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。
（2 )正火＋回火态供货的钢
性能特点：最低强度σs490MPa。具有比正火态钢更好的强度和中温性能
成分特点：Mn-Mo系列低碳低合金钢，0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基础上加入Mo、Nb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,同时还需通过回火改善韧性
典型钢种：Q490(18MnMoNb)、14MnMoV、A299（美ASTM标准C-Mn-Si系）、BHW-35(德国蒂森公司，13MnNiMo54）等。
（3)微合金控轧钢
性能特点：在控轧状态可以达到正火状态的质量，具有高强、高韧和良好的焊接性能
成分特点：在C-Mn基础加入微量Nb、V、Ti等，同时降C、降S.
强化机制：多元微合金化＋控轧在固溶强化的基础上，通过细化晶粒+沉淀强化以及控扎改善夹杂物形态、分布，减少夹杂物数量（提高纯净度）
典型钢种：X60、X65、X70、X80等
二、热轧、正火钢的焊接性分析
这类钢焊接性问题表现为焊接引起的各种缺陷，主要是各类裂纹；焊接时材料性能的变化，主要是脆化。（一）热裂纹倾向
正常：热轧、正火钢的含碳量都较低，而含锰量较高，因此Mn/S比都能达到要求，具有较好的抗热裂性能，正常情况下热裂纹倾向很小。异常：钢板存在C、S偏析，则热裂可能出现
（二）冷裂纹
冷裂是这类钢焊接时的主要问题淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素，因此评价这类钢的冷裂敏感性可以通过分析淬硬倾向来进行。1.通过SHCCT图来评价2.通过碳当量分析3.通过HAZ最高硬度来评价。
热轧钢的含碳量虽然不高，但含有少量的合金元素，因此这类钢的淬硬性比低碳钢大一些。正火钢的强度级别较高，合金元素的含量较多，与低碳钢相比，焊接性差别较大。18MnMoNb与15MnVN相比，前者的淬硬性高于后者，故冷裂敏感性也比较大。
（三）再热裂纹
热轧钢中由于不含强碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感。正火钢中，15MnVN钢对再热裂纹不敏感；18MnMoNb和14MnMoV有轻微的再热裂纹敏感性。可以采取提高预热温度或焊后立即后热等措施来防止再热裂纹的产生。
（四）层状撕裂
层状撕裂与板厚、钢材的冶炼条件有关，而与钢材强度等级无关。硫的含量和Z向断面收缩率是评定钢材层状撕裂敏感性的主要指标。一般冶炼条件下生产的热轧、正火钢很难达到ZC和ZD级，所以在大板厚和存在大的Z向应力时易产生层状撕裂。
（五）热影响区的性能变化
在这类钢中热影响区的性能变化与所焊的钢材的类型和合金系统有很大关系热影响区主要性能变化是过热区的脆化问题，合金元素含量较低的钢中有时还会出现热应变脆化
1、过热区脆化过热区温度接近熔点，导致
（1)难熔质点（Cm)的溶入等过程, A稳定性增加淬硬性增加
（2)奥氏体晶粒的显著长大，A稳定性增加
粗大脆性组织
对于热轧钢属C-Mn和Mn-Si系钢，因不含强碳化物（Cm)形成元素,故组织对焊接热的敏感性不大。
但其低温韧性(－40度）因与组织中的马氏体比例和晶粒度有关，故与线能量及成分相关。
1)线能量线能量过大，奥氏体晶粒度增加导致M-A数量和尺寸增加
线能量过小，马氏体比例增加
2)成分：主要是含碳量
对于正火钢组织对焊接热的敏感性较大；线能量对HAZ韧性影响更大：含Ti等正火钢，由于Ti等扩散能力很小，焊接时溶入后（破坏正火态），冷却过程中不易在A中析出而残留在铁素体中，使得F硬度增加，易致脆。故宜用小线能焊接，因碳化物溶入少，此时即使得到M,其含碳低，韧性好。若必须用大线能焊接，则焊后必须进行正火处理。
注意：热轧钢和正火钢在热影响区脆化问题上的差别以及由此决定的在选择焊接线能量上的差别，根本原因在于合金化方式不同。
2、热应变脆化本质上由固溶氮引起的。在热和应变同时作用下产生的动态应变时效，一般认为在200℃～400℃最为明显。消除热应变脆化的有效措施是焊后退火处理。16Mn和15MnVN具有一定的热应变脆化倾，15MnVN比16Mn的热应变脆化倾向小。（关于两类回火脆性的概念）
三、热轧、正火钢的焊接工艺特点：
（一）焊接材料的选择
需考虑两方面的问题：焊缝没有缺陷；满足使用性能要求。1．选择相应强度级别的焊接材料（等强原则）2.必须考虑熔合比和冷却速度的影响 3.同时考虑对焊缝金属的使用性能提出的特殊要求
（二）焊接工艺参数的确定
1. 焊接方法无特殊要求
2. 焊接线能量的选择
主要取决于过热区的脆化和冷裂两个因素 1.焊接含碳量较低的热轧钢及正火钢时，因淬硬倾向较小，从过热区的塑性和韧性出发，线能量偏小些更有利（可避免粗晶脆化及碳化物过热溶解） 2.焊接含碳量较高的热轧钢时，因淬硬倾向增加及冷裂倾向增加，故宁可选线能量大些. 3.对于含碳量和合金元素较高的正火钢（如18MnMoNb），因淬硬倾向大，线能小易引起冷裂，线能大则易引起脆化，故一般采用小线能量+预热更合理.
3. 预热作用：防冷裂，改善韧性
预热温度的选择与材料的淬硬倾向、焊接时的冷却速度、拘束度、含氢量、焊后是否进行热处理有关
To=1440Pc-392oC其中Pc=Pcm+H/60+δ/600
4. 焊后热处理
一般情况下，热轧和正火钢焊后不需要热处理要求抗应力腐蚀的焊接结构、低温下使用的焊接结构及厚壁高压容器，焊后需要进行消除应力的高温回火。
※低碳调质钢
一、低碳调质钢典型钢种成分及性能
强化机制：热处理组织强化
性能：σs一般为441～980MPa；良好的综合性能和焊接性。
成分: C≤0.22%，添加Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Ti、Zr、Cu等合金元素保证足够的淬透性和抗回火性。
σs441~490Mpa:18MnMoNb(正火＋回火）14MnMoNbB（调质）
典型钢种：HY80、HY130、A517J、T-1、14MnMoNbB、CF钢。
二、低碳调质钢的焊接性分析
（一）焊缝中的热裂纹
低碳调质钢一般含碳量都较抵，含锰量高，而且对S、P杂质的控制较严，因此热裂倾向低。
（二）热影响区液化裂纹
1. 主要发生于高Ni低Mn的低合金高强钢中。液化裂纹的倾向与Mn/S比有关。含碳量越高，要求Mn/S
越高。
2 . HY80钢，由于Mn/S低，含Ni量又较高，所以对液化裂纹较敏感。HY130钢，虽然含Ni量比HY80高，
但含碳量低，含S量低，Mn/S比高，因此对液化裂纹不敏感。
3. 工艺因素对液化裂纹影响很大。线能量越大，晶粒长得越大，晶界液化越严重液化裂纹倾向越大；
4. 液化裂纹与熔池形状有关，蘑菇形状易诱发凹处过热区液化裂纹。
低碳调质钢的焊缝组织为强度高韧性好的低碳马氏体和部分下贝氏体的混合组织，虽具有较大的淬硬倾向，但在马氏体转变的过程中有自回火，故冷裂倾向并不一定很大（关键是马氏体转变时的冷却速度）。如果速度很快，冷裂倾向较大。
（四）再热裂纹
1. 低碳调质钢的合金系统中，大多数是属于能引起再热裂纹的元素，如Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Ti、Zr、Cu等，因此具有再热裂纹倾向。
2. 对再热裂纹的敏感性的影响：一般V影响最大，Mo次之，Mo-V联合影响更大，Mo-Nb联合影响也较大。（五）层状撕裂生产这类钢时，由于对夹杂物控制较严，纯净度较高，因此它的层状撕裂敏感性较低。（六）热影响区的性能变化
1、过热区的脆化
（1）对于低碳调质钢，强韧性最好的组织状态是低碳马氏体＋30%下贝氏体
（2）t8/5增加时，易出现粗晶、上贝氏体和M-A组元
（3）t8/5过小时，马氏体比例增加，从而引起过热区脆化。
2、焊接热影响区的软化热影响区内凡是加热温度高于母材回火温度至AC1区的区域，由于碳化物的积聚长大而使钢材软化，温度越接近于AC1区域，软化越严重。
三、低碳调质钢的焊接工艺特点
这类钢焊接时还是应注意防裂和防脆两个基本问题，另外还应注意热影响区软化问题：
防裂：要求在马氏体转变时的冷却速度不能太大，使马氏体有一自回火的作用，以免冷裂纹的产生；
防脆：要求在800～500℃之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。
防软化：采用小线能量
（一）焊接方法和焊接材料的选择
1、焊接方法的选择
σs超过980MPa的调质钢必须采用钨极氩弧焊或电子束焊；
σs＜980MPa的低碳调质钢，手弧焊、埋弧自动焊、熔化极气体保护焊和钨极氩弧焊等
σs≥686MPa的钢来说，熔化极气体保护焊最合适；若采用多丝埋弧焊和电渣焊等热输入量大的焊接方法，焊后必须进行调质处理。
