常用金属材料的焊接
1什么是焊接性？试述碳钢的焊接性。
焊接性是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。
碳钢是以铁元素为基础的，铁碳合金，碳为合金元素，其碳的质量分数不超过1%，此外，锰的质量分数不超过1.2%，硅的质量分数不超过0.5%，后两者皆不作为合金元素。其它元素如Ni、Cr、Cu等均控制在残余量的限度以内，更不作为合金元素。杂质元素如S、P、O、N等，根据钢材品种和等级的不同，均有严格限制。因此，碳钢的焊接性主要取决于含碳量，随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差，其中以低碳钢的焊接性最好，见表1。
表1 碳钢焊接性与含碳量的关系
名称碳的质量分数（%）典型硬度典型用途焊接性
低碳钢
≤0.1560HRB
特殊板材和型材薄板、带
材、焊丝
优0.15～0.2590HRB结构用型材、板材、棒材良
中碳钢0.25～0.6025HRC机器部件和工具
中（需预热、后热，推荐
使用低氢焊接方法）
高碳钢≥0.6040HRC弹簧，模具，钢轨
劣（需预热、后热，必需
使用低氢焊接方法）
2 什么是碳当量？碳钢的碳当量如何计算？
把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换自成碳的相当含量，称为该种钢材的碳当量，可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。
碳钢中的元素除C外，主要是Mn和Si，它们的含量增加，焊接性变差，但其作用不及碳强烈。国际焊接学会推荐的碳当量公式为
Mn Cu+Ni Cr+Mo+V
CE（IIW）= C + ──+────+──────（质量分数）（%）
6 15 5
随着碳当量值的增加，钢材的焊接性会变差。当CE值大于0.4%～0.6%时，冷裂纹的敏感性将增大，焊接时需要采取预热、后热及用低氢型焊接材料施焊等一系列工艺措施。
3利用碳当量值评价钢材焊接性有何局限性？
碳当量值只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评价其焊接性，这是因为：
1）如果两种钢材的碳当量值相等，但是含碳量不等，含碳量较高的钢材在施焊过程中容易产生淬硬组织，其裂纹倾向显然比含碳量较低的钢材来得大，焊接性较差。因此，当钢材的碳当量值相等时，不能看成焊接性就完全相同。
2）碳当量计算值只表达了化学成分对焊接性的影响，没有考虑到冷却速度不同，可以得到不同的组织，冷却速度快时，容易产生淬硬组织，焊接性就会变差。
3）影响焊缝金属组织从而影响焊接性的因素，除了化学成分和冷却速度外，还有焊接循环中的最高加热温度和在高温停留时间等参数，在碳当量值计算公式中均没有表示出来。
因此，碳当量值的计算公式只能在一定的钢种范围内，概括地、相对地评价钢材的焊接性，不能作为准确的评定指标。
4 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。
但在少数情况下，焊接时也会出现困难：
1）采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高，杂质含量多，从而冷脆性大，时效敏感性增加，焊接接头质量降低，焊接性变差。
2）沸腾钢脱氧不完全，含氧量较高，P等杂质分布不均，局部地区含量会超标，时效敏感性及冷脆敏感性大，热裂纹倾向也增大。
3）采用质量不符合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量过高，会导致产生裂纹。如某厂采用酸性焊条焊接Q235－A钢时，因焊条药皮中锰铁的含碳量过高，会引起焊缝产生热裂纹。
4）某些焊接方法会降低低碳钢焊接接头的质量。如电渣焊，由于线能量大，会使焊接热影响区的粗晶区晶粒长得十分粗大，引起冲击韧度的严重下降，焊后必需进行细化晶粒的正火处理，以提高冲击韧度。
总之，低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接。
5低碳钢焊接时，如何正确地选用焊接材料？
⑴手弧焊焊条的选用常用低碳钢Q235的抗拉强度平均值为417.5MPa，根据等强度原则，与之匹配的焊条应为E43系列。几种不同钢号的低碳钢手弧焊时焊条的选用，见表2。
表2 低碳钢手弧焊时焊条的选用
钢号一般结构选用的
焊条型号
动载荷、复杂、厚板结构，
锅炉受压容器，低温焊接
选用的焊条型号
施焊条件
Q235E4313，E4303，E4301，
E4320，E4311
E4316，E4315
（E5016，E5015）
一般不预热
Q255一般不预热
Q275E4316，E4315E5016，E5015厚板结构预热150℃以上
08、10、15、20E4303，E4301，E4320，
E4311
E4316，E4315
（E5016，E5015）
一般不预热
25E4316，E4315E5016，E5015厚板结构预热150℃以上
20g，22g E4303，E4301
E4316，E4315
（E5016，E5015）
厚板结构预热100～150℃
20R E4303，E4301
E4316，E4315
（E5016，E5015）
一般不预热
注：表中括弧内的焊条型号表示可以代用。
⑵埋弧焊焊丝和焊剂的匹配选用 低碳钢埋弧焊时焊丝和焊剂的匹配选用，见表3。
表3 低碳钢埋弧焊焊丝与焊剂的匹配选用
钢 号 焊 丝
焊 剂 Q234 H08A HJ430 HJ431
Q255 H08A Q275 H08MnA 15、20 H08A ，H08MnA HJ430 HJ431 HJ330
25 H08MnA ，H10Mn2 20g ，22g H08MnA ，H08MnSi ，h10Mn2
20R
H08MnA
⑶CO 2焊丝的选用 实芯焊丝选用牌号为H08Mn2Si 和H08Mn2SiA 两种，焊后熔敷金属强度偏高。药芯焊丝选用牌号为YJ502-1、YJ506-2、YJ506-3、YJ506-4。
⑷电渣焊焊丝和焊剂的匹配选用 电渣焊熔池温度比埋弧焊低，所以焊剂中的硅、锰还原作用弱，应选用含锰、含硅量较高的焊丝。常选用H10Mn2、H10MnSi 焊丝配合焊剂HJ360或H10MnSi 焊丝配合焊剂HJ431。
6 低碳钢在低温下如何施焊？
严冬条件下焊接低碳钢结构时，由于焊接接头的冷却速度快，使裂纹倾向增大，特别是厚大结构的第一道焊缝容易开裂，为此必需采取如下工艺措施：
1）焊前预热，焊接过程中严格保持层间温度不应低于预热温度。 2）采用低氢或超低氢焊接材料。
3）定位焊时加大焊接电流，减慢焊接速度，适当增加定位焊缝的截面积和长度，必要时进行预热。 4）整条焊缝应尽量连续焊完，避免中断。
5）不应坡口面以外的母材上进行引弧，熄弧时需填满弧坑。 6）尽可能不在低温条件下进行弯板、矫正和装配焊件。
各种金属结构低温焊接时的预热温度见表4。管道、压力容器低温焊接时的预热温度见表5。
表4 低碳钢金属结构低温焊接的预热温度
焊件厚度（mm ）
在各种气温下的预热温度
＜30 31～50 51～70
不低于－30℃时不预热；低于－30℃时预热100～150℃ 不低于－10℃时不预热；低于－10℃时预热100～150℃ 不低于0℃时不预热；低于0℃时预热100～150℃ 表5 低碳钢管道、压力容器低温焊接的预热温度
焊件厚度（mm ）
在各种气温下的预热温度
＜16 17～30 31～40 41～50
