1.试述低碳钢的焊接性。
由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。焊接低碳钢时可采取哪些措施消除应力裂纹?
（1）降低消应力退火温度。（2）控制母材中V、B的含量。
⑶坡口形式将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。如果是铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆
滑，其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。
⑷焊接工艺参数由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，所以第一层焊
缝焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深。
⑸焊后热处理焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，特别是对于大厚度焊件、高刚性结
构件以及严厉条件下（动载荷或冲击载荷）工作的焊件更应如此。消除应力的回火温度为600～650℃。
若焊后不能进行消除应力热处理，应立即进行后热处理。
4.试述高碳钢的焊接工艺要点。
⑴焊接性当高碳钢的碳的质量分数大于0.60%时，焊后的硬化、裂纹敏感倾向更大，因此
焊接性极差，不能用于制造焊接结构。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接工作主要是焊补修复。
⑵焊条选用由于高碳钢的抗拉强度大都在675MPa以上，所以常用的焊条型号为E7015、
E6015，对构件结构要求不高时可选用E5016、E5015焊条。此外，亦可采用铬镍奥氏体钢焊条进行焊接。
⑶焊接工艺1）由于高碳钢零件为了获得高硬度和耐磨性，材料本身都需经过热处理，所
以焊前应先进行退火，才能进行焊接。
2）焊件焊前应进行预热，预热温度一般为250～350℃以上，焊接过程中必需保持层间温度不低于预热温度。
3）焊后焊件必需保温缓冷，并立即送入炉中在650℃进行消除应力热处理。
5.试述低合金高强钢的焊接性。
强度级别较低的低合金高强钢，如300～400MPa级，由于钢中合金元素含量较少，其焊接性良好，接近于低碳钢。随着钢中合金元素的增加，强度级别提高，钢的焊接性也逐渐变差，出现的主要问题是：
⑴热影响区的淬硬倾向含碳时较少、强度级别较低的钢种，如09Mn2、09Mn2Si、09MnV
钢等，淬硬倾向很小。随着强度级别的提高，淬硬倾向也开始加大，如16Mn、15MnV钢焊接时，快速度冷却会导致在热影响区出现马氏体组织。
⑵冷裂纹低合金高强钢焊接时，热影响区的冷裂纹倾向加大，并且这种冷裂纹往往具有延迟
的性质，危害性很大。例如，材料为18MnMoNb钢壁厚115mm的一大型容器，由于预热温度不够，焊后在热影响区形成大量冷裂纹。
低合金高强钢的定位焊缝很容易开裂，其原因是由于焊缝尺寸小、长度短、冷却速度快，这种开裂属于冷裂纹性质。
⑶热裂纹一般情况下，强度等级为294～392MPa的热轧、正火钢，热裂倾向较小，但在厚
壁压力容器的高稀释率焊道（如根部焊道或靠近坡口边缘的多层埋弧焊焊道）中也会出现热裂纹。电渣焊时，若母材的含碳量偏高并含镍时，电渣焊缝中可能会出现呈八字形分布的热裂纹。
强度等级为800～1176MPa的中碳调质钢（如30CrMnSiA钢），焊接时热裂的敏感性较大。
⑷粗晶区脆化热影响区中被加热至1100℃以上的粗晶区，当焊接线能量过大时，粗晶区的
晶粒将迅速长大或出现魏氏组织而使韧性下降，出现脆化段。
6.试述低合金高强钢焊接时的主要工艺措施。
⑴预热预热是防止裂纹的有效措施，并且还有助于改善接头性能。但预热会恶化劳动条件，
使生产工艺复杂化，过高的预热温度还会降低接头韧性。因此，焊前是否需要预热以及预热温度的确定应根据钢材的成分（碳当量）、板厚、结构形状、刚度大小以及环境温度等决定。
宜用快速多道焊以减轻焊道过热，并通过多层焊的重热作用细化晶粒，多道焊时要控制层间温度不得过高，如焊接06MnNbDR低温用钢时，层间温度不得大于300℃。
低温用钢焊后可进行消除应力热处理，以降低焊接结构的脆断倾向
10.试述珠光体耐热钢的焊接工艺。
高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢称为耐热钢，以Cr、Mo为主要合金元素的低合金耐热钢，基体组织是珠光体（或珠光体+铁素体）称为珠光体耐热钢，常用钢号有15CrMo、12CrMoV、12Cr2MoWVTiB、14MnMov、18MnMoNb、13MnNiMoNb。
由于珠光体耐热钢中含有一定量的Cr、Mo和其它一些合金元素，所以热影响区会产生硬脆的马氏体组织，低温焊接或焊接刚性较大的结构时，易形成冷裂纹。因此在焊接时应采取以下几项工艺措施：⑴预热预热是焊接珠光体耐热钢的重要工艺措施。为了确保焊接质量，不论在定位焊或正式施焊过程中，焊件都应预热并保持为100～150℃用氩弧焊打底和CO2气体保护焊时，可以降低预热温度或不预热。
⑵焊后缓冷焊后应立即用石棉布覆盖焊缝及热影响区，使其缓慢冷却。
⑶焊后热处理焊后应立即进行高温回火，防止产生延迟裂纹、消除应力和改善组织。焊
后热处理温度应避免在350～500℃温度区间内进行，因珠光体耐热钢在该温度区间内有强烈的加火脆性现象。
11.试述低碳调质钢的焊接性。
碳的质量分数不超过0.21%，加入适量的合金元素Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu，经过奥氏体化-淬火-回火热处理的钢称为低碳调质钢，常用牌号有WCF60、62、HQ70A、B、
⑵焊接材料为防止产生冷裂纹，因此必须严格控制焊接材料中的含氢量，要求所使用的焊
条必须是低氢型或超低氢型的，焊前应严格按规定进行烘干、贮存。
⑶焊接技术为避免过度损伤热影响区的韧性，应避免使用过大的线能量，因此，不推荐使用
大直径的焊条或焊丝。只要可能，应采用多层小焊道焊缝，最好采用窄焊道，而不采用横向摆动的运条技术。
⑷焊后热处理大多数低碳调质钢的焊接构件都是在焊态下使用，只有在下述条件下才进行焊
后热处理。
1）焊后或冷加工后的韧性过低。
2）焊后需进行高精度加工，要求保证结构尺寸的稳定性。
3）焊接结构承受应力腐蚀。
焊后热处理的温度必须低于母材调质处理的回火温度。
13.试述中碳调质钢的焊接性。
碳的质量分数量较高（含碳量0.25%～0.5%），并加入适量的合金元素（Mn 、Si、Cr、Ni、B、Mo、W、V、Ti等）以保证钢的淬透性，再通过调质处理以获得综合性能较好的高强钢称为中碳调质钢，常用牌号有30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA、35CrMoA、35CrMoVA、34CrNi13MoA、40CrNiMoA等。
中碳调质钢的屈服点可达到880～1176MPa，但焊接性较差，主要表现在：
⑴焊接热影响区的脆化和软化首先，由于中碳调质钢的含碳量高、合金元素多，钢的淬硬倾
向大，在热影响区的淬火区会产生大量的马氏体，导致严重脆化。其次，热影响区被加热到超过调质处理时回火温度的区域，将出现强度、硬度低于母材的软化区。
⑵裂纹倾向严重中碳调质钢的淬硬倾向大，热影响区产生的马氏体组织，增大了焊接接头的
冷裂倾向。
此外，中碳调质钢的碳及合金元素含量高，熔池的结晶温度区间大，偏析严重，因而具有较大的热裂纹敏感性。
14.试述中碳调质钢的焊接工艺。
常用的各种熔焊方法，都可以适用于焊接中碳调质钢。
⑴预热及后热除了拘束度小、构造简单的薄壳结构不用预热外，中碳调质钢都应采取焊前预
热和后热措施，预热温度约为200～350℃后热温度为300℃左右。
如果焊后不能及时进行调质处理，则必需在焊后及时进行中间热处理，即在等于或高于预热温度下进行保温一段时间的热处理，如低温回火或650～680℃高温回火。若焊件焊前处于调质状态，其预热温度、层间温度及热处理温度都应比母材淬火后的回火温度低50℃。进行局部预热时，应在焊缝两侧各100mm范围内均匀加热。
⑵焊接材料为了防止产生热裂纹，要求采用低碳焊丝，焊丝中的碳的质量分数应控制在
0.15%以内，最高不超过0.25%，并且控制硫、磷的质量分数应小于0.03%～0.035%。