2、焊接材料的选择
因为焊后一般不调质，故要求所得焊缝金属在焊态下应具有接近母材的力学性能（等强原则），除非冷裂难以避免，可以采用低组配焊接材料。
（二）焊接工艺参数的选择
冷却速度的范围选择：最大冷速（上限）取决于不产生冷裂纹最小冷速（下限）取决于热影响区不出现脆化的混合组织。正确选择线能量和预热是保证不出现裂纹和脆化的关键。
1、焊接线能量的确定
从保证不出现裂纹的角度出发，在满足热影响区的韧性的条件下，线能量应尽可能选择大一些。但从考虑脆化和软化角度，线能量又要求尽量低一些。故实际选择时，一般先通过实践从考虑脆化和软化角度，来确定一种钢最大允许的线能量，然后依据该线能量下钢的冷裂倾向决定是否预热及预热温度。
2、预热温度的确定
（1）如果采用最小冷速还是不能避免冷裂，则必须采用预热。
（2）预热的目的是为了防止冷裂纹，焊接低碳调质钢时采用较低的预热温度（≤200℃）。预热主要希望能降低马氏体转变时的冷却速度，通过马氏体的自回火作用来提高抗裂性。
3、焊后热处理的确定
这类钢的低碳马氏体和下贝氏体组织能保证焊接热影响区在快冷条件下具有高的强度和韧性，焊后热处理并不能提高这类钢的强韧性，一般情况下不采取消除应力的焊后热处理。
一、中碳调质钢成分及性能及典型钢种
性能特点：这类钢的σs高达880~1176MPa，其特点是高的比强和高硬度，这类钢的淬透大因此焊接性差，要求焊接工艺非常复杂，焊后必须通过调质处理保证接头性能。
成分特点：含碳量通常为0.25%~0.45%，S,P控制更为严格
强化机制：合金元素的作用：淬透性和抗回火作用马氏体的强度和硬度主要还是取决于含碳量
典型钢种：（1）40Cr （2）35CrMo A和35CrMoVA （3）30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA （4）40CrNiMoA、美国的4340、34CrNi3MoA （5）H-11
二、中碳调质钢的焊接性分析
（一）焊缝中的热裂纹中碳调质钢含碳量及合金元素含量都较高，因此液-固相区间
大，偏析也更严重，具有较大的热裂纹倾向。
（二）冷裂纹中碳调质钢由于含碳量高，加入的合金元素多，淬硬倾向明显；由于M s点低，在低温下形成的马氏体一般难以产生自回火效应，冷裂倾向严重。
（三）再热裂纹（四）热影响区的性能变化
1、过热区的脆化
（1）中碳调质钢由于含碳量高，加入的合金元素多，有相当大的淬硬性，因而在焊接过热区内容易产生硬脆的高碳马氏体，冷却速度越大，生成的高碳马氏体越多，脆化倾向越严重。
（2）即使大线能量也难以避免高碳M出现，反而会使M更粗大，更脆。
（3）一般采用小线能量，同时预热、缓冷和后热措施改善过热区性能。
2、热影响区软化
焊后不能进行调质处理时，需要考虑热影响区软化问题。调质钢的强度级别越高，软化问题越严重。软化程度和软化区的宽度与焊接线能量、焊接方法有很大关系。热源越集中的焊接方法，对减小软化越有利。
三、中碳调质钢的焊接工艺特点
（1）中碳调质钢一般在退火状态下焊接，焊后通过整体调质处理才能获得性能满足要求的均匀焊接接头。
(2) 时必须在调质后进行焊接时，热影响区性能恶化往往难以解决。
(3) 焊前所处的状态决定了焊接时出现问题的性质和采取的工艺措施。
（一）退火状态下焊接时的工艺特点
在退火状态下焊接，焊后再进行整体调质，这是一种比较合理的工艺方案。所要解决的问题主要是焊接过程的裂纹问题。1. 焊接方法没有限制，常用的焊接方法都可以采用。
2. 选择焊接材料时，除了要求不产生冷、热裂纹外，还要求焊缝金
属的调质处理规范应与母材的一致（等成分原则）。因此焊缝金属的主要合金组成应尽量与母材相似，对能引起焊缝热裂倾向和促使金属脆化的元素（C、Si、S、P等）加以严格控制。
3.工艺参数的确定主要保证在调质处理前不出现裂纹，接头性能由焊后热处理来保证。因此可以采用高的预热温度（200℃～350℃）和层间温度。焊后来不及立即调质处理时，必须进行一次中间热处理，即焊后在等于或高于预热温度下保持一段时间。
（二）调质状态下焊接时的工艺特点
必须在调质处理状态下焊接时，出现的主要问题是：裂纹；高碳马氏体引起的硬化和脆化；高温回火区软化引起的强度下降。
1. 焊接工艺参数的确定主要从防止冷裂纹和避免软化出发。
2. 为了消除过热区的淬硬组织和防止延迟裂纹的产生，必须正确选择预热温度，并应焊后及时进行回火处理。预热温度、层间温度中间热处理温度和焊后热处理温度控制在比母材淬火后的回火温度低50℃。
3. 为了减少热影响区的软化，焊接方法应采用热量集中、密度大的方法，而且焊接线能量越小越好。气体保护焊较好特别是钨极氩弧焊。
4. 从防止冷裂出发，焊接材料通常选择奥氏体的铬镍钢焊条或镍基焊条。
※专用钢焊接的特殊要求
一、珠光体耐热钢焊接的特殊要求
性能：具有较好的抗氧化性和热强性，工作温度可高达600℃，具有良好的抗硫和氢腐蚀的能力。
成分：低碳，以Cr-Mo为基，含Cr量一般为0.5%～9%（提高淬透性），含Mo量一般为0.5%或1%（抗回火脆性，抗回火软化）。还加入少量的V、W、Nb、Ti进一步提高热强性。
典型钢种：12CrMo、10Cr2Mo1、12Cr9Mo1
（一）珠光体耐热钢的主要焊接性问题
主要问题是热影响区的脆化、冷裂纹、软化以及焊后热处理或高温长期使用中的再热裂纹、回火脆化。（二）珠光体耐热钢的焊接工艺特点
珠光体耐热钢一般在正火＋回火或淬火＋回火状态下焊接，焊后要进行高温回火处理。
1、常用焊接方法以手弧焊为主，气电焊、埋弧焊和电渣焊等也经常用。
2、选择焊接材料要保证焊缝性能同母材匹配焊缝应具有必要的热强性，其成分力求与母材相近。为了防止焊缝有较大的热裂倾向，焊缝含碳量比母材低一些。
3、正确选择预热温度和焊后回火温度要综合考虑裂纹（冷热）、热影响区脆化和软化问题
二、低温用钢焊接的特殊要求
性能要求：具有抗低温脆化性能；保证在使用温度下具有足够的V型缺口夏比冲击韧度；
成分特点：通过细化晶粒和合金化（加Ni)、提高纯净度来提高低温韧性
常用低温钢类型：低碳铝镇静钢、低合金高强钢、含Ni钢（～9%Ni）。
（一）低温钢的焊接工艺特点
1、严格控制焊接线能量
2、正确选择焊接材料由于对低温条件的要求不同，故针对不同类型的低温钢选择不同的焊接材料和不同的线能量。
三、低合金耐蚀钢焊接的特殊要求
（一）耐大气、海水腐蚀用钢的焊接特点
这类钢的合金特点主要以Cu、P为主，配合其它的合金元素如Mo、Si、Al、Nb、Ti、Zr等。
典型钢种：16MnCu、10MnPNbRe、10NiCuP等。
焊接主要特点：焊接性比较好。在选择焊接材料时除了要满足强度要求外，必须在耐腐蚀性方面与母材相匹配。含P钢焊接时，含碳量必须严格控制在不超过0.12%，并希望
（C+P）≤0.25%。要合理设计接头形式，同时尽可能采用小的焊接线能量。焊缝金属可用P合金化（如采用“J507”铜磷焊条）；也可以采用“J507”铬镍焊条。
（二）耐硫和硫化物腐蚀用钢的焊接特点
1.钢种耐硫和硫化物腐蚀用钢：5Cr-1/2Mo和9C r-Mo钢；奥氏体不锈钢及含Al钢（可分为含铝较低（<0.5%Al)的热轧钢，含Al1%左右的热轧钢；含Al2%～3%的正火钢等）。
2.焊接性对于含Al钢，第一类含Al低的耐蚀钢，具有较好的焊接性，基本可按16Mn的要求进行焊接；第二、三类含Al钢由于含Al较高，焊接性很差，焊接接头严重脆化，不
宜用作焊接结构。对于Cr-Mo钢，同低合金耐热钢
第三章
※不锈钢耐热钢的概念类型和特性
一．不锈钢：指在大气环境下及有侵蚀性化学介质中使用的钢。
耐热钢：包括抗氧化钢和热强钢。抗氧化钢指在高温下具有抗氧化性能的钢，对高温强度要求不高。
热强钢：指在高温下即具有抗氧化能力，又要具有高温强度。
热强性：指在高温下长时工作时对断裂的抗力（持久强度），或在高温下长时工作时抗塑性变形的能力（蠕变抗力）。
二．分类
（1）按用途分
1、不锈钢主要用于大气环境及有侵蚀性化学介质中使用，工作温度一般不超高500oC，要求耐蚀，对强度要求不高应用最广泛的有高Cr钢（如1Cr13、2Cr13）和Cr-Ni钢（如0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti）或超低碳Cr-Ni钢（如00Cr25Ni2Mo、00Cr22Ni5MoN
2、抗氧化钢高温下具有抗氧化能力，工作温度可达900~1100oC，对高温强度要求不高。常用的有高Cr钢（如1Cr17、1Cr25Si2）和Cr-Ni钢（如2Cr25Ni20、2Cr25Ni20Si2）
3、热强钢高温下既要求有抗氧化能力，又要求有高温强度，工作温度可达600~800oC。广泛应用的有Cr-Ni钢（如1Cr18Ni9Ti、1Cr16Ni25Mo2、4Cr25Ni20、4 Cr25Ni34等）；以Cr12为基的多元合金化高Cr 钢（如1Cr12MoWV）.