不低于－30℃时不预热；低于－30℃时预热100～150℃ 不低于－20℃时不预热；低于－20℃时预热100～150℃ 不低于－10℃时不预热；低于－10℃时预热100～150℃ 不低于0℃时不预热；低于0℃时预热100～150℃
7 试述中碳钢的焊接性。
中碳钢的碳的质量分数为0.25%～0.60%。当碳的质量分数接近0.25%而含锰量不高时，焊接性良好。随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差。如果碳的质量分数为0.45%左右而仍按焊接低碳钢常用的工艺施焊时，在热影响区可能会产生硬脆的马氏体组织，易于开裂，即形成冷裂纹。
焊接时，相当数量的母材被熔化进入焊缝，使焊缝的含碳量增高，促使在焊缝中产生热裂纹，特别是当硫的杂质控制不严时，更易出现。这种裂纹在弧坑处更为敏感，分布在焊缝中的热裂纹于是与焊缝的鱼鳞状波纹线相垂直。
8中碳钢焊接时，如何正确地选用焊条？
中碳钢的焊接目前大都采用手弧焊。为提高焊接接头的抗裂性，应选用低氢型焊条。个别情况下，也可采用钛钙型和钛铁矿型酸性焊条，但此时应采取严格的工艺措施，如焊前预热、减少熔合比（降低焊缝含碳量）等。
中碳钢手弧焊时焊条的选用，见表6。
表6中碳钢手弧焊时焊条的选用
钢号焊件含
碳量
（%）
焊
接
件
焊件力学性能（≥）选用焊条型号
σs
（MPa）
σb
（MPa）
δ
（%）
ф
（%）
αK
（J）
不要求等强
度
要求等
强度
35 ZG270～5000.32～
0.40
0.31～
0.40
一
般
一
般
315
270
530
500
20
18
45
25
55
22
E4303，
E4301
E4316，
E4315
E5016，
E5015
45 ZG310～5700.42～
0.50
0.41～
0.50
较
差
较
差
355
310
600
570
16
15
40
21
39
15
E4303，
E4301
E4316，
E4315
E5016，
E5015
E5016，
E5015
55 ZG340～3400.52～
0.60
0.51～
0.60
很
差
很
差
380
340
645
640
13
10
35
18
—
10
E4303，
E4301
E4316，
E4315
E5016，
E5015
E5016，
E5015
特殊情况下，中碳钢焊接时可采用铬镍不锈钢焊条，如E0-19-10-16（A102）、E0-19-10-5（A107）、E1-23-13-16（A302）、E1-23-13-15（A307）、E2-26-21-16（A402）、E2-26-21-15（A407）等，因奥氏体焊缝金属的塑性良好，可以减小焊接接头应力，即使焊件焊前不预热，也可避免热影响区产生冷裂纹。
9试述中碳钢的焊接工艺要点。
⑴预热预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要工艺
措施，预热还能改善接头塑性，减小焊后残余应力。通常，35和45钢的预热温度为150～250℃含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提高至250～400℃。
若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各150～200mm。
⑵焊条条件许可时优先选用碱性焊条。
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。
10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。
11低合金高强钢的碳当量如何计算？
低合金高强钢碳当量的计算公式目前以国际焊接学会（IIW）所推荐的CE和日本JIS标准所规定的C eq 应用最为广泛，其计算公式为
Mn Cr+Mo+v Cu+Ni
CE（IIW）=C + ──+─────+ ───（质量分数）（%）
6 5 15
Mn Si Ni Cr Mo V
Ceq（JIS）=C + ───+ ───+ ───+ ───+ ───+ ───（质量分数）（%）
6 24 40 5 4 14
式中，化学元素都表示该元素在钢中的质量分数，计算时，元素含量均取其成分范围的上限。CE主要适用于文艺报非调质量低合金高强钢（σb=500～900MPa）焊接性的估算；Ceq主要适用于低碳钢调质钢和低合金高强钢（σb=500～1000MPa），但均适用于含碳量偏高的钢种（C的质量分数≥0.18%），这类钢化学成分的范围如下
C的质量分数为≤0.2%、Si≤0.55%、Mn≤1.5%、Cu≤0.5%、Ni≤2.5%、Cr≤1.25%、Mo≤0.7%、V≤0.1%和B ≤0.006%。
12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。
13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。
⑵焊接线能量的选择含碳低的热轧钢（09Mn2、09MnNb钢等）以及含碳量偏下限的16Mn钢焊接时，因为这些钢的冷裂淬硬、脆化等倾向小，所以对焊接线能量没有严格的限制。焊接含碳量偏高的16Mn 钢时，为降低淬硬倾向，焊接线能量应偏大一点。对于含V、Nb、Ti的钢种，为降低热影响区粗晶脆化所造成的不利影响，应选择较小的焊接线能量。如15MnVN钢的焊接线能量应控制在40～45kJ/cm以下。
对于碳及合金元素含量较高而屈服点为490MPa的正火钢（如18MnMoNb钢等），因淬硬倾向大，应选择较大的焊接线能量，但当采用焊前预热时，为了避免过热倾向，可以适当地减少线能量。
⑶后热及焊后热处理后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后，将焊件立即加热至150～250℃范围内，并保温一段时间，使接头中的氢扩散逸出，防止延迟裂纹产生。
对于厚壁容器、高刚性的焊接结构以及一些在低温、耐蚀条件下工作的构件，焊后应及时进行消除应力的高温回火，其目的是消除焊接残余应力，改善组织。
焊后立即进行高温回火的焊件，无需再进行后热处理。
14低合金高强钢焊接时，如何正确地选用焊接材料？
总的原则是根据等强度的要求，即熔敷金属的强度等级应与母材在同一档次来选用焊接材料，具体选用，见表7。
表7低合金高强钢焊接材料的选用
钢号强度级别
（MPa）
手弧焊埋弧焊电渣焊
CO2焊焊丝焊条焊剂焊丝焊剂焊丝
09Mn2
09Mn2Si 09MnV 294E43
HJ430
HJ431
SJ301
H08A
H08MnA
H10MnSi
H08Mn2Si
H08Mn2SiA
16Mn
16MnCu 14MnNb 343E50
SJ501
薄板：H08A
H08MnA
HJ431
HJ360
H08MnMoA
H08Mn2Si
H08Mn2SiA
YJ502-1
YJ502-3
YJ506-4
HJ431
HJ430
SJ301
中板开坡口对接
开I形坡口对接
H08MnA
H10Mn2
HJ350
厚板深坡口
H10Mn2
H08MnMoA
15MnV
15MnVCu 16MnNb 392
E50
E55
HJ430
HJ431
开I形坡口对接
H08MnA
中板开坡口对接
H10Mn2
H10MnSi
HJ431
HJ360
H10MnMo
H08Mn2MoV A
H08Mn2Si
H08Mn2SiA HJ250
HJ350
SJ101
厚板深坡口
H08MnMoA