焊接中碳调质钢焊条的选用，见表16。表中HTJ-1及HTJ-4焊条涂料只起稳弧作用，焊缝金属的力学性能和抗裂性能较差，只适用于受力小、待焊处可达性不好及要求变形小的
30CrMnSiA钢薄板的焊接。
⑶焊接线能量中碳调质钢宜用小线能量焊接，以有利于减少淬火区的高温停留时间，降低奥
氏体的晶粒长大，从而降低淬火区的脆化程度。
15.试述耐候钢及耐海水腐蚀用钢的焊接工艺。
铜、磷能显著地降低钢的腐蚀速度，这是耐候钢及耐海水腐蚀用钢的主要合金元素，常用耐候钢及耐海水腐蚀用钢有：16CuCr、12MnCuCr、15MnCuCr、09Mn2Cu、16MnCu、09MnCuPTi、08MnPRE、10MnPNbRE钢等。
铜、磷耐蚀钢对焊接热循环不敏感，焊接热影响区的最高硬度不超过350HV。虽然钢中含
有Cu、P等元素，但其含量均不高，通常铜的质量分数控制在0.2%～0.4%，不会促使产生热裂纹。含磷钢中碳、磷的质量分数都在0.25%以下，因而钢的冷脆倾向也不大，所以焊接性良好，焊接工艺与强度级别较低（σs为343～392MPa）的普通热轧钢相同。16.试述不锈钢焊接接头的脆化现象。
不锈钢的焊缝在高温加热一段时间后，出现冲击韧度下降的现象称为脆化。
⑴475℃脆性含有较多铁素体相（超过15%～20%）的双相焊缝金属，经过350～500℃
加热后，塑性和韧性会显著降低，即性质脆化。由于在475℃时脆化速度最快，故称为“475℃脆性”。铁素体越多，这种脆化越严重。已产生475℃脆化的焊缝，可以900℃淬火消除。
⑵σ相脆化不锈钢焊接接头在375～875℃范围内长期使用，会产生一种FE-Cr金属间化合
物，称为“σ相”。σ相硬而脆，硬度大于68HRC时，由于σ相析出的结果，焊缝的冲击韧度急剧下降，这种现象称为“σ相脆化”。通常认为，σ相是由铁素体演变而来，当铁素体的质量分数超过5%时，很快会形成σ相。因此，对于高温下使用的不锈钢材料，为了防止出现σ相，必须控制铁素体的含量。为了消除已经生成的σ相，恢复焊接接头的韧性，可以把焊接接头加热到1000～1050℃，然后快速冷却。
σ相在1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊缝中一般不会产生。
⑶熔合线脆断不锈钢焊件在高温下长期使用，在沿焊缝熔合线外几个晶粒的地方，会发生脆
断现象，此现象称为熔合线脆断。钢中加入Mo元素能提高钢材抗脆断的能力。
17.试述铁素体不锈钢的焊接工艺。
属于铁素体不锈钢的钢号有0Cr13A1、1Cr17、1Cr28、0Cr17Ti、1Cr25Ti、1Cr17Mo2Ti 等。
铁素体不锈钢焊接工艺如下：
⑴焊接性铁素体不锈钢焊接时，由于热影响区晶粒急剧长大、475℃脆性和σ相析出不仅引
起接头脆化，而且也使冷裂倾向加大。在温度高于1000℃的熔合线附近快速冷却时会产生晶间腐蚀，但经650～850℃加热并随后缓冷就可以加以消除。
由于铁素体钢在加热和冷却过程中不发生相变，所以晶粒长大以后，不能通过热处理来细化。
⑵焊接工艺1）焊接时将焊件预热100～150℃，含铬量越高，预热温度越高。
2）可分别选用铬不锈钢焊条或铬镍奥氏体焊条。采用铬镍奥氏体焊条时，可不进行焊前预热和焊后热处理。3）采用小的焊接线能量，不摆动焊接。多层焊时应控制层间温度高于150℃。
不宜连续施焊。
4）焊后进行750～800℃的回火处理，目的是改善塑性，提高耐腐蚀性。回火后快冷，可防止出现σ相及475℃脆性。
对于超低碳高铬铁素体不锈钢，如00Cr26Mo1、00Cr30Mo，目前还没有专用焊条，可采用E1-23-13-26（A302）、E2-26-21-16（A402）焊条进行焊接。
18.试述马氏体不锈钢的焊接工艺。
属于马氏体不锈钢的钢号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo、1Cr17Ni2、2Cr13Ni2、9Cr18、9Cr18MoV等。
⑴焊接性有强烈的冷裂倾向，焊缝及热影响区焊后均为硬而脆的马氏体组织，钢中含碳量
越高，冷裂倾向越大。焊接时在温度超过1150℃的热影响区内，晶粒显著长大。过快或过慢的冷却都可能引起接头脆化。例如，1Cr13钢焊后冷却速度小于10℃/s时，在热影响区将得到粗大的铁素体加碳化物组织，使塑性显著降低；当冷却速度大于40℃/s时，则会产生粗大的马氏体组织，同样也使塑性下降。
马氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向很小。
⑵焊接工艺1）焊前预热焊前预热是防止产生冷裂纹的主要工艺措施。当C的质量分数为
0.1%～0.2%时，预热温度为200～260℃，对高刚性焊件可预热至400～450℃。
2）焊后冷却焊件焊后不应从焊接温度直接升温进行回火处理，因为焊接过程中奥氏体可能未完全转变，如焊后立即升温回火，会出现碳化物沿奥氏体晶界沉淀和奥氏体向珠光体转变，产生晶粒粗大的组织，严重降低韧性。因此回火前应使焊件冷却，让焊缝和热影响区的奥氏体基本分解完了。对于刚性小的焊件，可以冷至室温再回火；对于大厚度的焊件，需采用较复杂的工艺；焊后冷至100～150℃，保温0.5～1h,然后加热至回火温度。
3）焊后热处理目的是降低焊缝和热影响区的硬度，改善塑性和韧性，同时减少焊接残余应力。焊后热处理分回火和完全退火两种。回火温度为650～750℃，保温1h，空冷；若焊件焊后需机加工的，为了得到最低硬度，可采用完全退火，退火温度为830～880℃，保温2h 炉冷至595℃，然后空冷。
4）焊条的选用焊接马氏体不锈钢用焊条分为铬不锈钢焊条和铬镍奥氏体不锈钢焊条两大类。常用铬不锈钢焊条有E1-13-16（G202）、E1-13-15（G207）；常用铬镍奥氏体不锈钢焊条有E0-19-10-16（A102）、E0-19-10-15（A107）、E0-18-12Mo2-16（A202）、E0-18-12Mo2-15（A207）等
19.什么是不锈钢的应力腐蚀？如何防止应力腐蚀？
盛装腐蚀介质的容器，在拉伸应力的作用下所产生的腐蚀现象称为应力腐蚀。引起应力腐蚀的拉伸应力有焊接残余应力和工作应力两种，其中以焊接残余应力为主。
产生应力腐蚀的介质因素是溶液中CI-离子浓度和氧含量的共同含量。容易引起奥氏体不锈钢产生应力腐蚀的介质，见表18。奥氏体不锈钢制设备经常由冷却水、蒸汽、空气中的积水引起应力腐蚀断裂。
防止应力腐蚀的方法主要是消除焊接残余应力，常采用低温（低于300～350℃）或高温（高于850℃）退火处理。
20.不锈钢焊接时，为什么要控制焊缝中的含碳量？
随着不锈钢中含碳量的增加，在晶界生成的碳化铬随之增多，使得在晶界形成贫铬区的机会增多，在腐蚀介质中产生晶间腐蚀的倾向就会增加。因此不锈钢焊接时，为提高接头的耐腐蚀能力，必需控制焊缝中的含碳量，采取的措施是：
⑴采用超低碳不锈钢及其焊接材料奥氏体不锈钢根据含碳量的不同，可分成三个等级：即一
般含碳量级，碳的质量分数为≤0.14%；低碳级的为≤0.06%；超低碳级的为≤0.03。因为室温时，奥氏体中能溶解的最大碳的质量分数为0.02%～0.03%，所以超低碳奥氏体不锈钢原则上就不会产生晶间腐蚀。属于超低碳奥氏体不锈钢的钢号有00Cr19Ni11、
00Cr17Ni14Mo2、00Cr17Ni14Mo2Cu2等。焊接这类钢时，应采取超低碳不锈钢焊丝，如H00Cr19Ni9焊丝。
⑵在母材或焊接材料中添加稳定剂在钢材和焊接材料中加入Ti、Nb等与碳的结合能力比铬
更强的元素，能够与碳结合成稳定的碳化物，可以避免在奥氏体晶界形成贫铬区。所以，常用奥氏体不锈钢及焊执着材料中都含有Ti或NbNb元素，如1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni11Nb 和H1Cr19Ni10Nb钢等。
⑶进行固溶处理焊后将焊接接头加热到1050～1100℃，此时碳又重新溶入奥氏体中，然后
急速冷却，便得到了稳定的奥氏体组织，这种工艺处理称为固溶处理。固溶处理的缺点是，如果焊接接头需要在危险温度区工作，则仍不可避免地会形成贫铬区。
⑷进行均匀化处理将焊接接头加热至850～900℃，保温2h，使奥氏体晶粒内部的铬有充
分时间扩散至晶界，使晶界处铬的质量分数又恢复到大于12%，贫铬区得以消失。
21.什么是不锈钢的晶闸腐蚀？