（2）按组织分类
1、奥氏体钢以高Cr-Ni钢最为典型。其中以1Cr18Ni9Ti为代表的系列简称18-8钢，；其中以25Cr-Ni20钢为代表的系列简称25-20钢，;还有25-35系列，如0Cr21Ni3
2、4Cr25Ni35、4Cr25Ni35Nb等。
2、铁素体钢含铬为17%～30%的高铬钢。主要用作耐热钢，也可用作耐蚀钢，如1Cr171Cr25Si2。
3、马氏体钢Cr13系列最为典型，如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni12。以Cr12为基的1Cr12MoWV。
4、沉淀硬化钢为通过时效强化处理以析出硬化相的高强钢，主要用做高强不锈钢。最典型的有马氏体沉淀硬化钢，如0Cr17Ni4Cu4Nb，简称17-7PH；半奥氏体+马氏体沉淀硬化钢，如0Cr17Ni7Al，简称17-7PH。
5、铁素体-奥氏体双相钢钢中铁素体占60%～40%，奥氏体占40%～60%。具有极其优异的抗腐蚀性能。最典型的有18-5型、22-5型、25-5等
三、不锈钢及耐热钢的特性
（一）不锈钢的耐蚀性能
不锈钢的耐蚀性能的产生基于表面的钝化作用，在不同条件下可产生如下不同的腐蚀形式：
1、均匀腐蚀对于硝酸等氧化性酸，不锈钢能形成稳定的钝化层，不易产生腐蚀。而对硫酸等还原性酸，只含Cr不行，还必须含Ni。
2、点蚀因Cl-的存在而使钝化层局部破坏以至形成腐蚀坑，甚至可以穿孔的腐蚀现象。一般不锈钢耐点蚀性能都不理想，提高Cr、Ni、Mo、Si、Cu有利于改善耐点蚀性能，超低碳对抗点蚀有利。
3、缝隙腐蚀
缝隙中的不锈钢表面钝化膜吸附Cl-而被局部破坏发生的腐蚀。耐点蚀的钢都有耐缝隙腐蚀的性能。
4、晶间腐蚀
在晶粒边界发生的有选择性的腐蚀现象。晶间腐蚀与晶界贫“铬”现象有关。
对于18-8钢，固溶处理后再经450～850℃加热（敏化加热），Cr23C6或（FeCr)23C6（常写成M23C6）会沿晶界沉淀出，以至使晶界边界层的固溶含Cr量低于12%，即出现所谓的贫铬，在腐蚀介质中将会发生腐蚀。对于铁素体钢，由于碳在铁素体中扩散速度快，故快冷时就易析出M23C6，再次加热时就倒易使碳化物溶解，消除贫铬层。若钢中含碳量低于其溶解度，C≤0.015%～0.03%(超低碳),就不至于有Cr23C6析出,因而不会产生贫铬现象.如钢中含有能形成稳定碳化物的元素Nb或Ti,并经稳定化处理(加热850℃×2h空冷),使之优先形成Nb或TiC,则不会再成Cr23C6,也不会产生贫铬现象.其它杂质的晶界偏析也易造成晶界（间）腐蚀5、应力腐蚀（SCC) 在应力与腐蚀介质两种因素共同作用下发生的腐蚀现象。不锈钢的应力腐蚀大部分是由氯引起的。高浓度苛性碱、硫酸水溶液也会引起。Cr-Ni奥氏体不锈钢耐氯化物SCC蚀性能随Ni 含量的提高而加大，所以25-20钢比18-8钢具有更好的耐SCC性能。含Mo钢对抗SCC不大有利，故18-8Ti 比18-8Mo耐SCC性能好。铁素体不锈钢比奥氏体具有较好的耐SCC的性能。双相不锈钢当铁素体相为40%～60%时具有最好的抗SCC的性能。
（二）耐热钢的高温性能
1、抗氧化性耐热钢的高温性能中首先要保证高温抗氧化性，钢中一般含有Cr、Si、Al，可形成致密完整的氧化膜而防止继续发生氧化。
2、热强性指在高温下长时工作时对断裂的抗力（持久强度），或在高温下
长时工作时抗塑性变形的能力（蠕变抗力）。为提高热强性，可采取措施如提高镍含量以稳定基体、形成稳定的第二相、减少晶界和强化晶界。
3、高温脆化耐热钢在热加工或长期工作中，可能产生各种脆化现象，有Cr13系列钢在500℃附近的回火脆性、高铬铁素体钢的晶粒长大脆化、奥氏体钢沿晶界析出碳化物造成的脆化、475℃脆化和σ相脆化等。（三）不锈钢、耐热钢的物理性能
1.奥氏体钢的导热系数λ约为低碳钢的1/3，其线胀系数α则比低碳钢大约50%。
2.马氏体钢和铁素体钢的λ约为低碳钢的1/2，其α与低碳钢大体相当。
3.非奥氏体钢均显强磁性，在奥氏体钢中只有25-20钢才真正不显磁性，18-8奥氏体钢在退火状态虽无磁性，但在冷轧态还能显出强磁性。
※奥氏体钢、双相钢焊接性
一、奥氏体钢焊接性
（一）接头耐蚀性
1、晶间腐蚀有代表性的18-8钢焊接接头，有三个部位出现晶间腐蚀现象，包括焊缝区腐蚀、敏化区腐蚀、熔合区腐蚀。
（1）焊缝区晶间腐蚀
防止焊缝区晶间腐蚀，采取措施有：①通过焊接材料，使焊缝金属或者成为超低碳情况，或含有足够的稳定化元素Nb，一般希望Nb≥8%或Nb≈1%；②调整焊缝成分以获得一定的铁素体(δ)相。
焊缝中δ相的作用：一是可以打乱单一γ相柱状晶的方向性，不致形成连续贫铬层；二是δ相富Cr，有良好的供Cr条件，可减少γ晶粒形成贫铬层。常希望焊缝中存在4%～12%的δ相。
（2）HAZ敏化区晶间腐蚀
①HAZ敏化区晶间腐蚀，指焊接热影响区中加热峰值温度处于敏化加热区间的部位所发生的晶间腐蚀。
②只有普通18-8钢才会有敏化区存在，含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳的18-8钢，不易有敏化区出现。防止18-8钢敏化区腐蚀，在焊接工艺上应采取快速过程，以减少处于敏化加热去区间。
（3）熔合区刀口腐蚀
在熔合区产生的晶间腐蚀，有如刀削切口形式，故称为“刀口腐蚀”。刀口腐蚀只发生在含Nb或含Ti的18-8Nb或18-8Ti钢的熔合区。其实质是因M23C6沉淀而形成贫铬层。18-8Ti在焊接时熔合区高温过热，大部分TiC溶解，冷却时，碳在晶界附近成为过饱和状态，再经过450～850℃中温加热，在晶界将发生M23C6沉淀而形成晶界贫铬。越靠近熔合线，贫铬越严重，因此形成“刀口腐蚀”。
2、应力腐蚀开裂SCC: 应力加腐蚀介质
（1）焊接应力作用应力腐蚀开裂的拉应力来源于焊接残余应力超过30%。在氯化物介质中，引起SCC 的临界应力接近奥氏体钢的屈服点。在高温高压水中，引起SCC的临界应力远小于屈服点。防止应力腐蚀开裂，退火消除焊接残余应力最为重要。
（2）合金成分的作用材质与介质有一定的匹配性才会发生SCC。焊缝中含有一定量的δ有利于提高氯化物介质中耐SCC性能。在氯化物介质中提高镍含量有利。Si能使氧化膜致密而有利。如果SCC的根源是点蚀坑，Mo有利于防止。超低碳有利于防止SCC。
3、点蚀不锈钢的点蚀较难控制
含Mo钢耐点蚀性能比不含的要好。18-8 Mo比18-8耐点蚀性能好。双相钢的耐点蚀性能最好。为提高点蚀性能，一方面须减少Cr、Mo的偏析；另一方面采用较母材更高Cr、Mo含量的超合金化焊接材料，提高含Ni量。
二、奥氏体钢焊接接头热裂纹
奥氏体钢焊接时，在焊缝及近缝区都有可能产生热裂纹。最常见的是凝固裂纹，在近缝区的热裂纹是液化裂纹。25-20型钢比18型钢具有更大的焊接热裂纹的倾向。
（一）奥氏体钢焊接热裂纹的基本原因
1、奥氏体钢的导热系数小和线胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，接头在冷却过程中可形成较大的拉应力。
2、奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织，有利于有害杂质偏析，而促使形成晶间液膜。
3、奥氏体钢及焊缝的合金组成复杂，不仅S、P、Sn、Sb之类会形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限（如Si、Nb），也可能形成易溶共晶。
（二）热裂纹的防止措施
1．凝固模式凝固裂纹最易产生于单相奥氏体（γ）组织焊缝中，如果为γ+δ双相组织，则不易产生凝固裂纹。凝固裂纹与凝固模式有直接关系。凝固模式首先指以何种初生相（γ或δ）开始结晶进行凝固过程，其次是指以何种相完成凝固过程。影响热裂倾向的关键是决定凝固模式的Creq/Nieq比值。18-8系列的奥氏体钢，因Creq/Nieq处于1.5～2.0之间,一般不会轻易产生热裂纹;而25-20系列奥氏体钢,因Creq/Nieq ＜1.5含镍量越高,其比值越小，以具有明显的热裂倾向。
2.化学成分碳化物和硼化物可以同δ相一样使γ晶粒细化，而减小杂质的偏聚。提高含硼量，易溶共晶数量增多，反而细化了一次结晶组织而产生愈合作用，可降低热裂倾向。调整化学成分是控制热裂纹的重要手段。在单相奥氏体钢中，可以用Mn进行合金化。
3.焊接工艺的影响为避免焊缝组织粗大和过热区晶粒粗化，以至增大偏析程度，应尽量采用小的焊接线能量，而且不预热，并降低层间温度。
简答：为什么奥氏体钢关注Cr Ni含量？