15MnVN
15MnVNCu 15MnVTiRe 441
E55
E60
SJ431H10Mn2
HJ431
HJ360
H10MnMo
H08Mn2MoV A
H08Mn2Si
H08Mn2SiA HJ350
HJ250
SJ101
H08MnMoA
H08Mn2MoA
18MnMoNb
14MnMoV 14MnMoVCu
490
E60
E70
HJ250
HJ350
SJ101
H08Mn2MoA
H08Mn2MoV A
H08Mn2NiMo
HJ431
HJ360
H10Mn2MoA
H10Mn2MoV A
H10Mn2NiMoA
H08Mn2SiMoA
15试述16Mn钢的焊接工艺。
16Mn钢属于碳锰钢，碳当量为0.345%～0.491%，屈服点等于343MPa（强度级别属于343MPa级）。
16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。但由于16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。不同板厚及不同环境温度下16Mn钢的预热温度，见表8。
16Mn钢手弧焊时应选用E50型焊条，如碱性焊条E5015、E5016，对于不重要的结构，也可选用酸性焊条E5003、E5001。对厚度小、坡口窄的焊件，可选用E4315、E4316焊条。
表8焊接16Mn钢的预热温度
焊件厚度（mm）不同气温下的预热温度计（℃）
16以上16～24 25～40 40以上不低于－10℃不预热，－10℃以下预热100～150℃不低于－5℃不预热，－5℃以下预热100～150℃不低于0℃不预热，0℃以下预热100～150℃
均预热100～150℃
16Mn钢埋弧焊时H08MnA焊丝配合焊剂HJ431（开I形坡口对接）或H10Mn2焊丝配合焊剂HJ431（中板开坡口对接），当需焊接厚板深坡口焊缝时，应选用H08MnMoA焊丝配合焊剂HJ431。
16Mn钢是目前我国应用最广的低合金钢，用于制造焊接结构的16Mn钢均为16MnR和16Mng钢。
16试述18MnMoNb钢的焊接工艺。
18MnMoNb钢的屈服点等于490MPa（属于490MPa级钢），由于碳及合金钢元素的含量都较高，所以淬火硬倾向及冷裂倾向均比16Mn钢大。焊接工艺要点：
1）除电渣焊外，焊前对焊件应采取预热措施，预热温度控制在150～180℃。对于刚度较大的接头，预热温度应提高至180～230℃。焊后或中断焊接时，应立即进行250～350℃的后热处理。
2）焊接材料的选用，见表7。
3）为保证接头性能和质量，应适当控制焊接线能量，如手弧焊时，焊接线能量应控制在24kJ/cm以下；埋弧焊时，焊接线能量应控制在35kJ/cm以下。但焊接线能量不能过小，否则焊接接头易出现淬硬组织和降低韧性。同时，层间温度应控制在预热温度和300℃之间。
4）焊后应进行热处理。电渣焊接头热处理的方式是900～980℃正火加630～670℃回火。手弧焊及埋弧焊接头进行消除焊接残余应力的高温回火处理，回火温度比一般钢材回火温度低30℃左右。
17试述低温用钢的焊接工艺。
工作温度等于或低于－20℃的低碳素结构钢和低合金钢称为低温用钢，其牌号及成分，见表9。对低温用钢的主要要求是应保证在使用温度下具有足够的塑性及抵抗脆性破坏的能力。
表9低温容器用钢的牌号及成分
钢号
化学成分（质量分数）（%）
C Mn Si V Ti
16MnDR
09MnTiCuREDR 09Mn2VDR 06MnNbDR ≤0.20
≤0.12
≤0.12
≤0.07
1.20～1.60
1.40～1.70
1.40～1.70
1.20～1.60
0.20～0.60
≤0.40
0.20～0.05
0.17～0.37
0.04～0.100.03～0.08
钢号
化学成分（质量分数）（%）
Cu Nb RE S P
≤
16MnDR
09MnTiCuREDR 09Mn2VDR 06MnNbDR 0.20～0.400.02～0.050.15(加入量)
0.035
0.035
0.035
0.030
0.035
0.035
0.035
0.030
低温用钢由于含碳量低,淬硬倾向和冷裂倾向小，所以焊接性良好。焊接时，为避免焊缝金属及热影响区形成粗晶组织而降低低温韧性，要求采用小的焊接线能量，焊接电流不宜过大，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℃。
焊接低温用钢的焊条，见表10。
表10焊接低温用钢焊条
焊条牌号焊条型号主要用途
J506G J507GR W707 W707Ni W907Ni W107Ni
E5016G
E5015G
TW70-7Cu
E5515C1
E5515C2
TW10-7Cu
焊接－40℃工作的16MnDR 钢
焊接－70℃工作的09Mn2V及09MnTiCuRe钢
焊接－70℃工作的低温钢及2.5%Ni钢
焊接－90℃工作的3.5%Ni钢
焊接－100℃工作的06MnNb、06AINbCuN及3.5%Ni钢
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。
18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80～150℃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。几种常用珠光体耐热钢的焊后热处理温度见表11。
表11珠光体耐热钢焊后热处理温度
钢号需热处理厚度（mm）焊后高温回火温度（℃）
15CrMo
12Cr1MoV
20CrMo
12Cr2MoWVB 12Cr3MoVSiTiB
＞10
＞6
任何厚度
任何厚度
任何厚度
680～700
720～760
720～760
760～780
740～780
19珠光体耐热钢焊接时，如何正确地选用焊接材料？
总的原则是根据化学成分的要求，即熔敷金属的化学成分应与母材相当来选用焊接材料。具体选用，见表12。
表12珠光体耐热钢焊接材料的选用
钢号
手弧焊埋弧焊气体保护焊
焊条牌号焊条型号焊丝与焊剂匹配焊丝牌号15CrMo R307E5515-B2H08CrMoA+IIJ350H08CrMnSiMo 12CrMoV R317E5515-B2-V H08CrMoV+HJ350H08CrMnSiMoV Cr2Mo R407E6015-B3H08Cr3MoMnA+hJ350H08Cr3MoMnSi 12CrMoWV-TiB R347E5515-B3-VWB H08Cr2MoWVNbB+HJ250H08Cr2MnWVNbB
14MnMoV 18MnMoNb J606
J607
E6016-D1
E6015-D1
H08Mn2MoA+HJ350H08Mn2SiMo
13MnNiMoNb J607Ni E6015G H08Mn2NiMo+HJ350H08Mn2NiMoSi 20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、15MnMoVN、15MnMoVNRE和14MnMoNbB等，其化学成分见表13。
表13低碳调质钢的化学成分（质量分数）（%）
钢号C Si Mn Cr
WCF60、62 HQ70A
HQ70B
15MnMoVN 15MnMoVNRE 14MnMoNbB
＜0.09
0.09～0.12
0.11～0.18
0.12～0.20
≤0.18
0.12～0.18
0.15～0.35
0.15～0.40
0.15～0.40