不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶闸腐蚀。产生晶闸腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危
险的破坏形式。晶闸腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。
不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小，约为
0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏
体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C8等。但是由于铬的扩散速度较小，来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。
22.什么是不锈钢产生晶间腐蚀的“危险温度区”（敏化温度区）？
不锈钢产生晶间腐蚀与钢的加热温度和加热时间有关。1Cr18Ni9Ti不锈钢的晶间腐蚀与加热温度和加热时间的关系，见图3。从图中可看出，当加热温度小于左面50℃或大于850℃时，不会产生晶间腐蚀。因为温度小于450℃时，由于温度较低，不会形成碳化铬化合物；而当温度超过850℃时，晶粒内的铬扩散能力增强，有足够的铬扩散至晶界和碳结合，不会在晶界形成贫铬区。所以产生晶间腐蚀的加热温度为450～850℃，这个温度区间就称为产生晶间腐蚀的“危险温度区”或称“敏化温度区”，其中尤以650℃为最危险。焊接时，焊缝两侧热影响区中处于危险温度区的地带最易发生晶间腐蚀，即使是焊缝由于在冷却过程中其温度也要穿过危险温度区，所以也会产生晶间腐蚀。
焊接接头在危险温度区停留的时间越短，接头的耐晶间腐蚀能力越强，所以不锈钢焊接时，快速冷却是提高接头耐腐蚀能力的有效措施。由于奥氏体不锈钢冷却过程中没有马氏体的转变过程，所以快速冷却不会使接头淬硬。
23.奥氏体钢防止应力腐蚀开裂措施主要有哪些？
（1）正确选用材料
（2）消除产品的残余应力
（3）对材料进行防蚀处理
（4）改进部件结构及插头设计
24.如何提高焊接接头的耐晶间腐蚀性？
降低含碳量、减少近缝区过热、合理安排焊接顺序、焊后进行稳定化处理
25.预热的目的是什么？后热（消氢处理）的目的是什么？焊接主要易产生哪些缺陷？
答：预热可以减低焊接接头冷却速度防止母材和热影响区产生裂纹，减少焊接变形降低焊接区的残余应力。后热的目的是加快焊接接头中氢的逸出，是防止焊接冷裂纹的有效措施。后热温度一般为200～3500C。
焊接缺陷有：裂纹、夹渣、气孔和白点以及未焊透、未熔合、咬边、凹坑、焊瘤和下塌。26.焊后热处理的目的是什么？有哪几类？
答：焊后热处理可以松弛焊接残余应力，软化淬硬区，改变组织形态，减少含氢量，尤其是提高某些钢种冲击韧性，改善力学性能。避免结构产生裂纹，恢复因冷作硬化和时效而损失的力学性能，改善组织和热影响区的塑性和韧性，提高抗应力腐蚀能力。
分类：炉内整体热处理、分段炉内热处理、局部热处理和现场热处理。
27.焊后热处理的方法有哪些？热处理时应控制什么？
答：焊后热处理的方法有：炉内整体热处理、分段炉内热处理、局部热处理、现场热处理。
热处理时应控制：保温温度、保温时间、升温速度、冷却速度。
1.试述低碳钢的焊接性。 由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。焊接低碳钢时可采取哪些措施消除应力裂纹? （1）降低消应力退火温度。（2）控制母材中V、B的含量。
⑶坡口形式将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。如果是铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆 滑，其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。 ⑷焊接工艺参数由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，所以第一层焊 缝焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深。 ⑸焊后热处理焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，特别是对于大厚度焊件、高刚性结 构件以及严厉条件下（动载荷或冲击载荷）工作的焊件更应如此。消除应力的回火温度为600～650℃。 若焊后不能进行消除应力热处理，应立即进行后热处理。 4.试述高碳钢的焊接工艺要点。 ⑴焊接性当高碳钢的碳的质量分数大于0.60%时，焊后的硬化、裂纹敏感倾向更大，因此 焊接性极差，不能用于制造焊接结构。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接工作主要是焊补修复。 ⑵焊条选用由于高碳钢的抗拉强度大都在675MPa以上，所以常用的焊条型号为E7015、 E6015，对构件结构要求不高时可选用E5016、E5015焊条。此外，亦可采用铬镍奥氏体钢焊条进行焊接。 ⑶焊接工艺1）由于高碳钢零件为了获得高硬度和耐磨性，材料本身都需经过热处理，所 以焊前应先进行退火，才能进行焊接。 2）焊件焊前应进行预热，预热温度一般为250～350℃以上，焊接过程中必需保持层间温度不低于预热温度。 3）焊后焊件必需保温缓冷，并立即送入炉中在650℃进行消除应力热处理。 5.试述低合金高强钢的焊接性。 强度级别较低的低合金高强钢，如300～400MPa级，由于钢中合金元素含量较少，其焊接性良好，接近于低碳钢。随着钢中合金元素的增加，强度级别提高，钢的焊接性也逐渐变差，出现的主要问题是： ⑴热影响区的淬硬倾向含碳时较少、强度级别较低的钢种，如09Mn2、09Mn2Si、09MnV 钢等，淬硬倾向很小。随着强度级别的提高，淬硬倾向也开始加大，如16Mn、15MnV钢焊接时，快速度冷却会导致在热影响区出现马氏体组织。 ⑵冷裂纹低合金高强钢焊接时，热影响区的冷裂纹倾向加大，并且这种冷裂纹往往具有延迟 的性质，危害性很大。例如，材料为18MnMoNb钢壁厚115mm的一大型容器，由于预热温度不够，焊后在热影响区形成大量冷裂纹。 低合金高强钢的定位焊缝很容易开裂，其原因是由于焊缝尺寸小、长度短、冷却速度快，这种开裂属于冷裂纹性质。 ⑶热裂纹一般情况下，强度等级为294～392MPa的热轧、正火钢，热裂倾向较小，但在厚 壁压力容器的高稀释率焊道（如根部焊道或靠近坡口边缘的多层埋弧焊焊道）中也会出现热裂纹。电渣焊时，若母材的含碳量偏高并含镍时，电渣焊缝中可能会出现呈八字形分布的热裂纹。 强度等级为800～1176MPa的中碳调质钢（如30CrMnSiA钢），焊接时热裂的敏感性较大。 ⑷粗晶区脆化热影响区中被加热至1100℃以上的粗晶区，当焊接线能量过大时，粗晶区的 晶粒将迅速长大或出现魏氏组织而使韧性下降，出现脆化段。 6.试述低合金高强钢焊接时的主要工艺措施。 ⑴预热预热是防止裂纹的有效措施，并且还有助于改善接头性能。但预热会恶化劳动条件， 使生产工艺复杂化，过高的预热温度还会降低接头韧性。因此，焊前是否需要预热以及预热温度的确定应根据钢材的成分（碳当量）、板厚、结构形状、刚度大小以及环境温度等决定。
金属材料的焊接性能 （2014.2.27） 摘要：对各种常用金属材料的焊接性能进行研究，通过参考各类焊接丛书及焊接前辈多年的经验总结，对常用金属材料的焊接工艺可行性起指导作用。 关键词：碳当量；焊接性；焊接工艺参数；焊接接头 1 前言 随着中国特种设备制造业的不断发展，我们在制造产品时所用到的金属材料种类也在不断增加，相应地所必须掌握的各种金属材料的焊接性能也在不断研究和更新中，为了实际产品制造的焊接质量，熟悉金属材料的焊接性能，以制定正确的焊接工艺参数，从而获得优良的焊接接头起到至关重要的指导作用。 2 金属材料的焊接性能 2.1 金属材料焊接性的定义及其影响因素 2.1.1 金属材料焊接性的定义 金属材料的焊接性是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的能力。一种金属，如果能用较多普通又简便的焊接工艺获得优良的焊接接头，则认为这种金属具有良好的焊接性能金属材料焊接性一般分为工艺焊接性和使用焊接性两个方面。 工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优良，无缺陷焊接接头的能力。它不是金属固有的性质，而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行的评定。所以金属材料的工艺焊接性与焊接过程密切相关。 使用焊接性是指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计上提出的技术要求。通常包括力学性能、抗低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。例如我们常用的S30403，S31603不锈钢就具有优良的耐蚀性能，16MnDR，09MnNiDR低温钢也有具备良好的抗低温韧性性能。