因为Cr Ni得含量对奥氏体钢焊接接头的耐蚀性，热裂纹及焊缝的脆化都有重要的影响。
从接头耐蚀性的角度看：
（1）“贫Cr ”是奥氏体焊接接头产生晶间腐蚀的主要原因。
（2）在氯化物介质中，提高Ni可以提高抗应力腐蚀开裂性能。
（3）采用较母材更高Cr ,Mo含量的超合金化焊接材料；提高Ni含量都有利于减少微观偏析，提高奥氏体钢焊接接头抗点蚀性能。
从接头的热裂纹角度看：
铬当量和镍当量之比Creq/Nieq，是影响热裂纹倾向的关键，比值大于1.5不易产生热烈，小雨1.5热裂倾向比较大，所以提高Ni当量热裂纹倾向增大，而提高Cr当量对热裂纹倾向不发生明显影响。
从焊缝的脆化角度看：
（1）为了满足低温韧性的要求，Cr是铁素体化元素之一。
（2）在稳定的奥氏体钢焊缝中，可提高奥氏体化元素Cr Ni，克服σ相脆化:
※部分概念：
1．铬当量：在不锈钢成分与组织间关系的图中各形成铁素体的元素，按其作用的程度折算成Cr元素（以Cr的作用系数为1）的总和，即称为Cr当量。
2．镍当量：不锈钢成分与组织间关系的图中各形成奥氏体的元素按其作用的程度，折算成Ni元素（以Ni 的作用系数为1）的总和，即称为Ni当量。
3. 4750 C脆化: 高铬铁素体不锈钢在400~540度范围内长期加热会出现这种脆性，由于其最敏感的温度在475度附近，故称475度脆性，此时钢的强度、硬度增加，而塑性、韧性明显下降。
4.凝固模式：凝固模式首先指以何种初生相（γ或δ）开始结晶进行凝固过程，其次是指以何种相完成凝固过程。四种凝固模式：以δ相完成凝固过程，凝固模式以F表示；初生相为δ，然后依次发生包晶反应和共晶反应，凝固模式以FA表示；初生相为γ，然后依次发生包晶反应和共晶反应，凝固模式以AF表示；初生相为γ，直到凝固结束不再发生变化，用A表示凝固模式。
5.应力腐蚀裂纹：在应力和腐蚀介质共同作用下，在低于材料屈服点和微弱的腐蚀介质中发生的开裂形式
6.σ相脆化:σ相是一种脆硬而无磁性的金属间化合物相，具有变成分和复杂的晶体结构。
25-20钢焊缝在800～875℃加热时，γ向σ转变非常激烈。在稳定的奥氏体钢焊缝中，可提高奥氏体化元
素镍和氮，克服σ脆化。
四、双相不锈钢的焊接性分析
（一）双相钢焊接冶金特性铁素体-奥氏体不锈钢是最典型的双相不锈钢。它以F凝固模式进行凝固。在焊接不平衡过程中，组织转变也是不平衡的。同样成分的焊缝和母材，焊缝中γ相要比母材少得多。（二）双相钢焊接接头的耐蚀性双相不锈钢焊接接头具有优异的耐点蚀性和耐氯化物应力腐蚀开裂性能，晶间腐蚀抗力也不低于母材，但抗H2S应力腐蚀开裂性能较差。
（三）焊接接头的脆化问题铁素体-奥氏体钢因δ相存在，存在着475脆性、σ相脆化、晶粒粗化脆化。但因有γ相与之平衡，正常条件下焊接接头的室温力学性能可满足要求。焊缝金属强度与母材一致，塑性和韧性也可与母材匹配。
（四）双相钢焊接接头的抗裂性双相不锈钢一般不易产生热裂纹。含铜 1.7%的双相不锈钢具有较大的热裂倾向。在高应变时，双相不锈钢热裂倾向增大。为保证抗裂性，一般不添加铜。一般情况下很少有冷裂纹，除非在高氢气氛中才会发现。δ相越多，产生冷裂纹倾向越大。
五．异种纲的焊接
1焊接性分析
（一）焊缝成分的稀释珠光体钢与奥氏体钢焊接的异种钢焊接接头，一般都采用超合金化焊接材料，或是高铬镍奥氏体钢，或是镍基合金。
（二）凝固过渡层的形成填充金属与母材在化学成分上差别越大，不完全混合区月明显，即浓度梯度越明显，这种因熔池凝固特性而造成的过渡变化区称为凝固过渡层。
（三）碳迁移过渡层的形成异种钢焊接时或焊后热处理以后，往往可以一侧的碳通过焊缝边界（熔合线）向高合金移”的现象，分别在焊缝边界两侧形成脱碳层这种脱碳层和增碳层总称为碳迁移过渡层。
（四）残余应力的形成异种钢焊接接头，由于两种钢的线膨胀系数相差很大，不仅焊接时会产生较大的残余应力，而且在使用中如有循环温度作用，也会形成热应力。此焊接应力即使通过焊后热处理也难以消除。
2．异种钢焊接工艺措施
（一）隔离层堆焊法（二）直接施焊法（三）“过渡段”的利用
※有色金属的焊接
（一）铝
1．特性：(1).铝及其合金的化学活泼性很强，表面易形成氧化膜，且多具有难容性质，加之铝及其合金导热性很强，焊接时造成不融合现象。(2) .由于氧化膜密度同铝的密度极其接近，所以也容易造成焊缝经书的夹杂物(3).氧化膜可以吸收较多水分而造成焊缝气孔。（4）。铝及其合金线膨胀系数大，导热性强，焊接时容易变形。
2．焊接时最容易出现的焊接性问题及基本原因，防止的针对性措施：
主要问题是：焊缝中气孔，焊接热裂纹，焊接接头与母材的等强性。
（1）气孔。最常见的缺陷。氢是铝及其合金产生气孔的主要原因，氢的来源有弧柱气氛中的水分，焊接材料及母材中的水分。
针对性措施：减少氢的来源；控制工艺措施。
（2）热裂纹：铝及其合金的线膨胀系数大，在拘束条件下焊接易产生较大的焊接应力。
针对性措施：合金系统的影响；焊丝成分影响；焊接工艺的影响。
（二）铜
1．特性：优良的导电性能，导热性，及某些介质中优良的抗腐蚀性能。
2．焊接性问题：难融合及易变形；热裂纹；气孔
3．针对性措施:加入合金；严格控制S的含量；控制氢的来源并降低熔池冷却速度使气体易于排出。（三）钛
1．特性：密度小，抗拉强度高，比强度大，优良的抗腐蚀性能
2．焊接性问题：气体等杂质污染而引起的焊接接头脆化；焊接接头裂纹；焊接气孔。
3．针对性措施：采用合理的焊接及保护措施；钛合金热影响去会有延迟裂纹防治措施主要是减少焊接接头氢的来源必要时可以真空中退火处理，钛合金对热裂纹不敏感，主要原因是钛合金含S ,C等杂质少低熔点共晶在晶界很少形成；针对气孔有两点，采用高纯度的氩气进行焊接，焊前对对接断面必须认真进行机械清理再酸洗。
4．
一、名词解释 1.工艺焊接性:在一定工艺焊接条件下，能否获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。 2.碳当量：把钢中包括碳在内的合金元素对淬硬、冷裂及脆化等的影响折合成碳的相当含量。 3.晶间腐蚀：是起源于金属表面沿金属晶界发生的有选择的深入金属内部的腐蚀。 4.高温脆性：指钢在变形温度为0.4~0.6TT时所出现的高温塑形急剧下降的现象。 5.焊接性：金属材料对焊接加工的适应性和使用的可靠性。 6.半热焊：正焊前将铸件整体或局部预热到300℃～400℃,在焊补过程中保持这一温度,并在焊后采取缓 冷措施的工艺方法称为热焊。 7.σ相脆性：指不论母材还是焊缝，在ω（Cr）>21%,并且在520~820℃之间长期加热形成的硬而脆的铁铬 金属间化合物。 8.调质钢：含碳量在0.3-0.6%的中碳钢。 9.刀状腐蚀：简称刀蚀，它是焊接接头中特有的一种晶间腐蚀，只发生在含有Ti、Nb等稳定化元素的 奥氏体不锈钢焊接接头中。腐蚀部位沿熔合线发展，处于HAZ的过热区，由于区域很窄，形状有如刀削缺口，故称为刀状腐蚀。 10.使用焊接性：焊接接头或整体结构满足技术条件中所规定的使用性能的程度。 11.不锈钢:指主加元素铬的质量分数ω（Cr）>12%的钢。 12.奥氏体不锈钢：是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1% 时，具有稳定的奥氏体组织。 13.沉淀硬化不锈钢：在不锈钢中单独或复合添加硬化元素，通过适当的热处理获得高强度、高韧性并具 有良好耐蚀性的一类不锈钢。 14.固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到 过饱和固溶体的热处理工艺。 15.475℃脆性：铁素体钢在ω（Cr）≥15.5%，并在温度400~500℃长期加热后，常常出现强度升高而韧 性下降的现象。 16.耐热钢：在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢（或称高温不起皮 钢）和热强钢两类。 17.应力腐蚀开裂：在拉伸应力与腐蚀介质的共同作用下产生的断裂。 18.热裂纹：是指焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区间产生的焊接裂纹。 19.冷裂纹：指的是焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。 20.热焊：正焊前将铸件整体或局部预热到600℃～700℃,在焊补过程中保持这一温度,并在焊后采取缓冷 措施的工艺方法称为热焊。 21.高强度钢：屈服点TT≥295TTT、抗拉强度TT≥390TTT的钢。 22.热影响区：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为 焊接热影响区。 二、填空 1．焊接性是金属材料的一种工艺性能，除了受材料本身性质影响外，还受到工艺条件、（结构条件）和（使用条件）的影响。 2．中、高碳钢焊后若（冷却）速度较快，则可能在焊缝和热影响区形成（马氏体）组织，导致裂纹倾向增大。 3．一根45钢，Φ75mm机轴，采用焊接方法连接，焊接接头处就、开坡口，预热温度为（200℃），采用（E5015）焊条。 4．热轧及正火钢随着合金元素的增加，焊接的问题主要来至于两方面，即：（热影响区的脆化）与（冷裂纹）。 5.焊接低温钢时所选用的焊接材料必须使焊缝金属具有与母材相近的（低温韧性）和（线膨胀系数）。