0.20～0.50
0.20～0.60
0.15～0.35
1.10～1.50
0.60～1.20
0.80～1.20
1.30～1.70
1.20～1.70
1.30～1.80
≤0.30
0.30～0.60
0.40～0.80
—
—
—
钢号Ni Mo Cu其它
WCF60、62 HQ70A
HQ70B
15MnMoVN
15MnMoVNRE
14MnMoNbB
≤0.50
0.30～1.0
0.70～1.20
—
—
—
≤0.30
0.20～0.40
0.20～0.40
0.40～0.60
0.35～0.60
0.45～0.70
—
0.15～0.50
0.15～0.50
—
—
≤0.40
V0.02～0.06
V+Nb≤0.10
B0.0005～0.003
V+Nb0.05～0.10
B≤0.003
V0.10～0.20
N0.01～0.02
N0.02～0.03(加入)
RE0.10～0.20(加入)
Nb0.02～0.07
B0.0005～0.003
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、高于钢调质处理时的回火温度的那个区域有软化或脆化的倾向。
21试述低碳调质钢的焊接工艺。
常用的各种熔焊方法，都可以适用于焊接低碳调质钢。其焊接工艺如下：
⑴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，如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。
几种低碳调质钢的最低预热温度，见表14。允许的最高预热温度与表中最低值相比，不得大于65℃。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。
表14低碳调质钢的最低预热温度（℃）
焊件厚度（mm）15MnMoVN14MnMoNbB
＜13 13～16 16～19 19～22 22～25 25～35
不预热
50～100
100～150
100～150
150～200
150～200
不预热
100～150
150～200
150～200
200～250
200～250
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。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，见表15。
表15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（体积分数）（%）
HQ70A HQ70B
15MnMoVN 15MnMoVNRE E7015H08Mn2Ni2Mo
CO2
或
Ar+CO220
或
Ar+O21～2
15MnMoVNRE（QJ-70）14MnMoNbB E7515
E8515
H08Mn2Ni2Mo
Ar+CO220
Ar+O21～2
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。
22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、40CrMnSiMoV A、35CrMoA、35CrMoV A、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。
23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。
表16焊接中碳调质钢的焊条选用
焊条牌号焊芯直径（mm）焊接钢种
HTJ-4（钛型）H08A
1.6～4.025CrMnSiA 30CrMnSiA
HTJ-1（钛型）H08CrMoA
HTJ-2（低氢型）H08CrMoA 1.6～4.030CrMnSiA
40CrMnSiMoV A
HTJ-3（低氢型）H08CrMoA 1.6～6.025CrMnSiA
30CrMnSiA
30CrMnSiNi2A 40CrMnSiMoV A
HTG-1（低氢型）HGH30
1.6～5.0焊接已调质的：25CrMnSiA
30CrMnSiA
30CrMnSiNi2A
HTG-2（低氢型）HGH41
HTB-3（低氢型）H1Cr19Ni11Si14A1Ti 1.6～4.030CrMnSiA
A507（低氢型）E1-16-25Mn6N-15焊接已调质的
30CrMnSiA
A502（钛钙型）E1-16-25Mn6N-16
注：“HT”——航空焊条、“J”——结构钢焊条、“G”——高温合金焊条、“A”——不锈钢焊条及A5
××焊条——焊缝中的铬的质量分数（含铬量）为16%，镍的质量分数（含镍量）为25%。
24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。
焊接耐候及耐海水腐蚀用钢的焊条，见表17。埋弧焊时，采用H08MnA、H10Mn2焊丝配合HJ431焊剂。
表17焊接耐候及耐海水腐蚀用钢的焊条
牌号型号主要用途J422CrCu E4303焊接12CrMoCu
J502CuP焊接10MnPNbRE、08MnP、09MnCuPTi
J502NiCu
J502WCr
E5003-G焊接耐候铁道车辆09MnCuPTi J502CrNiCu E5003-G焊接耐候近海工程结构
J506WCu E5016-G焊接耐候用钢09MnCuPTi
J506NiCu E5016-G焊接耐候用钢
J507NiCu E5015-G焊接耐候用钢
J507CrNi E5015-G焊接耐海水腐蚀用钢的海洋重要结构
25什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。
26什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。
27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。
28什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。
表18易引起奥氏体不锈钢应力腐蚀的介质
介质名称裂纹类型介质名称裂纹类型
硫酸铝
氯化铵
硝酸铵
氯化钡
氯化钙
氯化钴
氢乙烷
硅氟酸
氢氟酸
氯化氢
硝酸、盐酸、氢氟酸的混合酸溶液
氯化锂1T
1T
I
1T
1T
T
1T
T
1T
T
1T
1T
氯化镁
氯化汞
氯代甲烷（含水）
有机酸+氯化物
有机氯化物
氯化钾
氢氧化钾
铝酸钠
氢氧化钠
硫酸钠
硫酸溶液
亚硫酸溶液
氯化锌
T
1T
T
T
T
1T
T
1T
1T
1T
1T
1T
T
注：I——晶间裂纹；T——穿晶裂纹；1T——晶间裂纹及穿晶裂纹
29为什么18-8型奥氏体不锈钢中要求具有一定数量的铁素体组织？
18-8型奥氏体不锈钢中，具有一定数量的铁素体组织，可以增加钢材的抗热裂纹及耐晶间腐蚀的能力。
⑴铁素体对热裂纹的影响
1）铁素体可以细化奥氏体组织，并在一定程度上打乱树枝晶的方向性，见图4。如果焊缝是单相组织，奥氏体柱状晶很粗大，易熔共晶物集中在较少的晶界上，形成较厚的晶间偏析夹层，焊后冷却过程中在拉应力的作用下很容易沿晶界被拉裂，形成热裂纹。若在组织中加入了少量铁素体后，会使柱状晶变细，晶界增多，同样数量的易熔共晶物被分割，将不连续地分散在各个晶界上，从而降低热裂纹倾向。
2）铁素体能比奥氏体溶解更多的有害杂质如S、P等。