金属材料的焊接性能 （1）焊接性能良好的钢材主要有： 低碳钢（含碳量<0.25）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量<0.20）；不锈钢（合金元素含量>3、含碳量<0.18）。 （2）焊接性能一般的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.25～0.35）；低合金钢（合金元素含量<3、含碳量<0.30）；不锈钢（合金元素含量13～25、含碳量￡0.18） （3）焊接性能较差的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.35～0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量0.30～0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.20）。 （4）焊接性能不好的钢材主要有： 中、高碳钢（合金元素含量<1、含碳量>0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量>0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.30～0.40）。 焊条和焊丝选择的基本要点如下： 同类钢材焊接时选择焊条主要考虑以下几类因素： 考虑工件的物理、机械性能和化学成分；考虑工件的工作条件和使用性能； 考虑工件几何形状的复杂程度、刚度大小、焊接坡口的制备情况和焊接部位所处的位置等；考虑焊接设备情况；考虑改善焊接工艺和环保；考虑成本。 异种钢材和复合钢板选择焊条主要考虑以下几类焊接情况： 一般碳钢和低合金钢间的焊接；低合金钢和奥氏体不锈钢之间的焊接；不锈钢复合钢板的焊接。 焊条和焊丝的选择参数查阅机械设计手册中焊条和焊丝等章节和焊条分类及型号（GB 980-76）、焊条的性能和用途（GB 980～984-76）等有关国家标准。 ###15CrMoR的换热器的热处理工艺 ***当板厚超过筒体内径的3％时，卷板后壳体须整体热处理。 *** 15CrMoR焊接性能良好。手工焊用E5515-B2（热307）焊条，焊前预热至200-250℃（小口径薄壁管可不预热），焊后650-700℃回火处理。自动焊丝用H13CrMoA和焊剂250等。 ###压力容器用钢的基本要求 压力容器用钢的基本要求：较高的强度,良好的塑性、韧性、制造性能和与相容性。 改善钢材性能的途径：化学成分的设计,组织结构的改变,零件表面改性。 本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。 一、化学成分 钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。 1、碳:碳含量增加时，钢的强度增大，可焊性下降，焊接时易在热影响区出现裂纹。 因此压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。 2、钒、钛、铌等：在钢中加入钒、钛、铌等元素，可提高钢的强度和韧性。
低合金高强钢的焊接性 钢铁研究总院田志凌 1 前言 低合金高强（HSLA）钢的焊接性主要包括两个方面，其一是裂纹敏感性，其二是焊接热影响区的力学性能。过去40年，在钢材焊接性的研究方面，我国几代科技工作者进行了卓有成效的工作[1-5]。 在过去的40年，HSLA钢取得了显著进展，精炼技术、微合金钢技术、控轧控冷技术、形变热处理（TMCP）等一些先进技术的应用，使得现代HSLA钢的焊接性大大改善，尤其是HAZ冷列裂纹敏感性大大降低，粗晶区韧性大幅度提高，高效率、大线能量焊接工艺得以应用。然而，新的问题也伴随着出现，如母材的低碳当量高强度化使得冷裂纹从HAZ转移到焊缝金属中，多层焊接头中的局部脆性区问题等。本文将论述HSLA钢制造技术的进步给焊接性带来的变化，以及技术发展趋势。 2 HSLA钢的技术进步及其对焊接性的改善 过去40年，低成本、高性能是钢铁行业技术进步的主要发展方向，从焊接性的角度来看，影响最大的是精炼技术和轧制技术。 2.1 精炼技术的影响 焊接热裂纹、液化裂纹曾经是低碳钢、低合金钢焊接的一个重要问题，随着铁水预处理、碱氧炉炼钢、钢包精炼、真空精炼等精炼技术的采用，钢中S、P等杂质元素的含量越来越低，热裂纹、液化裂纹发生的频率已降得非常低。 以管线钢为例，目前的超纯净冶炼技术能够达到如下水平： P≤20ppm, S≤5ppm, N≤20ppm, O≤10ppm, H≤1.0ppm 此外，上世纪80年代以来，模铸已逐渐被连铸所代替，2001年我国的连铸比已超过90%，高均匀性连铸技术的应用，大大降低了铸坯中间偏析。 一方面，S、P等杂质元素的含量越来越低，另一方面，杂质元素的偏析程度越来越小，因此，HSLA钢焊接性评定中已不再进行热裂纹、液化裂纹敏感性评定。 2.2 轧钢技术和微合金化的影响 在上世纪五、六十年代，最广泛应用的结构钢就是C-Mn钢，钢材的强度主要靠提高C 的含量和合金元素的含量来实现，强度越高，冷裂纹敏感性就越大。 控制轧制的应用始于六、七十年代，控制轧制与正火处理相结合，能够降低钢的碳当量，提高钢材的抗裂性能，同时HAZ的韧性也得到了一定程度的提高。然而，生产力的发展要求采用大线能量焊接，如造船业，焊接效率是加快制造进度、降低成本的关键因素，而对于轧制原有状态和正火状态钢而言，大线能量焊接使得HAZ晶粒变得粗大，同时在粗晶区形成韧性很差的上贝氏体组织，针对这一技术问题，确立了Ti处理技术（1975年之前）：根据钢中存在的氮（N）量，适当加入Ti，使TiN成细粒状均匀分布，TiN能够抑制奥氏体晶粒长大，促进晶内铁素体的形核。基于同一机理，微合金化技术得以发展，利用Nb, V, Ti 等微量元素形成细小的碳氮化物生产的细晶粒钢，能够适应较大线能量焊接，图1为Nb, V, Ti三种微合金元素形成的第二相粒子的溶解曲线，由此可见TiN对晶粒长大的阻力最大，Nb(CN)次之，VC最小。
碳钢的焊接性
碳素钢的焊接性随含碳量增加而恶化，因为含碳量较高的钢从焊接温度快速冷却下容易被淬硬。被淬硬的焊缝和热影响区因其塑性下降，在焊接应力容易产生裂纹。碳素钢被淬硬主要是在马氏体组织形成而引起，马氏体的数量受冷却速度影响，非常快的冷却速度可以产生100%的马氏体，从而可达到最高硬度。因此，焊接含砚较高的碳素钢时，就应当注意减缓冷却速度，使马氏体的数量减至最少。 焊接的冷却速度受焊接热输入、母材板厚和环境温度的影响。厚板或在低温条件下焊接，其冷却速度加快；预热或加大焊接线能量，可以降低冷却速度，减少裂纹产生。 碳素钢的碳含量增加到约0.15%以上时，对氢致裂纹尤其敏感。因此，焊接碳含量高于0.15%的碳素钢时，须注意减少氢的来源。例如大气中的水分，焊前对待焊部位及附近须清除油污、铁锈等。手弧焊时宜选用低氢焊条，在其它焊接方法中应制造低氢环境，以减少焊缝周围环境中的氢含量。 焊接碳素钢时产生裂纹的力学原因是结构的拘束力和不均衡的热应力。即使是不易淬硬的低碳钢，在受拘束力条件下采用了不正确的焊接程序，也会因这些应力过大而产生裂纹。 总之，对碳素钢的焊接，应针对其碳含量不同而采取相应的工艺措施。当含碳较低时，如低碳钢，应着重注意防止结构拘束应力和不均衡的热应力所引起的裂纹；当含碳量较高时，如高碳钢，除了防止因这些因为应力所引起的裂纹外，还要特别注意防止因淬硬而引起的裂纹。 焊接特点 低碳钢的含碳量低（≤0.25%），其它合金元素含量较少，故是焊接性最好的钢种。采用通常的焊接方法后，接头中不会产生淬硬组织或冷裂纹。只要焊接材料选择适当，便能得到满意的焊接接头。 用电弧焊焊接低碳钢时，为了提高焊缝金属的塑性、韧性、和抗裂性能，通常都是使焊缝金属的碳含量低于母材，依靠提高焊缝中的硅、锰含量和电弧所具有较高的冷却来达到与母材等强度。因此，焊缝金属会随着冷却速度的增加，其强度会提高，而塑性和韧性会下降。当厚板单层角焊缝时，焊角尺寸不宜过小；多层焊时，应尽量连续施焊；焊补表面缺陷时，焊缝应具有一定的尺寸，焊缝长度不得过短，必要时应采用100-150℃的局部预热。