焊接冶金学（基本原理） 部分习题及答案 绪论 一、什么是焊接，其物理本质是什么？ 1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用，使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺。 2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。 二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 1、对被焊接的材质施加压力：目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2、对被焊材料加热(局部或整体)：对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？ 钎焊母材不溶化，熔焊母材溶化。 1.温度场定义，分类及其影响因素。 1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态。 2、分类： 1)稳定温度场——温度场各点温度不随时间而变动； 2)非稳定温度场——温度场各点随时间而变动； 3)准稳定温度场——温度随时间暂时不变动，热饱和状态；或随热源一起移动。 3、影响因素： 1)热源的性质 2)焊接线能量 3)被焊金属的热物理性质
a.热导率 b.比热容 c.容积比热容 d.热扩散率 e.热焓 f.表面散热系数 4)焊件厚板及形状
第一章 二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？ 1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。(100-1200℃) 1)水分蒸发：100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高 温度下析出 2)某些物质分解:形成Co，CO2，H2O，O2等气体 3)铁合金氧化：先期氧化，降低气相的氧化性 2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1)温度高：1800－2400℃ 2)与气体、熔渣的接触面积大：1000－10000 cm2/kg 3)时间短速度快：；熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合. 3、熔池反应区 1)反应速度低 熔池T 1600~1900℃低于熔滴T ；比表面积，接触面积小300~1300cm2/kg；时间长，手工焊3~8秒埋弧焊6~25s 2)熔池温度不均匀的突出特点 熔池前斗部分发生金属熔化和气体的吸收,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出,利于放热反应 3)具有一定的搅拌作用 促进焊缝成分的均匀化，有助于加快反应速度，有益于气体和夹渣物的排除。然而，没有熔滴阶段激烈。 三、焊接区内有那些气体？它们是怎样产生的？ 1、种类：金属及熔渣蒸气 2、来源： 1)焊接材料 2)气体介质
大连中远船务工程有限公司中级焊工考试试题 姓名：职号：成绩： 一、选择题： 1、（A ）是防止低合金钢产生冷裂纹、热裂纹和热影响区出现淬硬组织的最有效的措施。 A. 预热 B. 减小热输入 C. 用直流反接电源 D. 焊后热处理 2、低合金结构钢焊接时，最常出现的缺陷是（A ）。 A. 裂纹 B. 气孔 C. 未熔合 D. 未焊透 3、低合金结构钢焊接时，最常见的裂纹是（D ）。 A. 热裂纹 B. 冷裂纹 C. 再热裂纹 D. 热应力裂纹 4、采用（ C ）方法焊接珠光体耐热钢时，焊前不需要预热。 A. 焊条电弧焊 B. CO2气体保护焊 C. 氩弧焊 D. 埋弧焊 5、马氏体不锈钢焊接接头，产生晶间腐蚀的倾向（B ）. A. 很大 B. 很小 C. 无倾向 6、（D ）是使不锈钢产生晶间腐蚀的最有害的元素。
A. 铬 B. 镍 C. 铌 D. 碳 7、防止不锈钢焊接时产生的热裂纹的措施，是通过焊接材料向焊缝 中加入形成（ A ）的元素。 A. 奥氏体 B. 马氏体 C. 铁元素 D. 珠光体 8、（C ）不锈钢具有强烈的淬硬倾向。 A. 奥氏体 B. 马氏体 C. 铁元素 D. 珠光体 9、焊接不锈钢复合板的过渡层时，一般采用（A）焊接方法进行。 A. 焊条电弧焊 B. 埋弧焊 C. 氩弧焊 D. CO2气体保护焊 10、焊前将铸件预热至（B ）℃。 A. 100 B. 200 C. 300 D. 400 二、填空题： 1、电弧焊时，熔滴过渡的形式主要有（短路过渡）、小颗粒过渡和大颗粒过渡。 2、焊机的外特性是指在规定运行范围内，其稳态（输出电流）和端电压之间的关系。 3、产生焊接点呼磁偏吹的原因有：（接地线位置不正确），焊条和焊件的位置不对称及焊接电流较大等。 4、合金钢按其用途，可以分为：结构钢，工具钢和（特殊性能刚）
山东省2008年安全培训机构师资培训班试卷 金属焊接与切割试题 一、单项选择题（将正确答案的代号填入括号内，每题1分,共40分） 1、我国安全生产方针的思想核心是（ ）。 A.安全第一 B.以人为本 C.预防为主 D.以人为主 2、只有掌握了安全生产（ ）知识,才能维护自己的合法安全生产权益不受侵害。 A.政策 B.法规 C.法律、法规 D. 操作技术 3、生产经营活动在谁的行政管辖范围内，即由谁负责管理其安全生产活动，这叫（ ）管理原则。 A.直辖 B.属地 C.垂直 D.直接 4、对从事特种作业人员的年龄要求是（ ）。 A.年满16周岁 B.年满20周岁 C.年满19周岁 D.年满18周岁 5、电流对人体的伤害分为（ ）两种类型。 A.烧伤与电伤 B. 电击与电伤 C.电击与触电 D. 电击与辐射 6、电焊机接地时，接地线路总电阻不应超过（ ）欧姆。 A.2 B. 4 C. 5 D.10 7、直接与空气形成爆炸性混合物的有：（ ）。 A.可燃性气体、可燃性固体、可燃性粉尘 B.可燃性气体、可溶性液体、可燃性粉尘 C.可燃性气体、可燃性液体、可燃性灰尘 D.可燃性气体、可燃性液体、不燃性粉尘 8、乙炔与氧气混合的爆炸极限范围是（ ）。 A.4.8～93% B.2.8～93% C.2.8～73% D.2.9～93% 9、焊补燃料容器和管道的常用安全措施有两种，称为：（ ）。 A.置换焊补、带压置换焊补 B.置换焊补、带压不置换焊补 C.大电流焊补、带压不置换焊补 D. 置换焊补、带料焊补 10、触电事故可分为直接电击和（ ）两种。 A.间接电伤 B.间接电击 C.间隔电击 D.意外电击 11、成人的感知电流约为（ ）mA 。 A.10 B.5 C. 1 D. 2 12、水下作业时的安全电压为（ ）。 A. 3.5伏 B. 2.5伏 C. 2.0伏 D. 2.8伏 13、置换焊补防爆的关键是（ ）。 A.用惰性介质多置换几遍 B.安全隔离 C.控制可燃物质的含量符合动火要求D 、用小电流焊接 14、带压不置换焊补的关键安全措施是（ ）。 A.调节好焊接参数， B.正压操作 C.可燃气体浓度较小 D. 操作者技术水平高 15、在焊接过程中，空气中的氧在（ ）的激发下大量地被破坏，生成臭氧。 A.电极 B. 红外线 C.短波紫外线 D.可见光 16、水射流切割利用的工作介质是（ ）。 A.高密度水 B.高压水 C. 气流 D.高压电 17、人体电阻值一般为（ ）Ω。 A.80 B.1000 C. 50 D. 10000 18、水下焊割时，气管与电缆每隔（ ）应扎牢。 山东大学安全技术培训中心试卷 姓名： 工作单位： 学号： 密 封 线 内 不 要 答 题 ………… 。。。。。。。。。。。。。。。 。。。………..
