条的选用，理论上认为：焊缝强度不宜过高于母材的强度，否则往往由于焊缝抗裂性差或应力集中等原因而使焊接接头质量下降。 (2) 等韧性匹配的原则 即所选用焊条熔敷金属的韧性相等或相近于被焊母材金属的韧性，此法主要适用于对低合金高强度钢焊条的选用。这样，当母材结构刚性大，受力复杂时，不致于因接头的塑性或韧性不足而引起接头受力破坏。

(3) 等成分匹配的原则 即所选用焊条熔敷金属的化学成分符合或接近被焊母材。此法主要适用对不锈钢，耐候钢，耐热钢焊条的选用，这样就能保证焊缝金属具有同母材一样的抗腐蚀性，热强性等性能以及与母材有良好的熔合与匹配。

(4) 根据特殊要求选用的原则 a   选用堆焊焊条应根据堆焊层要求是抗一般磨损还是冲击磨损；是金属间磨损还是磨粒磨损或者腐蚀介质磨损；是高温磨损还是常温磨损；是单一磨损还是综合性磨损等不同情况来选用堆焊焊条。 b  根据焊缝金属是否需要再进行机械加工或进行热处理以及对焊条的经济接受能力来选用焊条。此法主要适用于对铸铁焊条、堆焊焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条的选用。 c  凡要求焊缝金属具有高塑性，高韧性，并有相应强度指标时，宜优先选用碱性低氢型焊条

( 二 ) 焊条的管理及使用1 、焊条的烘干 焊条在存放时会从空气中吸收水分而受潮，会影响工艺性能和焊缝质量，因此焊条 ( 特别是碱性焊条 ) 在使用前必须烘干。一般酸性焊条烘干温度为 75～ 150℃，保温 1～ 2h；碱性焊条为 350 ～ 400℃，保温 1～ 2h 。焊条累计烘干次数一般不宜超过 3次。

2 、焊条的储存保管①焊条必须分类、分型号、分规格存放，避免混淆。②焊条必须存放在通风良好、干燥的库房内。重要焊接结构使用的焊条，特别是低氢型焊条，最好储存在专用的库房内。库房内应设置温度计、湿度计，室内温度在 5℃以上，相对湿度不超过 60％。③焊条必须放在离地面和墙壁的距离均在 0.3m 以上的木架上，以防受潮变质。

碳钢焊条型号的划分

焊 条 型 号 药 皮 类 型 焊 接 位 置 电 流 种 类

E43系列――熔敷金属抗拉强度≥ 420MPa (43Kgf/mm2)

E4300 特殊型

平、横、立、仰交流或直流正、

反接E4301 钛铁矿型

E4303 钛钙型

E4310 高纤维钠型 直流反接

焊 条 型 号 药 皮 类 型 焊 接 位 置 电 流 种 类

E4311 高纤维钾型 交流或直流反接

E4312 高钛钠型 交流或直流正接

E4313 高钛钾型 交流或直流正、反接

E4315 低氢钠型平、横、立、仰

直流反接

E4316 低氢钾型 交流或直流反接

E4320氧化铁型

平 交流或直流正、反接

平角焊 交流或直流正接

E4322 平 交流或直流正接

E4323 铁粉钛钙型平、平角焊 交流或直流正、

反接E4324 铁粉钛型

E4327 铁粉氧化铁型平 交流或直流正、

反接

平角焊 交流或直流正接

E4328 铁粉低氢型 平、平角焊 交流或直流反接

E50系列――熔敷金属抗拉强度≥ 490MPa (50Kgf/mm2)

E5001 钛铁矿型

平、横、立、仰

交流或直流正、反接E5003 钛钙型

E5010 高纤维钠型 直流反接

E5011 高纤维钾型 交流或直流反接

E5014 铁粉钛型 交流或直流正、反接

E5015 低氢钠型 直流反接

E5016 低氢钾型交流或直流反接

E5018 铁粉低氢钾型

E5018M 铁粉低氢型 直流反接

E5023 铁粉钛钙型

平、平角焊

交流或直流正、反接E5024 铁粉钛型

E5027 铁粉氧化铁型 交流或直流正接

E5028

铁粉低氢型 交流或直流反接E5048

平、横、立向下、仰