金属的焊接性 一、金属焊接性 1.概念：金属焊接性就是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。 含义：一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。 评价标准：如果某种金属采用简单的焊接工艺就可获得优质焊接接头并且具有良好的使用性能或满足技术条件的要求，就称其焊接性好；如果只有采用特殊的焊接工艺才能不出缺陷，或者焊接热过程会使接头热影响区性能显著变坏以至不能满足使用要求，则称其焊接性差。 2.影响焊接性的因素 1）材料因素 材料是指用于制造结构的金属材料及焊接所消耗的材料。前者称为母材或基本金属，即被焊金属。后者称为焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。 材料因素包括化学成分、冶炼轧制状态、热处理状态、组织状态和力学性能等。其中化学成分(包括杂质的分布与含量)是主要的影响因素。碳对钢的焊接性影响最大。含碳量越高，焊接热影响区的淬硬倾向越大，焊接裂纹的敏感性越大。也就是说，含碳量越高焊接性越差。除碳外钢中的一些杂质如氧、硫、磷、氢、氮以及合金钢中常用的合金元素锰、铬、钴、铜、硅、钼、钛、铌、钒、硼等都不同程度地增加了钢的淬硬倾向使焊接性变差。 若焊接材料选择不当或成分不合格，焊接时也会出现裂纹、气孔等缺陷，甚至会使接头的强度、塑性、耐蚀性等使用性能变差。 2）设计因素 设计因素是指焊接结构在使用中的安全性不但受到材料的影响而且在很大程度上还受到结构形式的影响。例如结构刚度过大或过小，断面突然变化，焊接接头的缺口效应，过大的焊缝体积以及过于密集的焊缝数量，都会不同程度地引起应力集中，造成多向应力状态而使结构或焊接接头脆断敏感性增加。 3）工艺因素 工艺因素包括施焊方法(如手工焊、埋弧焊、气体保护焊等)、焊接工艺(包括焊接规范参数、焊接材料、预热、后热、装配焊接顺序)和焊后热处理等。在结构材料和焊接材料选择正确、结构设计合理的情况下工艺因素是对结构焊接质量起决定性作用的因素。 4）使用因素 使用因素指焊接结构的工作温度、负荷条件(动载、静载、冲击、高速等)和工作环境(化工区、沿海及腐蚀介质等)。一般来讲环境温度越低钢结构越易发生脆性破坏，承受交变载荷的焊接结构易发生疲劳破坏。 二、如何分析金属的焊接性 （一）从金属的特性分析焊接性 1.化学成分 1）碳当量法 钢材中的各种元素，碳对淬硬及冷裂影响最显著，所以有人将钢材中各种元素的作用按照相当于若干含碳量折合并迭加起来，求得所谓的“碳当量”(C eq)，以C eq值的大小估价冷裂纹倾向的大小，认为C eq值越小，钢材的焊接性能越好。 碳当量公式没有考虑元素之间的交互作用，也没有考虑板厚、结构拘束度、焊接工艺、含氢量等因素的影响。因而用碳当量评价焊接性是比较粗略的，使用时应注意条件。 2）焊接冷裂纹敏感系数
碳的质量分数不超过0.21％，加入适量的合金元素Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu ,经过奥氏体化—淬火—回火热处理的钢称为低碳调质钢，常用牌号有WCF60、62、HQ70A、HQ70B、15MnMoVN、15MnMoVNRE 和14MnMoNbB等。 低碳调质钢具有高的屈服点(490-980MPa)、良好的塑性、韧性、耐磨、及耐腐蚀性。 低碳调质钢由于含碳量不高，虽含有一定量的合金元素，但焊接性较好，主要特点是：在焊接热影响区、特别是焊接热影响区的粗晶区有一定的冷裂倾向并有韧性下降的现象；在焊接热影响区受热时未完全奥氏体化的区域，以及受热时其最高温度低于Ac1、高于钢调质处理的回火温度的那个区域有软化或脆化的倾向。 常用的各种熔焊方法,都可以适用焊接低碳调质钢。 (1)焊前预热—当板厚较小或接头拘束度也较小时,焊前可不进行预热。15MnMoVN、14MnMoNbB钢。当板厚小于13mm时，通常采用不预热施焊。随着板厚的增加，为了防止产生冷裂纹，必须进行预热，但是必须严格控制预热温度，因为过高的预热温度会使热影响区的冷却速度过于缓慢,使热影响区强度下降，韧性变坏。 低碳调质钢的最低预热温度 焊件厚度15MnMoVN 14MnMoNbB <13 不预热不预热 13-16 50-100 100-150 16-19 100-150 150-200 19-22 100-150 150-200 22-25 150-200 200-250 25-35 150-200 200-250 允许的最高预热温度与表中最低值相比,不得大于65C。若有可能，可采用低温预热加后热或不预热，只采用后热的方法来防止低碳调质钢产生冷裂纹，可以减轻或消除过高的预热温度对热影响区韧性的损害。 (2)焊接材料—为防止产生冷裂纹,因此必须严格控制焊接材料的含氢量,要求所使用的焊条必须是低氢型或超低氢型的,焊前应严格按规定进行烘干、贮存。用于CO2气体保护焊的CO2气体应符合GB6052-85中规定的I级气体或II级1类气体的要求。 焊接低碳调质钢推荐用的焊接材料 钢号手弧焊焊条(熔化极气体保护焊)焊丝保护气体％ HQ70A CO2 HQ70B 或 E7015 H08Mn2NiMo Ar+CO220 15MnMoVN 或 15MnMoVNRE Ar+O21-2 15MnMoVNRE(QJ-70) E7515/E8515 H08Mn2NiMo Ar+CO220 14MnMoNbB E7515/E8515 H08Mn2NiMo Ar+O21-2 (3)焊接技术—为避免过度损伤热影响区的韧性,应避免使用过大的线能量,因此,不推荐使用大直径的焊条或焊丝。只要可能，应采用多层小焊道焊缝,最好采用窄焊道，而不采用横向摆动的运条技术。 (4)焊后热处理—大多数低碳调质钢的焊接构件都是在焊态下使用，只有在下述条件下才进行焊后热处理： 1)焊后或冷加工后的韧性过低。 2)焊后需进行高精度加工，要求保证结构尺寸的稳定性。 3)焊接结构承受应力腐蚀。 焊后热处理的温度必须低于母材调质处理的回火温度。
第一章： 1. 金属焊接性：金属能否适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。它的内涵：1、是否适合焊接加工？－－金属在焊接加工中是否容易形成缺陷2、焊后使用可靠性？－－性能焊成的接头在一定的使用条件下可靠使用的能力。 2．影响金属焊接性的因素：1、材料本身因素—母材和焊接材料的成分及性能2、工艺条件—焊接方法、工艺措施；3、结构因素—刚度、应力集中、多轴应力；4、使用条件—工作温度、负荷条件、工作环境。3.金属的焊接性的分析方法:（一）从金属特性分析金属焊接性1、利用金属本身的化学成分分析（1）碳当量法:指将各种元素按相当于若干含碳量折合并叠加起来求得所谓碳当量（CE和Ccq），用其来估计冷裂倾向的大小。CE=C+Mn/6+Ni+Cu/15+Cr+Mo+V/ (2)焊接冷裂纹敏感指数Pc=C+Si/30+Mn/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B+δ/600+H/60（%）式中δ—板厚（mm）H—焊缝中扩散氢含量（ml/100g）. 2、利用金属本身的物理性能分析: 3、利用金属本身的化学性能分析4、利用合金相图分析（二）从焊接工艺条件分析焊接性: 1、热源特点2、保护方法3、热循环控制4、其他工艺因素 4. 选择或制定焊接性试验方法的原则: 1、焊接性试验的条件尽量与实际焊接时的条件相一致。 2、焊接性试验的结果要稳定可靠，具有较好的再现性。 3、注意试验方法的经济性。 5.焊接性试验的内容:（一）焊缝金属抗热裂的能力（二）焊缝及热影响区金属抗冷裂纹的能力（三）焊接接头抗脆性转变的能力（四）焊接接头的使用性能 6. 