⑵铁素体对晶间腐蚀的影响双相组织对防止晶间腐蚀的有利作用，见图5。单相组织的焊缝由于柱状晶发展较快，晶间夹层厚而连续，析出碳化物后，贫铬区贯穿于晶粒之间，构成侵蚀性介质的腐蚀通道。双相组织的焊缝由于树枝晶被打乱，晶间夹层分散而不连续，并且由于铁素体中的含铬量远高于奥氏体，碳化铬优先在铁素体的边缘以内析出，因而不致在晶界上形成贫铬区，即使形成了贫铬区，也容易从邻近的富铬铁素体中，及时得到铬的补充。
30如何保证不锈钢焊缝金属能得到双相组织？
钢中的合金元素是形成双相组织的主要因素。合金元素对组织的影响可以分为两大类：
奥氏体生成剂：Ni、N、Cu、Co、C、Mn。
铁素体生成剂：Cr、Nb、Ti、Si、V、Mo。
当不锈钢中的含碳量与含镍量之比大于1.8时，就会出现铁素体组织。因此，为了保证焊接不锈钢时焊缝金属能得到双相组织，关键在于选择含铁素体生成剂比较多的焊接材料。如焊接1Cr18Ni9Ti不锈钢时，常选用A132焊条，因为该焊条中含有一定量的Ti、Nb，焊缝金属为双相组织，具有较高的抗热裂和耐腐蚀能力。
实践证明，焊缝组织中铁素体的质量分数为2%～3%时，就能足以防止产生热裂纹，焊接18-8型不锈钢用焊条都能保证堆焊金属中含有质量分数为3%～8%的铁素体，因此这类焊条都有较强的抗热裂能力。当焊接奥氏体不锈钢或多层焊的根部焊道，可采用铁素体含量更高（质量分数5%～10%）的焊条，如Cr、Ni比更高的Cr22Ni9型焊条A122。
但是，焊缝金属中出现更多的铁素体含量是不必要的，因为过多的铁素体会引起焊缝金属的脆化，尤其是工作在高温下的焊接结构，通常铁素体的质量分数应控制在5%以内。
31焊接单相奥氏体不锈钢时如何防止产生热裂纹？
单相奥氏体不锈钢如0Cr25Ni20焊接时的热裂倾向比1Cr18Ni9Ti不锈钢要大得多，特别是在根部打底焊道以及弧坑处最易产生热裂纹。但是这类钢不能依靠加入少量铁素体来提高抗裂性。因为要在焊缝中形成铁素体，势必加入大量铁素体形成元素，这就使焊缝的成分和性能与母材相差太大，以致不能满足接头的使用要求。此外，更多的铁素体还会使接头脆化。
焊接单相奥氏体钢时防止产生热裂纹的主要措施是：
1）适当提高含碳量，使焊缝中形成一定数量的碳化物，与奥氏体组织成双相组织。通常认为，碳是引起热裂纹的主要元素，特别是在18-8型钢焊缝中，当碳的质量分数从0.06%～0.08%增加到0.12%～0.14%时，热裂倾向显著增加；如果继续增高0.18%～0.20%时，热裂倾向就更大。因此对于18-8型不锈钢，总是力求降低焊缝中的含碳量，以保证足够的抗裂性能。但是在单相奥氏体不锈钢中，由于含碳量比较高，已经高到足以引起热裂纹的程度，要限制它的含量已不可能。这时如果再提高碳的含量，使焊缝中保持适量的碳化物共晶，由于这种共晶物的熔点低、流动性好，在熔池结晶过程中呈弥散分布，可以细化奥氏体晶粒，并在熔池金属发生收缩和晶间薄层被拉断的瞬间及时填充到晶间的空隙中去，使裂纹不致产生。
2）在焊缝中加入适量的Mn、Mo金属元素，可提高抗热裂性，对于25-20型、15-36型等单相奥氏体不锈钢种，可加入质量分数为6%～7%的Mn或2%～5%的Mo。又例如，0Cr25Ni20Mo2型的焊条A412，就有质量分数为2%～3%Mo。
3）严格控制焊缝金属中S、P等有害杂质的含量。例如，焊接25-20型铸钢件时，如果用和母材成分相同的焊条或焊丝，只要焊缝中磷的质量分数不超过0.015%，不再采取其它措施，就能有效地防止裂纹。
32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。
33试述奥氏体不锈钢焊接时，如何正确地选用焊接材料。
奥氏体不锈钢具有良好的焊接性，常用的熔焊方法都能进行焊接。但是由于电渣焊热过程的特点，会使接头的耐晶间腐蚀能力降低，并且在熔合线附近易产生严重的刀状腐蚀，因此极少应用。气体保护CO2焊由于CO2气体的强烈氧化性，使合金元素烧损严重，所以也没有得到推广应用，目前实用的焊接方法是手弧焊、埋弧焊和氩弧焊，使用这些方法焊接时焊接材料的选用，见表19。
表19奥氏体不锈钢焊接时焊接材料的选用
钢号手弧焊埋弧焊氩弧焊焊条
焊丝焊剂焊丝型号牌号
1Cr18Ni9Ti E0-19-10-16
R0-19-10-15
E0-19-10Nb-16
R0-19-10Nb-15
A102
A107
A132
A137
H0Cr20Ni10Ti HJ260H0Cr20Ni10Ti
0Cr19Ni9E0-19-10-16
R0-19-10-15
A102
A107
———
0Cr18Ni9Ti E0-19-10Nb-16
R0-19-10Nb-15
A132
A137
H0Cr20Ni10Ti HJ260H0Cr20Ni10Ti
0Cr18Ni9Ti E0-19-10Nb-16
R0-19-10Nb-15
A132
A137
———
00Cr18Ni10N E00-19-10-16A002H00Cr21Ni10HJ260H00Cr21Ni10 00Cr19Ni11E00-19-10-16A002———
0Cr17Ni12Mo2E0-18-12Mo2-16
E0-18-12Mo2-15
A202
A207
H00Cr19Ni12Mo2HJ260H00Cr19Ni12Mo2
0Cr18Ni12Mo2Ti E00-18-12Mo2-16
E00-18-12Mo2Nb-16
A022
A212
H00Cr19Ni12Mo2HJ260H00Cr19Ni12Mo2
0Cr19Ni13Mo3E0-19-13Mo3-16A242———
0Cr18Ni12Mo3Ti E0-18-12MoNb-16A022
A212
H0Cr20Ni14Mo3HJ260H0Cr20Ni14Mo3
00Cr17Ni14Mo2E00-18-12Mo2-16A022H0Cr20Ni14Mo3HJ260H0Cr20Ni14Mo3 34试述奥氏体不锈钢的手弧焊工艺。
奥氏体不锈钢的手弧焊具有热影响区小、易于保证质量，适应各种焊接位置及不同板厚工艺要求的优点。焊条有酸性钛钙型和碱性低氢钠型两大类。低氢钠型的不锈钢焊条抗热裂性较高，但成形不如钛钙型焊条，耐腐蚀性也较差。钛钙型焊条具有良好的工艺性能，生产中应用较普遍。
由于奥氏体不锈钢的电阻率为低碳钢的4倍以上，焊接时产生的电阻热较大，药皮容易发红和开裂，所以同样直径的焊条焊接电流值应比低碳钢降低20%左右，焊条长度亦比同直径的碳钢焊条短，否则焊接时由于药皮的迅速发红、开裂会失去保护而无法焊接。
施焊时，焊条不应作横向摆动，采用小电流、快速焊，一次焊成的焊缝不宜过宽，最好不超过焊条直径的3倍。多层焊时，每焊完一层要彻底清除焊渣，层间温度应低于60℃与腐蚀介质接触的焊缝，为防止由于重复加热而降低耐腐蚀性，应最后焊接。焊后可采取强制冷却措施，加速接头冷却。焊接开始时，不要在焊件上随便引弧，以免损伤焊件表面，影响耐腐蚀性。
35试述奥氏体不锈钢的埋弧焊工艺。
奥氏体不锈钢埋弧焊时，由于焊接电流密度大，热量集中，因此形成的弧坑也较大，并且熔池厚度也增大，在局部间隙的较大处很容易烧穿，因此在施焊过程中需要在焊件背面采取一定的工艺措施，以防烧漏。常用方法是采用手弧焊封底，并用纯铜板垫、永久垫和焊剂垫等。
18-8型奥氏体不锈钢埋弧焊时的焊接工艺参数，见表20。
表2018-8型不锈钢埋弧焊焊接工艺参数
焊件厚度（mm）装配间隙（mm）焊接电流（A）电弧电压（V）焊接速度（m/h）
6 8 10 12 8 10 12 16 20 30 401.5～2.0
2.0～
3.0
2.5～
3.5
3.0～
4.0
1.5
1.5