第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种 答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用 答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体（γ）稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 （2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体（α）稳定化元素 （1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 （2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1 缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么
答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是： 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%） 3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置） 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答：固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答：细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量
3.5.分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接热输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最低预热温度要求，如何确定最高预热温度。 答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影响区强度和韧性下降。焊接工艺特点：焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术。。典型的低碳调质钢的焊接热输入应控制在Wc＞0.18％时不应提高冷速，Wc＜0.18％时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于481KJ/cm当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使800～500℃的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提高预热温度，包括屋间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。 4.3. 18-8型不锈钢焊接接头区域在那些部位可能产生晶间腐蚀，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接头有三个部位能出现
腐蚀现象：{1}焊缝区晶间腐蚀。产生原因根据贫铬理论，碳与晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，导致γ晶粒外层的含Cr量降低，形成贫Cr层，使得电极电位下降，当在腐蚀介质作用下，贫Cr层成为阴极，遭受电化学腐蚀；{2}热影响区敏化区晶间腐蚀。是由于敏化区在高温时易析出铬的碳化物，形成贫Cr层，造成晶间腐蚀；{3}融合区晶间腐蚀{刀状腐蚀}。只发生在焊Nb或Ti的18-8型钢的溶合区，其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关，高温过热和中温敏化相继作用是其产生的的必要条件。防止方法：{1}控制焊缝金属化学成分，降低含碳量，加入稳定化元素Ti、Nb；{2} 控制焊缝的组织形态，形成双向组织{γ+15%δ}；{3}控制敏化温度范围的停留时间；{4}焊后热处理：固溶处理，稳定化处理，消除应力处理。 4.7何为“脆化现象”？铁素体不锈钢焊接时有哪些脆化现象，各发生在 什么温度区域？如何避免？答：“脆化现象”就是材料硬度高，但塑性 和韧性差。现象与避免措施：{1}高温脆性：在900~1000℃急冷至 室温，焊接接头HAZ的塑性和韧性下降。可重新加热到750~850℃， 便可恢复其塑性。{2}σ相脆化：在570~820℃之间加热，可析出σ相 。σ相析出与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温度、保温时间以 及预先冷变形有关。加入Mn、Nb使σ相所需Cr的含量降低，Ni能使形成σ相所需温度提高。{3}475℃脆化：在400~500℃长期加热后可出 现475℃脆化。适当降低含Cr量，有利于减轻脆化，若出现475℃脆
（√）1、为了防备和消弱高频电磁场的影响，可采取将焊枪电缆和地线用金属编织线屏蔽的措施。 （ × ）2、乙炔气是一种容易燃烧的气体，一旦起火，应该立即采用四氯化碳或者其它灭火剂进行灭火。 （√）3、在所有触电形式当中，两相触电流过人体的电流最大，其危险性也最大。 （ ）4、人体持续接触而不会使人直接致死或致残的电压称为安全电压，工作过程中规定安全电压为36伏。 （ ）5、氩弧焊时，由于臭氧和紫外线作用强，应穿棉布工作服，不能穿化纤工作服。 （ ）6、乙炔气起火后可用四氯化碳进行灭火。 （ ）7、埋弧焊由于电弧在焊剂层下面埋着，所以不需要考虑电弧辐射问题。 （√）8、电弧切割所使用的电流比较大，应注意防止焊机超载烧毁。（ ）9、乙炔胶管管段的连接，可采用紫铜管。 （√）10、焊接与切割场地周围10米之内不能有易燃易爆物品。 （√）11、焊机各个带电部分之间，及其外壳对地之间必须符合绝缘标准的要求，其电阻值均不小于1兆欧。 （ ）12、射吸式焊炬比等压式焊炬容易回火，所以生产中多使用的是等压式焊炬。 （ ）13、等离子弧是一种高能量密度的电弧，与普通焊接电弧有本质的区别。 （√）14、一般检修动火，动火时间都不得超过一天，特殊情况可适当延长，隔日动火的，申请部门一定要复查。 （ ）15、触电救护时，可以使用双手迅速将触电者拽开，使其摆脱电源。 （√）16、氩弧焊时产生的臭氧比焊条电弧焊多，且电弧辐射也强。（ ）17、氧气瓶在运输时应横放且固定，垛高不超过三层。（√）18、随着混合气体浓度的增大，爆炸的危险性也在增大。 （ ）19、二氧化碳气体保护焊时，由于分解、氧化等作用产生了一氧化碳，所以说其主要缺点是中毒。 （√）20、火焰能率的大小是由焊炬型号与焊嘴号码大小来决定的。（ ） （√）21、乙炔瓶内装有液体的丙酮，其目的是为了增大对乙炔的溶解度，并增大了乙炔瓶的安全性能。 （ ）22、埋弧焊由于可以使用比较大的热输入，所以在全位置多种
(适用于材料成型与控制工程专业焊接模块) 一、概念或解释(每题2分共10分) 1、联生结晶： 2、熔合比： 3、焊条药皮重量系数： 4、金属焊接性： 5、电弧热焊： 二、选择填空(可以多个选择,每题1分,共15分) 1、焊接区内的气体主要来源于( ) 。 ①焊接材料②母材③焊条药皮 2、焊接时, 不与氮气发生作用的金属,即不能溶解氮又不形成氮化物的金属，可用N 作为保护气体, 这种金属是( ) 。 ①铜②铝③镍 3、焊接熔渣的作用有( ) ①机械保护作用②冶金处理作用③改善工艺性能 4、焊接熔池的结晶时, 熔池体积小，冷却速度大，焊缝中以( ) 为主。 ①柱状晶②等轴晶③平面晶
5、熔合区的化学不均匀性主要是体现于(
①凝固过渡层的形成 ②碳迁移过渡层的形成 ③合金分层现象 6、焊缝中的气孔和夹杂主要害处是 ( ) 。 ①焊缝有效截面下降 ②应力集中，疲劳强度下降 ③抗氧化性下降 气孔，使致 密性下降。 7、 打底焊道最易产生热裂纹 , 也最易产生冷裂纹 , 其主要原因是 ( ) 。 ①冷却速度快 ②应力集中 ③过热 8、 焊接结构钢用熔渣的成分是由 ( ) 等组成。 ①氧化物 ②氟化物 ③氯化物 ④硼酸盐 9、 焊接冷裂纹按产生原因可分为 ( ) 。 ①淬硬脆化裂纹 ②低塑性脆化裂纹 ③层状撕裂 ④应力腐蚀开裂 裂纹 10、 有利于改善焊缝抗热裂纹性能因素主要有 ( ) 。 ①细化晶粒 ②减少 S 、P ③结晶温度大 ④加入锰脱硫 11、 热扎、正火钢焊接时，过热区性能的变化取决于 ( ) 等因素。 ①高温停留时间 ②焊接线能量 ③钢材类型 ④冷裂倾向 12、 铸铁焊接时，影响半熔化区冷却速度的因素有： ( ) 。 ①焊接方法 ②预热温度 ③焊接热输入 ④铸件厚度 13、下列哪些钢种具有一定的热应变脆化倾向。 ( ①低碳钢 ②16Mn ③15 MnV 14、焊缝为铸铁型时，影响冷裂纹的因素有 ( ) 。 ①基体组织 ②石墨形状 ③焊补处刚度，体积及焊缝长短 ④深透性 ⑤延迟
铸造 一、填空题 1.通常把铸造方法分为____砂型铸造_____ 和_____特种铸造_____ 两类. 2.特种铸造是除_____砂型铸造____ 以外的其他铸造方法的统称, 如_压力铸造__、 ____ ___离心铸造___ ____金属型铸造___ ____熔膜铸造____及连续铸造等。 3．制造砂型和芯用的材料，分别称为____型砂____和_____芯沙_____，统称为造型材料。 4.为保证铸件质量，造型材料应有足够的_____强度______，和一定___耐火性____ 、 ____透气性____、____退让性_____、等性能。 5.用_____芯沙_____和____芯盒_____制造型芯的过程叫造芯。 6.为填充型腔和冒口儿开设于铸型中的系列通道称为浇注系统，通常由 ___浇口杯_____ _____内浇道______ ______横浇道____ ______直浇道_____组成。 7._____落沙_____使用手工或机械使铸件或型砂、砂箱分开的操作。 二、单向选择题 1.下列使铸造特点的是（B ） A成本高 B 适应性广 C 精度高 D 铸件质量高 2.机床的床身一般选（ A ） A 铸造 B 锻造 C 焊接 D 冲压 3.造型时上下型的结合面称为（ D ） A 内腔 B 型芯 C 芯头 D 分型面 4.型芯是为了获得铸件的（ C ） A 外形 B 尺寸 C 内腔 D 表面 5.造型时不能用嘴吹芯砂和（ C ） A 型芯 B 工件 C 型砂 D 砂箱 6. 没有分型面的造型是（ A ） A 整体模造型 B 分开模造型 C 三箱造型 D 熔模造型 7.冒口的主要作用是排气和（ B ） A 熔渣 B 补缩 C 结构需要 D 防沙粒进入 8.浇铸时产生的抬箱跑火现象的原因是（C ） A 浇铸温度高 B 浇铸温度低 C 铸型未压紧 D 为开气孔 9.把熔炼后的铁液用浇包注入铸腔的过程时（ D ） A 合箱 B 落砂 C 清理 D 浇铸 10.铸件上有未完全融合的缝隙，接头处边缘圆滑是（B ） A 裂缝 B 冷隔 C 错型 D 砂眼 11.落砂后冒口要（ A ） A 清除 B 保留 C 保留但修毛刺 D 喷丸处理 12. 制造模样时尺寸放大是为了（ A ） A 留收缩量 B 留加工余量 C 造型需要 D 取模方便 13.型芯外伸部分叫芯头，作用是（D ） A 增强度 B 工件需要 C 形成工件内腔 D 定位和支撑芯子 14.手工造型时有一工具叫秋叶，作用是（C ）