常用焊接性试验方法: （一）斜Y坡口焊接裂纹试验法:此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。 (二) 插销试验:此法是测定钢材焊接热影响区冷裂纹敏感性的一种定量试验方法。测定加载16~24 h而不断裂的最大应力σcr （三）压板对接焊接裂纹试验法 （四）可调拘束裂纹试验法 第二章： 1．合金结构钢：在碳素结构钢的基础上添加一定数量的合金元素来达到所需要求的钢材。包括：结构钢、碳素结构钢、合金结构钢。 2．高强钢：可分为三种类型：热轧及正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢。 3．专用钢：除通常的力学性能外，还必须要求特殊性能主要用于一些特殊的条件下工作的机械零件和工程结构，如耐高温、低温和耐腐蚀。大致可分为：珠光体耐热钢、低温钢、低合金耐蚀钢。 4．钢的强韧化: 固溶强化（置换固溶、间隙固溶）细晶强化第二相强化位错强化： 5．钢的相变：成分和工艺（温度、时间）影响奥氏体的稳定性，通过控制冷却速度和第二次处理得到组织。※热轧及正火钢 1、热轧钢 供货状态：热轧态 性能特点：强度最低σs294～392MPa，具有满意的综合力学性能和加工工艺性能，价格便宜 成分特点：热轧钢属于C- Mn 或Mn-Si系的钢种，有时用一些V、Nb等代替部分Mn。 基本成分：C≤0.2%,Si≤0.55,Mn≤1.5% 强化机制：主要以固溶强化为主 典型钢种：Q345(16Mn)、14MnNb、Q294(09MnV) 2、正火钢 （1 )正火态供货的钢 性能特点：最低强度σs343～450MPa，具有比热轧钢更高的强度和塑韧性 成分特点：0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基础上加入一些碳化物和氮化物生成元素V、N b、Ti等 强化机制：在固溶强化的基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来进一步提高强度和保证韧性 典型钢种：Q390(15MnTi、15MnVN)等。
常用金属焊接性之高温合金的钎焊 高温合金是在高温下具有较好的力学性能、抗氧化性和抗腐蚀性的合金。这类合金可分为镍基、铁基和钴基三类；在钎焊结构中用得最多的是镍基合金。镍基合金按强化方式分为固溶强化、实效沉淀强化和氧化物弥散强化三类。固溶强化镍基合金为面心立方点阵的固溶相，通过添加铬、钴、钨、钼、铝、钛、铌等元素提高原子间结合力，产生点阵畸变，降低堆垛层错能，阻止位错运动，提高再结晶温度来强化固溶体。沉淀强化镍基合金钢是在固溶强化的基础上添加较多的铝、钛、铌、钽等元素而形成的。这些元素除形成强化固溶体外，还与镍形成Ni3(Al、Ti)γ’或Ni3(NbAlTi)γ”金属间化合物相；同时钨、铜、硼等元素与碳形成各种碳化物。TD-Ni和TD-NiCr合金是在镍或镍铬基体中加入2%左右弥散分布的ThO2颗粒，产生弥散强化效果的新型高温合金。 一：钎焊性 高温合金均含有较多的铬，加热时表面形成稳定的Cr2O3，比较难以去除；此外镍基高温合金均含铝和钛，尤其是沉淀强化高温合金和铸造合金的铝和钛含量更高。铝和钛对氧的亲和力比铬大得多，加热时极易氧化。因此，如何防止或减少镍基高温合金加热时的氧化以及去除其氧化膜是镍基高温合金钎焊时的首要任务。镍基高温合金钎焊时不建议用钎剂来去除氧化物，尤其是在高的钎焊温度下，因为钎剂中的硼砂或硼酸在钎焊温度下与母材起反应，降低母材表面的熔化温度，促使钎剂覆盖处的母材产生溶蚀；并且硼砂或硼酸与母材发生反应后析出的硼可能渗入母材，造成晶间渗入。对薄的工件来说是很不利的。所以镍基高温合金一般都在保护气氛，尤其是在真空中钎焊。母材表面氧化物的形成和去除与保护气氛的纯度以及真空度密切相关。对于含铝和钛低的合金，热态真空度不应低于10-2Pa；对于含铝钛较高的合金，表面氧化物的去除不仅与真空度有关，而且还与加热温度有关。 无论是固溶强化，还是沉淀强化的镍基高温合金，都必须将其合金元素及其化合物充分固溶于基体内，才能取得良好的高温性能。沉淀强化合金固溶处理后还必须进行时效处理，已达到弥散强化的目的。因此钎焊热循环应尽可能与合金的热处理相匹配，即钎焊温度尽量与热处理的加热温度相一致，以保证合金元素的充分溶解。钎焊温度过低不能使合金元素完全溶解；钎焊温度过高将使母材的晶粒长大，这些均对母材
1.金属焊接性：指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够形成完整接头并满足预期使用要求的能力。包括（工艺焊接性和使用焊接性）。 2.工艺焊接性：金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头能力。 3.使用焊接性：指焊接接头和整体焊接结构满足各种性能的程度，包括常规的力学性能。 4.影响金属焊接性的因素：1、材料本因素2、设计因素3、工艺因素4、服役环境 5.评定焊接性的原则:（1）评定焊接接头中产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；（2）评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。 6.实验方法应满足的原则：1、可比性2、针对性3、再现性4、经济性 7.常用焊接性试验方法 A:斜Y坡口焊接裂纹试验法: 此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。B:插销试验 C:压板对接焊接裂纹试验法 D:可调拘束裂纹试验法 一问答：“小铁研”实验的目的是什么，适用于什么场合？了解其主要实验步骤，分析影响实验结果稳定性的因素有哪些？ 答：1、目的是用于评定用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性时，影响结果稳定因素焊接接头拘束度预热温度角变形和未焊透。（一般认为低合金钢“小铁研实验”表面裂纹率小雨20%时。用于一般焊接结构是安全的） 三合金结构钢的焊接 低碳调质钢的焊接性分析 低碳调质钢主要是作为高强度的焊接结构用钢，因此含碳量限制的较低，在合金成分的设计上考虑了焊接性的要求。低碳调质钢碳的质量分数不超过0.18%，焊接性能远优于中碳调质钢。由于这类钢的焊接热影响区是低碳马氏体，马氏体转变温度Ms较高，所形成的马氏体具有“自回火”特性，使得焊接冷裂纹倾向比中碳调质钢小。 焊缝强韧性匹配： 焊缝强度匹配系数S=（σb）w/（σb）b,是表征接头力学非均质性的参数之一，（σb）w为焊缝强度，（σb）b为母材强度。当（σb）w/（σb）b>1时，为高强匹配;=1为等强匹配。<1为低强匹配低碳调质钢热影响区获得细小的低碳马氏体（ML）组织或下贝氏体（B L）组织时，韧性良好，而韧性最佳的组织为ML与低温转变贝氏体组织（B L）的混合组织下贝氏体的板条间结晶位相差较大，有效晶粒直径取决于板条宽度，比较微细，韧性良好，当ML与B L混合生成时，原奥氏体晶粒被先析出的B L有效地分割，促使ML有更多的形核位置，且限制了ML的生长，因此ML+B L混合组织有效晶粒最为细小。 Ni是发展低温钢的一个重要元素。为了提高钢的低温性能，可加入Ni元素，形成含Ni的铁素体低温钢，如1.5Ni钢等在提高Ni的同时，应降低含碳量和严格限制S、P的含量及N、H、O的含量，防止产生时效脆性和回火脆性等。这类钢的热处理条件为正火、正火+回火和淬火+回火等。 ○1在低温钢中由于含碳量和杂质S、P的含量控制的都很严格，所以液化裂纹在这类钢中不是很明显。○2另一个问题是回火脆性，要控制焊后回火温度和冷却速度。 低温钢焊接的工艺特点：除要防止出现裂纹外，关键是要保证焊缝和热影响区的低温韧性，这是制定低温钢焊接工艺的一个根本出发点。 9Ni钢具有优良的低温韧性但用与9Ni钢相似的铁素体焊材时所得焊缝的韧性很差。这除了与铸态焊缝组