1.5
2.0
3.0
6.0～
7.0
8.0～9.0
650～700
750～800
850～900
900～950
500～600
600～650
650～700
750～800
800～850
850～900
1050～1100
34～38
36～38
38～40
38～40
32～34
34～36
36～38
38～40
38～40
38～40
40～42
46
46
31
25
46
42
36
31
25
16
12
注：1、表中厚度为6～12mm焊件的焊接工艺参数是在焊剂垫上进行单面埋弧焊的参数。
2、厚度为8～40mm的焊件，应进行双面焊，但焊接第1道焊缝时可以在焊剂垫上进行。
3、焊丝均采用ф5mm。
36试述奥氏体不锈钢的钨极氩弧焊工艺。
奥氏体不锈钢的钨极氩弧焊适宜于厚度不超过8mm的板结构，特别适宜于厚度在3mm以下的薄板、直径在60mm以下的管子以及厚件的打底焊。钨极氩弧焊电弧的热功率低，所以焊接速度较慢，约为手弧焊速度的1/2～1/3。因此，焊接接头冷却过程中在危险温度区停留的时间长，耐腐蚀性能较差。
奥氏体不锈钢钨极氩弧焊对接接头的焊接工艺参数。
37试述奥氏体不锈钢的熔化极氩弧焊工艺。
奥氏体不锈钢采用熔化极氩弧焊时，若使用纯氩气作为保护气体会引起一系列困难：
1）液体金属的粘度及表面张力较大，易产生气孔；焊缝金属润湿性差，焊缝两侧易产生咬边。
2）电弧阴极斑点不稳定，产生所谓阴极飘移现象，使焊缝的成形很差。如厚度为3mm的不锈钢焊后
焊缝宽约4mm ，而余高竟超过3mm ，因此没有得到推广应用。解决上述现象的方法是采用氧化性混合气体作保护气体，即在纯氩气中加入少量氧气或CO 2气体。
焊接厚板时推荐以射流过渡焊接，保护气体的质量分数为Ar98%+O 22%。由于射流过渡必须采用较高的电压和电流值，熔池流动性好，故只适于平焊和横焊；焊接薄板时推荐以短路过渡焊接，保护气体的质量分数97.5%的Ar+2.5%的CO 2。短路过渡时电压和电流值均较低，熔滴短路时会熄弧，熔池温度较低容易控制成形，因此适用于任意位置的焊接。
为防止背面焊道表面氧化和保持良好成形，底层焊道的背面应附加氩气保护。 38 奥氏体不锈钢焊件焊后如何进行表面处理？
为增加奥氏体不锈钢焊件的耐腐蚀性，焊后表面应进行处理，处理的方法是抛光和钝化。 ⑴表面抛光 不锈钢焊件表面如有刻痕、凹痕、粗糙点和污点等，在介质中会加快腐蚀。如将不锈钢表面抛光，就能提高其耐腐蚀的能力，表面粗糙度越细，耐腐蚀性能就越好。因为粗糙度细的焊件表面能产生一层致密、均匀的氧化膜，保护内部金属不再受到氧化和腐蚀。
⑵钝化处理 钝化处理是在不锈钢的表面人工地形成一层氧化膜，以增加其耐腐蚀性。 钝化处理的流程为：
焊件表面清理和修补→酸洗→水洗和中和→钝化→水洗和吹干。
处理前先对焊件进行表面清理和修补，将表面损伤的地方修补好，用手提砂轮磨光，最后把焊缝上的渣打壳和近旁的飞溅物清除干净。
酸洗的目的是去除氧化皮。因为经热加工的不锈钢（如热压的封头）及焊接热影响区都会产生一层氧化皮，影响其耐腐蚀性。酸洗有酸液酸洗和酸膏酸洗两种方法。
浸洗酸液配方：硝酸（密度1.42g/cm 3
）的质量分数为20%、氢氟酸5%，其余为水，酸洗温度为室温。 刷洗酸液配方：盐酸50%+水50%。
酸膏配方：盐酸（密度1.19g/cm 3）20mL 、水100mL 、硝酸（密度1.42g/cm 3
）30Ml 、膨润土150g 。 浸洗法适用于较小的设备和零件。浸洗时，将设备和部件浸没在酸洗液里25～45min ，取出后用清水冲净。刷洗法适用于大设备，用刷子蘸取酸洗液刷洗，到呈白亮色为止，再用清水冲净。
钝化是在酸洗后进行。钝化液的配方为：硝酸5mL 、重铬酸钾1g 、水95mL 。处理温度为室温，处理时间1h 。处理方法是将钝化液在焊件表面揩一遍，保持1h 后再用冷水冲，用布仔细擦洗，最后用热水冲洗干净，并将其吹干。
经钝化处理后的不锈钢，外表全部呈银白色，具有较高的耐腐蚀性。 39 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。
焊接铁素体不锈钢用焊条，见表22。
表22焊接铁素体不锈钢用焊条
钢种对接头性能要求
选用焊条预热及焊后热处
理
型号牌号
1Cr17 Cr17Ti 耐硝酸及耐热
E0-17-16
E0-17-15
G302
G307
焊前预热120～
200℃，焊后750
～800℃回火
Cr17
0Cr17Ti 1Cr17Mo2Ti 提高焊缝塑性
E0-19-10-15
E0-18-12Mo2-15
A107
A207
不预热，不热处理
1Cr25Ti抗氧化性E1-23-13-15A307不预热，焊后760～780℃回火
1Cr28 1Cr28Ti 提高焊缝塑性
E2-26-21-16
E2-26-21-15
A402
A407
不预热，不热处理
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。
40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
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
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。
《材料焊接性》（专科）学案 第一章绪论 二、本章习题 1. 根据本章所述内容，举例说明低合金钢焊接在工程结构中的重要作用。 2.先进材料的发展和应用在工程中越来越受到人们的重视，简述先进材料（如陶瓷、金属间化合物和复合材料等）和金属材料相比，在工程结构中的应用有什么不同？ 第2章材料焊接性及其试验方法 1. 了解焊接性的基本概念。什么是工艺焊接性？影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 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难易程度。 工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。 影响因素：材料因素、工艺因素、结构因素、使用条件。 2. 什么是热焊接性和冶金焊接性，各涉及到焊接中的什么问题？ 冶金焊接性指在熔焊高温下的熔池金属与气象熔渣等相互之间繁盛化学冶金反映所引起的焊接变化
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。 工艺焊接性是指影响焊接操作的焊接性能，如电弧的稳定性、焊缝的成形性、脱渣性、飞溅大小及发尘量等。而使用焊接性则是指焊件需满足的使用要求，如接头的力学性能、物理性能及化学性能要求。 有时，工艺焊接性好的材料如果焊接材料选择不当，其使用性能就不一定好：例如不锈钢焊接，若使用普通结构钢焊条焊接，其工艺焊接性很好，即焊接过程很顺利，但是，焊缝不耐腐蚀，就不能满足不锈钢焊件的使用要求，因此焊接接头是不合格的。 金属材料使用性能主要指力学性能，即金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。 比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好| 第3章低合金结构钢的焊接 1. 分析热轧钢和正火钢的强化方式及主强化元素有什么不同。二者的焊接性有何差异，在制定焊接工艺时应注意什么问题。 热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件粗晶区的析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接 2. 分析16Mn的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。