一、填空题 1焊接结构是以金属材料轧制的—板材—和—型材—作基本元件，采用—焊接—加工方法，按照一定的—结构_组成的，并能承受载荷的（金属）结构。P1 2、焊接结构的分类：按钢材类型可分为_板_结构和格架—结构；按综合因素分类可分为容器和管道结构、—房屋建筑—结构、—桥梁—结构、船舶与海洋—结构、—塔桅—结构和—机器—结构。P2-4 3、管材对接的焊接位置可分为：_平焊—位置、横焊位置和多位置：板材对接的焊接位置可分 为：平焊位置、横焊位置和立焊位置；板材角接的焊接位置可分为: 平焊位置、横焊 位置和立焊位置。P15 5、凡是用文字、图形和表格等形式，对某个焊件科学地规定其工艺过程方案和规范及采用相应工艺装备的技术文件，称之为焊接生产工艺规程。它是生产中的技术指导性文件，是技术准备和生产管理及制定生产进度计划的依据。P21 6、焊接结构制造工艺过程的主要工序有：划线（放样或号料）、切断、成形、边缘加工、制孔、装 配_、焊接、检验、涂漆等。P22 7、焊接结构的生产通常由四部分组成，分别是：1生产前的准备、2金属加工或零、部件的制作、3装配焊接、4 成品加工、检查验收和包装出厂。P27 8在焊接结构制造的零件加工过程中，根据对工件所产生的作用和加工结果，钢材的基本加工方法可分为：变形加工和分离加工。P38 9、在焊接结构制造的零件加工过程中，钢材经过划线和号料后，就转入下料工序，其中，主要的完成方式主要有：机械切割和热切割。P62 10、在进行焊接结构生产的装配过程中，必须具备以下三个基本条件：定位、夹紧、以及测量。 11、在焊接结构生产中，选择合理的装配一焊接顺序很关键，目前，装配一焊接顺序基本有三种类型： 整装整焊、分部件装配、和随装随焊。P144 12、在焊接结构生产的转配过程中，根据不同产品、不同生产类型，有不同的装配工艺方法，主要有：互换法、选配法、和修配法。P144 13、焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工的空间位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装备。P174 14、焊接机器人工作站通常由工业机器人、焊接设备、周边设备、系统控制设备、辅助装置、等部分组成。P208 15、焊接生产线可分为三种类型，分别是：刚性焊接生产线、柔性焊接生产线、和介于二者之间的过渡型生产线。P225
1、工艺焊接性的影响因素？ 答：1、材料因素：母材和焊接材料；2、工艺因素：焊接方法、焊接工艺措施 3、结构设计因素 4、使用条件 2、哪些焊接性试验测冷裂纹，哪些测热裂纹？ 答：热裂纹：1、可调拘束度裂纹试验方法2、压板对接（FISCO）焊接裂纹试验3、鱼骨状裂纹试验法4、刚性固定对接裂纹试验4、窗形拘束裂纹试验 冷裂纹：1、斜Y坡口对接裂纹试验2、插销试验3、刚性固定对接裂纹试验4、窗形拘束裂纹试验 3、斜Y坡口对接裂纹试验和插鞘试验适用范围是什么？ 答：斜Y坡口对接裂纹试验适用范围：1、评定低合金结构钢焊缝以及HAZ的冷裂倾向 2、确定防止冷裂纹的临界预热温度 插鞘试验适用范围：1、主要用来考核材料的氢致延迟裂纹敏感性 – 2、也可用来考核再热裂纹和层状撕裂等的敏感性 4、制定焊接性试验方法的原则？ 答：1、应尽量使试验条件与实际焊接条件一致（一致性） 2、试验结果应稳定可靠，具有较好的再现性（可靠性） 3、应注意试验方法的经济性（经济性） 5、热轧钢、调质钢的强化机理？ 答：热轧钢是固溶强化（Si、Mn）；调质钢是热处理（淬火+回火）强化 6、热轧钢的典型牌号、使用状态？ 答：典型钢种：16Mn，组织：细晶铁素体+珠光体 15MnV V细化晶粒和沉淀强化（392MPa） 使用状态：一般在热轧状态下使用，但在特殊情况下（要求↑冲击韧性或板厚），在正火状态下使用。 7、评定钢材层状撕裂敏感性主要指标：S含量、Z向断面收缩率 8、分析热轧及正火钢的焊接裂纹倾向。 热裂纹： 热轧及正火钢由于含碳量低（≤0.2%），含Mn量较高，Mn/S一般能达到防止发生热裂纹的要求，具有较好的抗热裂性能。但个别情况下，当材料成分不合格或因严重偏析使局部碳、硫含量偏高时，Mn/S比就可
第一部分 一、单项选择题（每小题1分） 1．金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为（）。 A．晶格转变 B．晶体转变 C．同素异构转变 D．同素同构转变 答案：C 2．工件出现硬度偏高这种退火缺陷时，其补救方法是（）。 A．调整加热和冷却参数重新进行一次退火 B．进行一次正火 C．进行一次回火 D．以上均不行 答案：A 3．能够完整地反映晶格特征的最小几何单元称为（）。 A．晶粒 B．晶胞 C．晶面 D．晶体 答案：B 4．手弧焊时与电流在焊条上产生的电阻热无关的是（）。 A．焊条长度 B．药皮类型 C．电流强度 D．焊条金属的电阻率 答案：B 5．仰焊时不利于焊滴过渡的力是（）。 A．重力 B．表面张力 C．电磁力 D．气体吹力 答案：A 6．焊接化学冶金过程中的电弧的温度很高，弧柱的温度一般可达（）。 A．600~800℃ B．1000~2000℃ C．6000~8000℃ D．9000~9500℃ 答案：C 7．在焊接接头中，由熔化母材和填充金属组成的部分叫（）。 A．熔合区 B．焊缝 C．热影响区 D．正火区 答案：B 8．CO2气体保护焊焊接低碳钢和低合金结构钢时，常用焊丝牌号是（）。 A．H08A B．H08MnA C．H08Mn2SiA D．H08Mn2A 答案：C 9．贮存CO2气体的气瓶容量一般为（）。 A．10 L B．25 L C．40 L D．45 L 答案：C 10．二氧化碳气体保护焊时应（）。 A．先通气后引弧 B．先引弧后通气 C．先停气后熄弧 D．先停电后停送丝 答案：A 11．钨极氩弧焊的代表符号是（）。 A．MEG B．TIG C．MAG D．PMEG 答案：B 12．利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热来进行焊接的方法称为（）。 A．电阻焊 B．电弧焊 C．氩弧焊 D．电渣焊 答案：D 13．下列焊接方法属于压焊的是（）。 A．电渣焊 B．钎焊 C．点焊 D．气焊 答案：C
焊接冶金学（基本原理）部分习题及答案 绪论 一、什么是焊接，其物理本质是什么？ 1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用，使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺。 2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。 二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 1、对被焊接的材质施加压力：目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2、对被焊材料加热(局部或整体)：对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？ 钎焊母材不溶化，熔焊母材溶化。 1. 温度场定义，分类及其影响因素。 1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态。 2、分类： 1) 稳定温度场——温度场各点温度不随时间而变动； 2) 非稳定温度场——温度场各点随时间而变动； 3) 准稳定温度场——温度随时间暂时不变动，热饱和状态；或随热源一起移动。 3、影响因素： 1) 热源的性质 2) 焊接线能量 3) 被焊金属的热物理性质 a. 热导率 b. 比热容 c. 容积比热容 d. 热扩散率 e. 热焓 f. 表面散热系数 4) 焊件厚板及形状
第一章 二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？ 1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。(100-1200℃) 1) 水分蒸发：100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高温度下析出 2) 某些物质分解:形成Co ，CO2，H2O ，O2等气体 3) 铁合金氧化 ：先期氧化，降低气相的氧化性 2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1) 温度高：1800－2400℃ 2) 与气体、熔渣的接触面积大 ：1000－10000 cm2/kg 3) 时间短速度快：0.01-0.1s ；0.0001-0.001s 4) 熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合. 3、熔池反应区 1) 反应速度低 熔池T 1600~1900℃低于熔滴T ；比表面积，接触面积小300~1300cm2/kg ；时间长，手工焊3~8秒埋弧焊6~25s 2) 熔池温度不均匀的突出特点 熔池前斗部分发生金属熔化和气体的吸收,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出,利于放热反应 3) 具有一定的搅拌作用 促进焊缝成分的均匀化，有助于加快反应速度，有益于气体和夹渣物的排除。然而，没有熔滴阶段激烈。 三、焊接区内有那些气体？它们是怎样产生的？ 1、种类： 金属及熔渣蒸气 2、来源： 1) 焊接材料 2) 气体介质 3) 焊丝和母材表面上的油锈等杂质 4) 金属和熔渣的蒸发产生的气体 3、供给途径：一部分是直接输入或侵入的原始气体；另一部分是通过物化反应所生成的气体。 1) 有机物的分解和燃烧:纤维素的氧化分解 2) 碳酸盐和高价氧化物的分解 四、为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？ 电弧中受激的氮分子，特别是氮原子的溶解速度比没受激的氮分子要快得多；电弧中的氮离子N +在氧化性电弧气氛中形成NO ，遇到温度较低的液态金属它分解为N 和O ，N 迅速溶于金属。 五、氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？ 61052222()71210m C H O mO mCO mH +=+23lg (/)8920/7.54 p CO CaCO T =-+32CaCO CaO CO =+32MgCO MgO CO =+23lg (/)5785/ 6.27p CO MgCO T =-+22222N O O H H CO CO 、、、、、
金属焊接性试题 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