金属材料焊接性知识要点 1. 金属焊接性：指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够形成完整接头并满足预期使用要求的能力。包括（工艺焊接性和使用焊接性）。 2. 工艺焊接性：金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头能力。 3. 使用焊接性：指焊接接头和整体焊接结构满足各种性能的程度，包括常规的力学性能。 4. 影响金属焊接性的因素：1、材料本因素2、设计因素3、工艺因素4、服役环境 5. 评定焊接性的原则:（1）评定焊接接头中产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；（2）评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。 6. 实验方法应满足的原则：1可比性 2针对性 3再现性 4经济性 7. 常用焊接性试验方法： A:斜Y坡口焊接裂纹试验法: 此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。 B:插销试验 C:压板对接焊接裂纹试验法 D:可调拘束裂纹试验法 一问答：1、“小铁研”实验的目的是什么，适用于什么场合了解其主要实验步骤，分析影响实验结果稳定性的因素有哪些 答：1、目的是用于评定用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性时，影响结果稳定因素焊接接头拘束度预热温度角变形和未焊透。（一般认为低合金钢“小铁研实验”表面裂纹率小于20%时。用于一般焊接结构是安全的） 2、影响工艺焊接性的主要因素有哪些 答：影响因素：（1）材料因素包括母材本身和使用的焊接材料，如焊条电弧焊的焊条、埋弧焊时的焊丝和焊剂、气体保护焊时的焊丝和保护气体等。 （2）设计因素焊接接头的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性产生影响。 （3）工艺因素对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所表现出来的焊接性有很大的差异。 （4）服役环境焊接结构的服役环境多种多样，如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等都属于使用条件。 3、举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。 答：金属材料使用焊接性能是指焊接接头或整体焊接结构满足技术条件所规定的各种使用性能主要包括常规的力学性能或特定工作条件下的使用性能，如低温韧性、断裂韧性、高温蠕变强度、持久强度、疲劳性能以及耐蚀性、耐磨性等。而工艺焊接性是指金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密、无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头的能力。比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好。 4、为什么可以用热影响区最高硬度来评价钢铁材料的焊接冷裂纹敏感性焊接工艺条件对热影响区最高硬度有什么影响 答：因为（1）.冷裂纹主要产生在热影响区； （2）其直接评定的是冷裂纹产生三要素中最重要的，接头淬硬组织，所以可以近似用来评价冷裂纹。 一般来说，焊接接头包括热影响区，它的硬度值相对于母材硬度值越高，证明焊接接头的
钢材焊接施工方案内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
钢材焊接施工方案 我单位承建的全区供电工程中，存在大量电缆桥架。电缆桥架制作过程中存在大量焊接工作，施工中主要采用手工电弧焊连接方法。为了规范施工工艺，确保焊接质量，满足设计要求，必须按照此方案操作。 一、手工电弧焊 1、材料及主要机具： （1）主材：各种满足使用要求的槽钢、角钢、工字钢。主材必须有出场质量证明书。 （2）焊条：焊条的牌号应符合设计规定。如设计无规定时，应符合表4-14的要求，焊条质量应符合以下要求： A、药皮应无裂缝、气孔、凹凸不平等缺陷，并不得有肉眼有看得出的偏心度。 B、焊接过程中，电弧应燃烧稳定，药皮熔化均匀，无成块脱落现象。 C、焊条必须根据焊条说明书的要求烘干后才能使用。 D、焊条必须有出厂合格证。 钢筋电弧焊使用的焊条牌号表4-14 注：不含25MnSi钢筋。
（3）弧焊机、焊接电缆、电焊钳、面罩、堑子、钢筋丝刷、锉刀、榔头、钢字码等。 2、作业条件： （1）焊工必须持有考试合格证。 （2）帮条尺寸、坡口角度、钢筋端头间隙、接头位置以及钢筋轴线应符合规定。 （3）电源应符合要求。 （4）作业场地要有安全防护设施、防火和必要的通风措施，防止发生烧伤、触电、中毒及火灾等事故。 （5）熟悉图纸，做好技术交流。 四、操作工艺： 1、工艺流程 检查设备——选择焊接参数——试焊作模拟试件——送试——确定焊接参数——施焊——质量检验 2、检查电源、焊机及工具。焊接地线应与钢筋接触良好，防止因起弧而烧伤钢筋。 3、选择焊接参数。根据钢筋级别、直径、接头型式和焊接位置，选择适宜的焊条直径、焊接层数和焊接电流，保证焊缝与钢筋熔合良好。 4、试焊、做模拟试件。在每批主材正式焊接前，应焊接3个模拟试件做拉力试验，经试验合格后，方可按确定的焊接参数成批生产。 5、施焊操作：
金属材料焊接性知识要 点 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
金属材料焊接性知识要点 1.金属焊接性：指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够形成完整接头并满足预期使用要求的能力。包括（工艺焊接性和使用焊接性）。 2.工艺焊接性：金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头能力。 3.使用焊接性：指焊接接头和整体焊接结构满足各种性能的程度，包括常规的力学性能。 4.影响金属焊接性的因素：1、材料本因素2、设计因素3、工艺因素4、服役环境 5.评定焊接性的原则:（1）评定焊接接头中产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；（2）评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。 6.实验方法应满足的原则：1可比性2针对性3再现性4经济性 7.常用焊接性试验方法： A:斜Y坡口焊接裂纹试验法:此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。B:插销试验C:压板对接焊接裂纹试验法D:可调拘束裂纹试验法 一问答：1、“小铁研”实验的目的是什么，适用于什么场合了解其主要实验步骤，分析 影响实验结果稳定性的因素有哪些 答：1、目的是用于评定用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性时，影响结果稳定因素焊接接头拘束度预热温度角变形和未焊透。（一般认为低合金钢“小铁研实验”表面裂纹率小于20%时。用于一般焊接结构是安全的） 2、影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 答：影响因素：（1）材料因素包括母材本身和使用的焊接材料，如焊条电弧焊的焊条、埋弧焊时的焊丝和焊剂、气体保护焊时的焊丝和保护气体等。 （2）设计因素焊接接头的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性产生影响。 （3）工艺因素对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所表现出来的焊接性有很大的差异。 （4）服役环境焊接结构的服役环境多种多样，如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等都属于使用条件。 3、举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。 答：金属材料使用焊接性能是指焊接接头或整体焊接结构满足技术条件所规定的各种使用性能主要包括常规的力学性能或特定工作条件下的使用性能，如低温韧性、断裂韧性、高温蠕变强度、持久强度、疲劳性能以及耐蚀性、耐磨性等。而工艺焊接性是指金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密、无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头的能力。 比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好。