45—优质碳素结构钢{最常用中碳调质钢} 主要特性最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。 应用举例 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。（焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火）。 Q235A(A3钢){最常用中碳素结构钢} 主要特性具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷却性能，以及一定的强度，好的冷弯性能。 应用举例广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构。 40Cr{合金结构钢} 主要特性经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊接前应预热100～150℃，一般在调质状态下室使用，还可以进行碳氮共参和高频表面淬火处理。
应用举例调质处理后用于制造中速，中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等。调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等。经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等。经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮 等。 HT150{灰铸铁} 应用举例 齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等。 35{各种标准件、紧固件的常用材料} 主要特性强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低，正火或调 质后使用。 应用举例适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件:如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固 件。
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。
常用金属材料的焊接(不锈钢) 24 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。 焊接耐候及耐海水腐蚀用钢的焊条，见表17。埋弧焊时，采用H08MnA、H10Mn2焊丝配合HJ431焊剂。 表17 焊接耐候及耐海水腐蚀用钢的焊条 牌号型号主要用途 J422CrCu E4303 焊接12CrMoCu J502CuP 焊接10MnPNbRE、08MnP、09MnCuPTi J502NiCu E5003-G 焊接耐候铁道车辆09MnCuPTi J502WCr J502CrNiCu E5003-G 焊接耐候近海工程结构 J506WCu E5016-G 焊接耐候用钢09MnCuPTi J506NiCu E5016-G 焊接耐候用钢 J507NiCu E5015-G 焊接耐候用钢 J507CrNi E5015-G 焊接耐海水腐蚀用钢的海洋重要结构 25 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，见图2。
……………………………………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
金属材料焊接及热处理工艺 总则 1）本工艺适用于汽机范围内管道、容器、承重构架及结构部件的焊接及热处理工作。 2）本工艺适用于低碳钢，普通低合金钢，耐热钢、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金、铸铁等材料的手工电弧焊，手工钨氩弧焊和O2 C 2H2气焊。 3）有关安全方面，应遵守安全防火等规程的有关规定。 4）焊缝检查和焊工考核及质量验收应遵照有关射线超声检验等规定及焊工考试的规则执行。5）对焊工及热处理工的要求，见电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接篇）。 16.2 焊接工艺 16.2.1焊接材料 16.2.1.1焊条、电丝的选择，具体按工程一览表选择 1）对同种类钢，机械性能及化学性能，化学成分与母材相近，焊条的合金元素的含量应略高于母材，Ar弧焊焊则要求与母材相同，化学类有钢要求抗蚀性同母材相同。 2）对焊接质量要求高，裂纹倾向大的材料和结构，应选用低氢型焊条。 3）对于异种钢，两非“A”体钢同类组织异种钢应选择靠近低合金侧或选其中间合金含量的焊条和焊丝；两非“A”体一同组织异种钢应选择能获得综合性能好的组织的焊条，焊丝，两材料其中之一为“A”体不锈钢时应选用高Ni不透钢焊条，对各异种钢结构，可参考附表16-1选择。4）对低碳钢，普通碳素结构钢，选用相应强度等级的结构焊丝，焊条。 5）焊条的直径选择，必须是在保证操作工艺性良好，成型美观，保证焊接质量的前提下尽可能选择较大直径的焊条，对于承压管道的多层焊，底层采用?2.5mm焊条，第2-3层选用?3.2mm 焊条，以后各层选用?4.0mm焊条，对应力大，裂纹倾向大的高合金钢，高碳钢，应选用较小的焊条直径。 16.2.1.2钨极的选择：目前市场上有纯钨极，钍钨极和铈钨极三种，纯钨极及钍钨极已趋于淘汰不再被采用。最好选用铈钨极。其直径据所用的电流进行选择，各种规格的钨极所适应的电流范围如表16.1.
第一章点焊方法和工艺 一、点焊方法： 点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。双面点焊时，电极由工件的两侧向焊接处馈电。典型的双面点焊方式如图1所示。图中1a是最常用的方式。这时，工件的两侧均有电极压痕。图中1b表示用大接触面积的导电板做下电极，这样可以消除或减轻下面工作的压痕，常用于装饰性面板的点焊。图1c为，同时焊接两个或多个焊点的双面点焊，使用一个变压器而将各电极并联。这时，所有电流通路的阻抗必须基本相等，而且每一焊接部位的表面状态，材料厚度、电极压力都必须相同，才能保证通过各个焊点的电流基本一致。图中1d为采用多个变压器的双面多点点焊，这样可以避免1c的不足。 单面点焊时，电极由工件的同一侧向焊接处馈电。典型的单面点焊方式如图2所示。图中2a为单面单点点焊，不形成焊点的电极采用大直径和大接触面以减小电流密度。图中2b为无分流的单面双点点焊，此时焊接电流全部流经焊接区。图中2c 为有分流的单面双点点焊，流经上面工件的电流不经过焊接区，形成分流。为了给焊接电流提供低电阻的通路，在工件下面垫有铜垫板。图中2d为当两焊点的间距l很大，例如在进行骨架构件和复板的焊接时，为了避免不适当的加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻，采用了特殊的铜桥A与电极同时压紧在工件上。 图1不同形式的双面点焊