一、名词解释 1.工艺焊接性:在一定工艺焊接条件下，能否获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。 2.碳当量：把钢中包括碳在内的合金元素对淬硬、冷裂及脆化等的影响折合成碳的相 当含量。 3.晶间腐蚀：是起源于金属表面沿金属晶界发生的有选择的深入金属内部的腐蚀。 4.高温脆性：指钢在变形温度为~时所出现的高温塑形急剧下降的现象。 5.焊接性：金属材料对焊接加工的适应性和使用的可靠性。 6.半热焊：正焊前将铸件整体或局部预热到300℃～400℃,在焊补过程中保持这一温 度,并在焊后采取缓冷措施的工艺方法称为热焊。 7.σ相脆性：指不论母材还是焊缝，在ω（Cr）>21%,并且在520~820℃之间长期加热 形成的硬而脆的铁铬金属间化合物。 8.调质钢：含碳量在的中碳钢。 9.刀状腐蚀：简称刀蚀，它是焊接接头中特有的一种晶间腐蚀，只发生在含有Ti、Nb 等稳定化元素的奥氏体不锈钢焊接接头中。腐蚀部位沿熔合线发展，处于HAZ的过热区，由于区域很窄，形状有如刀削缺口，故称为刀状腐蚀。 10.使用焊接性：焊接接头或整体结构满足技术条件中所规定的使用性能的程度。 11.不锈钢:指主加元素铬的质量分数ω（Cr）>12%的钢。 12.奥氏体不锈钢：是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约%时，具有稳定的奥氏体组织。 13.沉淀硬化不锈钢：在不锈钢中单独或复合添加硬化元素，通过适当的热处理获得高 强度、高韧性并具有良好耐蚀性的一类不锈钢。 14.固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后 快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。 15. 475℃脆性：铁素体钢在ω（Cr）≥%，并在温度400~500℃长期加热后，常常出现 强度升高而韧性下降的现象。 16.耐热钢：在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢 （或称高温不起皮钢）和热强钢两类。 17.应力腐蚀开裂：在拉伸应力与腐蚀介质的共同作用下产生的断裂。 18.热裂纹：是指焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区间产生 的焊接裂纹。 19.冷裂纹：指的是焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。 20.热焊：正焊前将铸件整体或局部预热到600℃～700℃,在焊补过程中保持这一温度, 并在焊后采取缓冷措施的工艺方法称为热焊。 21.高强度钢：屈服点≥295、抗拉强度≥390的钢。 22.热影响区：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能 变化的区域，称为焊接热影响区。 二、填空 1．焊接性是金属材料的一种工艺性能，除了受材料本身性质影响外，还受到工艺条件、（结构条件）和（使用条件）的影响。 2．中、高碳钢焊后若（冷却）速度较快，则可能在焊缝和热影响区形成（马氏体）组织，导致裂纹倾向增大。 3．一根45钢，Φ75mm机轴，采用焊接方法连接，焊接接头处就、开坡口，预热温度为（200℃），采用（E5015）焊条。
）钎焊的主要适用范围：钎焊根据所用钎料熔点不同，可分为硬钎焊和软钎焊。P166-167（2.3.7） 2.何谓焊接热影响区？低碳钢焊接的热影响区分哪些区段？各区段对焊接接头性能有何影响？减小热影响区的办法是什么? 答:(1)焊接热影响区是指：焊缝两侧金属因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域。 （2）低碳钢焊接是热影响区分为：熔合区、过热区、正火区、和部分相变区。 （3）熔合区：强度、塑性、和韧度下降，引起应力集中，易导致焊缝裂纹产生； 过热区：晶粒粗大，塑性、韧性下降； 正火区：金属发生重结晶，强度、塑性、韧度提高，且优于母材； 部分相变区：晶粒大小不一；力学性能比正火区稍差。 （4）减小热影响区的措施：a.增加焊接速度； b.减少焊接电流。 3.产生焊接应力和变形的原因是什么？焊接应力是否一定要消除？消除焊接应力的办法有哪些？ 答：（1）原因：在焊接过程中，由于焊接各部分的温度不同，冷却速度不同，热胀冷缩和塑 性变形的程度不同，因而导致内应力、变形、裂纹的产生。 （2）焊接应力一定要消除。 （3）焊接应力消除的方法：a.焊前预热； b.焊接中采用小能量焊接或锤击焊缝； c.焊后去应力退火。 7.焊条药皮起什么作用？在其他电弧焊中，用什么取代药皮的作用？ 答：（1）作用：a.引燃电弧b.稳定电弧 c.保护电弧 d.焊缝中渗入合金元素 （2）在其它电弧焊中，常用焊剂代替药皮。 P177（3.6） 3.钎焊和熔焊实质差别是什么？钎焊的主要适用范围用哪些？ 答：（1）a.是利用熔点比焊件低的钎料作为填充金属，加热时钎料熔化，熔化的钎料将焊件 连接起来的一种焊接方法； b.熔化的母材和焊条形成熔池，冷却后将两焊条连接起来的焊接方法。 （2a.硬钎焊主要用于受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接，以及工具、刀具的焊接；b.软钎焊主要用于接头强度较低、受力不大、工件温度较低的工件，如精密仪表、电器部件、异种金属构件等。 6.下列制品生产时选用什么焊接方法最合适? (1)自行车车架:硬钎焊； （2）石油液化气罐主焊缝：埋弧自动焊； （3）自行车圈：ＣＯ２保护焊； （４）电子线路板：软钎焊；
ASME规程学习总结 ASME概述： ASME是American Society of Mechanical Engineers（美国机械工程师协会）的英文缩写。主要领域为机械工程的发展，是一个集设计、制造、安装、检验、试验为一体的标准规程。ASME规程每年都会有更新增补，并且每三年修订一次。目前ASME已增加到12卷，其中在火力电站建设应用的有5卷，分别是ASME Ⅰ卷动力锅炉建造规则、ASME Ⅱ卷材料、ASME Ⅴ卷无损检测、ASME Ⅷ卷压力容器建造规则、ASME Ⅸ卷焊接和钎焊评定。焊接专业的各类指导性文件分别包括在了这5卷里。 各卷册的解释说明： （一）A SME Ⅸ焊接和钎焊评定 此卷主要说了焊接工艺评定（WPS）的制作和焊工、焊接操作工的证书评定 1、焊接工艺评定（WPS）：WPS是对焊接施工的一个指导性文件，所有的焊接工作都根据WPS施工，WPS包括内容有：焊接方法、材质、焊接材料、预热、热处理等详细的参数，支持焊接工艺评定的指导文件是工艺评定记录（PQR），PQR是在做焊接工艺评定时的记录。不同的焊接方法和材质都对应不同的焊接工艺评定。 2、焊接工艺评定流程：做焊接工艺评定时主要包括3个条件，重要变素、附加重要变素、和非重要变素。 重要变素是焊接工艺评定中的重要环节，如果重要变素改变那么这个工艺评定就不能再用，需重新评定，因为重要变素影响焊缝的力学性能。重要变素包括（母材材质的改变、焊接材料的改变、预热温度的大幅度改变、热处理温度的改变、保护气体的改变等） 附加重要变素是当有冲击要求时才需要的变素，当改变附加重要变素时工艺评定也需要重新评定。附加重要变素包括（层间温度、电极特性、母材厚度等） 非重要变素是不影响焊缝力学性能的变素，非重要变素改变时焊接工艺评定不需重新评定。非重要变素包括( 焊条直径、坡口形式、焊材厂家牌号等) 有了这三个条件就可以做焊接工艺评定，流程为：坡口加工-----合格焊工焊接-----
……………………………………密……………………………………封……………………………………线……………………………… 班级：________________________姓名：________________________学号：________________________ ……………………………………密……………………………………封……………………………………线……………………………… ****** 2012~2013学年第一学期焊接技术及自动化专业 《金属材料焊接》考试试卷（A ） 答题注意事项：○1学生必须用蓝色（或黑色）钢笔、圆珠笔或签字笔直接在试题卷上答题；○2答卷前请将密封线内的项目填写清楚；○3字迹要清楚、工整，不宜过大，以防试卷不够使用；4本卷共4大题，总分为100分。 一、填空题（共9小题，26空，每空1分，合计26分） 1.焊接是通过 或 ，或者两者并用，并且用或不用 ，使焊件间达到 的一种加工方法。 2.按焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为 、 和 三大类。 3.熔焊时， 在焊缝金属中所占的百分比叫做熔合比。 4.焊缝金属的偏析主要有 、 和 。 5.对不易淬火钢来说，根据热影响区组织特征主要分为三个区域，即 、 、 。 6.冷裂纹通常是 、 及 三者共同作用的结果。通常把这三个因素，称为冷裂纹形成的三要素。 7.不锈复合钢板装配时，必须以 为基准对齐；定位焊一定要在 面上。 8.按碳在灰口铸铁中的存在形式不同，可将其铸铁分 为 、 、 和 。 9.铝及铝合金常用的焊接方法是 、 和 。 二、选择题（共22小题，每题2分，合计44分） 1.（ ）不是影响焊接性的因素。 A.金属材料的种类及其化学成分 B.焊接方法 C.构件类型 D.焊接操作技术 2.碳当量（ ）时，钢的淬硬冷裂倾向不大，焊接性优良。 A.小于0.40% B.小于0.50% C.小于 0.60% D.小于0.80% 3.国际焊接学会的碳当量计算公式只考虑了（ ）对焊接性的影响，而没有考虑其他因素对焊接性的影响。 A.焊缝扩散氢含量 B.焊接方法 C.构件类型 D.化学成分 4.国际焊接学会推荐的碳当量计算公式适用于（ ）。 A.高合金钢 B.奥氏体不锈钢 C.耐磨钢 D.碳钢和低合金结构钢 5.低碳钢Q235钢板对接时，焊条应选用（ ）。 A.E7015 B.E6015 C.E5515 D.E4303 6.焊接18MnMoNb 钢材时，宜选用的焊条是( )。 A.E7515—D2 B.E4303 C.E5015 D.E5016 7.低合金结构钢焊接时的主要问题是（ ）。 A.应力腐蚀和接头软化 B.冷裂纹和接头软化 C.应力腐蚀和粗晶区脆化 D.冷裂纹和粗晶区脆化 8.（ ）不属于有淬硬冷裂倾向的低合金结构钢焊接工艺特点。 A.采取预热 B.要控制热输入 C.采取降低含氢量的工艺措施 D.采用酸性焊条 9.低合金结构钢采取局部预热时，预热范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍，且不小于（ ）mm 。 A.300 B.250 C.200 D.100 10.18MnMoNb 钢的焊接性较差，焊前需要预热，预热温度为（ ）°C 。 A.100-130 B.130-150 C.150-180 D.180-250 11.低温压力容器用钢16MnDR 的最低使用温度为（ ）°C 。 A.-20 B.-40 C.-50 D.-60 12.低合金高强度结构钢按热处理状态分类，30CrMnSiA 钢属于（ ）。 A.正火刚 B.热轧钢 C.非热处理强化钢 D.中碳调质钢 13.熔焊时硫的主要危害是产生( )缺陷。 A.气孔 B.飞溅 C.裂纹 D.夹杂物 14.低碳钢由于结晶区间不大所以( )不严重。 A.层状偏析 B.区域偏析 C.显微偏析 D.火口偏析 15.奥氏体不锈钢的焊接电流（A ），一般取焊条直径（mm ）的（ ）倍。 A.15-20 B.25-30 C.35-40 D.45-50 16.牌号为A137的焊条是（ ）。 A.碳钢焊条 B.低合金钢焊条 C.珠光体耐热钢焊条 D.奥氏体不锈钢焊条 17.为了防止奥氏体不锈钢焊接热裂纹，希望焊缝金属组织是奥氏体-铁素体双相组织，其中铁素体的质量分数应控制在（ ）左右。 A.30% B.20% C.10% D.5% 18.( )不是奥氏体不锈钢合适的焊接方法。 A.焊条电弧焊 B.钨极氩弧焊 C.埋弧自动焊 D.电渣焊 19.( )不是奥氏体不锈钢的焊接工艺特点。 A.不能进行预热和后热处理 B.采用小线能量，小电流快速焊