钢材的可焊性 一、低碳钢可焊性为良好时 1.合金元素含量(评定可焊性的概略指标,%):0 2.含碳量( 评定可焊性的概略指标,%):＜0.25 3.常用钢号: Q195 Q215 Q235 Q245 Q345 ZG200-400 ZG230-450 08 10 15 20 15Mn 20Mn 4.特点: 在普通条件下可焊接,环境温度低于(-5℃)时需预热.板厚大于20mm,结构刚度大时,需预热并在焊后进行消除应力热处理 沸腾钢是在不完全脱氧情况下获得,含氧量较高,硫磷等杂质分布不均匀,时效敏感性及冷脆倾向大,焊接时热裂倾向大,一般不宜于承受动载或严寒下(-20℃)工作的重要焊接结构. 镇静钢的杂质分布很均匀,含氧量承受动载或低温条件下(-40℃)工作的重要焊接结构 二、低合金钢 （一）. 可焊性为良好时 1.合金元素含量(评定可焊性的概略指标,%):1-3 2.含碳量(评定可焊性的概略指标,%):＜0.20 3.常用钢 号:09MnV 09MnNb 12Mn 18Nb 09MnCuPTi 10MnSiCu 12MnV 12MnPRE 1 4MnNb 16Mn 16MnRE 10MnPNbRE 15MnV 15MnTi 16MnNb 14MnVTiRE 15 MnVN 4.特点: 在普通条件下可焊接,环境温度低于(-5℃)时需预热.板厚大于20mm,结构刚度大时,需预热并在焊后进行消除应力热处理沸腾钢是在不完全脱氧情况下获得,含氧量较高,硫磷等杂质分布不均匀,时效敏感性及冷脆倾向大,焊接时热裂
倾向大,一般不宜于承受动载或严寒下(-20℃)工作的重要焊接结构.镇静钢的杂质分布很均匀,含氧量承受动载或低温条件下(-40℃)工作的 重要焊接结构 （二）、可焊性为一般时 1.合金元素含量(评定可焊性的概略指标,%):＜3 2.含碳量(评定可焊性的概略指标,%):＜0.3 3.常用钢号: 12CrMo 15CrMo 20Cr1MoV 12Cr1MoV 12Cr2Mo1VR 30Cr 20CrV 20CrMnSi 20CrNiMo 4.特点: 形成冷裂倾向小,采用适当的焊接规范,可以得到满意的结果.在结构复杂或零件较厚时,必须预热150℃以上,并在焊后进行热处理以消除应力 （三）、可焊性为较差时 1.合金元素含量(评定可焊性的概略指标,%):＜1-3 2.含碳量(评定可焊性的概略指标,%):＜0.3-0.4 3.常用钢 号:30CrMo 35CrMo 35CrMoVA 25Cr2MoVA 40CrNiMoA 30CrMnSi 3 0Mn2 40Mn2 40Cr 4.特点 一般情况下,有形成裂纹的倾向.焊前应预热,焊后应消除应力热处理 （四）、可焊性为不好 1.合金元素含量(评定可焊性的概略指标,%):1-3 2.含碳量(评定可焊性的概略指标,%):＜0.4 3.常用钢号:45Mn2 50Mn2 50Cr 38CrSi 38CrMoAlA 4.特点:
常用焊接方法手册 一、什么是钎焊？钎焊是如何分类的？钎焊的接头形式有何特点？ 钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料，加热后，钎料熔化，焊件不熔化，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，将焊件牢固的连接在一起。 依照钎料熔点的不同，将钎焊分为软钎焊和硬钎焊。 （1）软钎焊：软钎焊的钎料熔点低于450°C，接头强度较低(小于70 MPa)。 （2）硬钎焊：硬钎焊的钎料熔点高于450°C，接头强度较高(大于200 MPa)。 钎焊接头的承载能力与接头连接面大小有关。因此，钎焊一般采纳搭接接头和套件镶接，以弥补钎焊强度的不足。 二、电弧焊的分类有哪些，有什么优点？
利用电弧作为热源的熔焊方法，称为电弧焊。可分为手工电弧焊、埋弧自动焊和气体爱护焊等三种。手工自动焊的最大优点是设备简单，应用灵活、方便，适用面广，可焊接各种焊接位置和直缝、环缝及各种曲线焊缝。尤其适用于操作不变的场合和短小焊缝的焊接；埋弧自动焊具有生产率高、焊缝质量好、劳动条件好等特点；气体爱护焊具有爱护效果好、电弧稳定、热量集中等特点。 三、焊条电弧焊时，低碳钢焊接接头的组成、各区域金属的组织与性能有何特点？ （1）焊接接头由焊缝金属和热阻碍区组成。 1）焊缝金属：焊接加热时，焊缝处的温度在液相线以上，母材与填充金属形成共同熔池，冷凝后成为铸态组织。在冷却过程中，液态金属自熔合区向焊缝的中心方向结晶，形成柱状晶组织。由于焊条芯及药皮在焊接过程中具有合金化作用，焊缝金属的化学成分往往优于母材，只要焊条和焊接工艺参数选择合理，焊缝金属的强度一般不低于母材强度。 2）热阻碍区：在焊接过程中，焊缝两侧金属因焊接热作用而产生组织和性能变化的区域。
2012太原科技大学期末考试试题 金属焊接性：是金属是否能适应焊接加工而形成完整的，具备一定使用性能的焊接接头的特性。 含义：一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行能力。 影响金属焊接性的因素：1、材料本因素2、设计因素3、工艺因素4、服役环境 评定焊接性的原则:（1）评定焊接接头中产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；（2）评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。 1.实验方法应满足的原则：1、可比性2、针对性3、再现性4、经济性 中碳调质钢的焊接有冷裂纹,热裂纹热影响区性能的变化(脆化,软化)等问题。 特殊性能的低合金钢分为低温刚,耐候钢,低合金耐蚀钢三类。 珠光体耐热钢提高高温强度的途径是碳含量低,合金元素少（不超过3%-5%）热膨胀系数小导热性好,并有良好的冷热加工性,加入Cr,Mo,W,V,等主要强化铁素体,提高钢的高温强度。 不锈钢空冷后室温组织分为铁素体钢,奥氏体钢,马氏体钢,奥氏体-铁素体双相钢,沉淀硬化型或时效硬化型钢。 耐热钢的脆化形式淬火脆化,回火脆化,时效脆化,二次淬火脆化或高铬铁素体钢的晶粒长大脆化,及铬镍奥氏体钢沿晶界析出碳化物脆化,475℃脆化和σ相脆化。珠光体耐热钢以Cr,Mo,W,V,为主加元素的中低合金钢。 铝及铝合金焊接时会出现氢气孔,还存在强的氧化能力,热导率和比热容大,热裂纹倾向大,容易形成气孔,焊接接头容易软化,合金元素蒸发和烧损,焊接接头的耐腐蚀性低于母材,固态和液态无色泽变化等问题。 铜及铜合金焊接时易出现难融合及易变形,焊缝易产生热裂纹,易生成气孔,焊缝塑形下降,导电性下降,耐蚀性下降等问题。 焊接紫铜常会出现哪些问题答：1难融合及易变形2产生热裂纹3产生气孔4接头塑形导电性耐蚀性下降。 出现问题的原因1热导率大使热量很快消失,线胀系数和收缩率大,易变形。2铜在融化状态易与其中杂质氧反应生成Cu2O,Cu2O与Cu形成低熔点共晶,且共晶温度低于铜的熔点,使焊缝形成热裂纹,S与O相同。3焊缝为单质α组织,易生成粗大的晶粒加剧热裂纹生成,收缩率及线胀系数大,应力较大促使热裂纹生成。4氢及水蒸气在焊接时形成氢气孔.5焊缝及热影响区出现粗大晶粒,加入一定量的脱氧元素,降低了焊缝塑性与导电性,合金元素的氧化和蒸发,接头的各种缺陷。晶界上脆性共晶存在导致耐蚀性下降。 如何防止1使用大功率的热源，在焊前或焊中采取预热或保温措施,提高加工刚度,增加防变形。2对融化金属进行脱氧,且严格控制焊缝中S的含量3控制焊接时氢的来源,降低熔池的冷却速度,使气体容易逸出使气体容易析出减少氧氢来源和对熔池进行适当的脱氧使熔池慢冷。4采用埋弧焊或惰性气体保护焊提高焊缝 金属的纯度。 铸铁与低合金钢产生裂纹的原因有何不同论述产生裂纹的特点。答：铸铁产生裂纹主要是冷裂纹(热应力超过其塑性变形能力而发生突然断裂)和热裂纹(焊缝C,S,P含量不均形成低熔点共晶在奥氏体间分布),低合金钢产生的裂纹主要是冷裂纹(淬硬组织引起)和热裂纹(随碳及合金元素增加结晶偏析倾向形成),再热裂纹(焊后消除应力热处理或焊后高温加热)。