图2 不同形式的单面点焊 采用铜芯棒的点焊是单面点焊的特殊形一个点，也可焊两个点。这种形式特别适于点焊结构空间狭小，电极难于或根本不能接近的工件。图3a中的芯棒实际是一块几毫米厚的铜板。图3b、c是同类工件的两种结构，结构b不如结构c，因为前者通过工件2的分流，不经过两工件的接触面，会减少焊接区的产热，因而需要增大焊接电流，这样就会增加工件2与两电极间接触面的产热，并且可能使工件烧穿。当芯棒断面较大时，为了节约铜料和制作方便，可以在夹布胶木或硬木制成的芯棒上包覆铜板或嵌入铜棒(图3d、e)。 由于芯棒与工件的接触面远大于电极与工件的接触面，熔核将偏向与电极接触的工件一侧。如果两工件的厚度不同，将厚件置于芯棒接触的一侧，则可减轻熔核偏移程度。
金属材料焊接知识 第一节金属材料焊接性的基本概念 一、焊接性的定义金属的焊接性是指材料对焊接加工的适应性，主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度，它包括两个方面的内容。 （1）接合性能：既在一定的焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性。 （2）使用性能：既在一定的焊接工艺条件下，一定金属的焊接接头对使用要求的适应性。 金属焊接性的内容是多方面的，对于不同材料、不同工作条件下的焊件，焊接性的内容不同。因此焊接性只是相对的概念。 二、影响焊接性的因素 金属材料焊接性的好坏主要决定于材料化学成分，而且与结构的复杂程度、钢度、焊接方法、采用的焊接材料、焊接工艺条件及结构的使用条件有密切关系。 1．结构因素 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，焊接时应尽量使焊接接头处于钢度较小的状态，使之能够自由收缩，这样有利于防止焊接裂纹。 2．材料因素材料因素包括母材本身和使用的焊接材料，如焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。它们在焊接时都参与熔池或半熔化区内的冶金过程，直接影响焊接质量。 母材或焊接材料选用不当时，会造成焊接金属化学成分不合格，力学性能和其他使用性能降低：这会出现气孔、裂纹等缺陷。也就是使结合性能变差。 3．工艺因素 对于同一母材，当采用不同的焊接工艺方法和工艺措施时，所表现的焊接性也不同。焊接方法对焊接的影响，首先表现在焊接热源能量密度大小、温度高低以及热输入的多少。 工艺措施对防止焊接接头缺陷，提高使用性能也有重要的作用。如焊前预热、焊后缓冷和去氢处理等，他们对防止热影响区淬硬变脆、降低焊接应力、避免氢致冷裂纹是比较有效的措施，另外，如合理安排焊接顺序，则能减小应力变形。 4．使用条件 焊接结构的使用条件是多种多样的，有在高温、低温下工作，在腐蚀介质中 工作及在静载或动载工作下工作等。在高温工作，可能产生蠕变，在低温工作或有冲
金属材料焊接及热处理工艺 16.1 总则 1）本工艺适用于汽机范围内管道、容器、承重构架及结构部件的焊接及热处理工作。 2）本工艺适用于低碳钢，普通低合金钢，耐热钢、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金、铸铁等材料的手工电弧焊，手工钨氩弧焊和O2 C 2H2气焊。 3）有关安全方面，应遵守安全防火等规程的有关规定。 4）焊缝检查和焊工考核及质量验收应遵照有关射线超声检验等规定及焊工考试的规则执行。5）对焊工及热处理工的要求，见电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接篇）。 16.2 焊接工艺 16.2.1焊接材料 16.2.1.1焊条、电丝的选择，具体按工程一览表选择 1）对同种类钢，机械性能及化学性能，化学成分与母材相近，焊条的合金元素的含量应略高于母材，Ar弧焊焊则要求与母材相同，化学类有钢要求抗蚀性同母材相同。 2）对焊接质量要求高，裂纹倾向大的材料和结构，应选用低氢型焊条。 3）对于异种钢，两非“A”体钢同类组织异种钢应选择靠近低合金侧或选其中间合金含量的焊条和焊丝；两非“A”体一同组织异种钢应选择能获得综合性能好的组织的焊条，焊丝，两材料其中之一为“A”体不锈钢时应选用高Ni不透钢焊条，对各异种钢结构，可参考附表16-1选择。 4）对低碳钢，普通碳素结构钢，选用相应强度等级的结构焊丝，焊条。 5）焊条的直径选择，必须是在保证操作工艺性良好，成型美观，保证焊接质量的前提下尽可能选择较大直径的焊条，对于承压管道的多层焊，底层采用?2.5mm焊条，第2-3层选用?3.2mm 焊条，以后各层选用?4.0mm焊条，对应力大，裂纹倾向大的高合金钢，高碳钢，应选用较小的焊条直径。 16.2.1.2钨极的选择：目前市场上有纯钨极，钍钨极和铈钨极三种，纯钨极及钍钨极已趋于淘汰不再被采用。最好选用铈钨极。其直径据所用的电流进行选择，各种规格的钨极所适应的电流范围如表16.1.
常用金属材料 一﹑黑色金属类 1﹑冷轧板分类﹕一般用(SPCC) 冲压用(SPCD) 加工状态D麻面轧辊经磨床加工后喷丸处理 B光亮表面轧辊经磨床精加工 常用﹕SPCC-SD SPCD-SD SPCE-SD SPCC-SB (金光板﹐表面光亮无针孔状﹐成型后可直接电镀) 2﹑热浸镀锌板又名亚板(SGCC,SGCD,SGCE) 基体为铁板﹐浸入熔融的锌液中镀锌而成)
二﹑有色金属类 1﹑铝 变形铝及变形铝合金的分类(按主要合金元素分类) 退火状态 O状态 H12 1/4硬﹐完全退火后冷加工硬化﹐变形量为18% H14 1/2硬﹐完全退火后冷变形约为35% H16 3/4硬﹐完全退火后冷变形约为55% H18 硬性﹐完全退火后冷变形约为75% H19 超硬性 常用“O”--------------拉伸用 “H14”-------------一般用 2﹑铜 铜合金按其化学成分可分为黄铜﹐青铜﹐白铜三大类
3﹑电解镀锌板又名电解板(SECC﹑SECD﹑SECE)基体为铁板﹐表面经电解镀锌而成 镀层厚度为1um﹐相应镀层重量为7.1g/m2。 4﹑镀铝铁板 基体为铁板﹐浸入熔融的铝液中镀铝而成﹐呈灰色﹐手感好﹐具有良好的耐热性﹐耐腐性﹐热反射性。 目前亚洲地区仅日本﹐韩国有生产此钢种。 表面处理状态﹕O涂油 C 铬酸盐 X 不处理 镀层重量常用﹕40~~150g/m2﹐TKC常用80~120g/m2(双面) 5﹑镀铝锌铁板 基体为铁板﹐表面以经热镀铝﹑锌而成﹐外观呈亮色小块状花纹﹐有更佳可观性。以55%铝﹐43.5%锌及1.5%硅组成(重量比)(容积比80%铝﹐19%锌﹐1%硅) 6﹑不锈钢(SUS) 铬可防止钢表面产生锈皮﹐一般所称的不锈钢是指含铬量在12%以上但低于30%。
10-11学年第一学期《金属材料焊接》复习提纲 1.焊接热源：对焊接热源有何特殊要求；生产中常用的焊接热源有哪些；比较不同焊接热源性能的判据是什么；焊接热源的热效率。 2.焊接化学冶金过程：焊缝金属的熔合比；熔滴过渡及其形式；焊接熔池（概念、形状、尺寸、熔池金属的流动、凝固过程）；熔渣的作用、碱度，长渣、短渣；焊缝金属中的有害杂质元素的来源、与金属的作用和危害、控制措施。 3.焊接接头的组织与性能：焊缝金属的化学不均匀性，焊缝中偏析的三种形式；如何改善焊缝的组织与性能；焊接热影响区、焊接热影响区的组织和性能。 4.焊接冶金缺陷：焊接冶金缺陷的常见形式、分类（种类）、形成原因、防止措施。 5.焊接材料：酸性/碱性焊条的特点，各自采用的脱氧剂；常见焊条/焊丝/焊剂型号、牌号的识别；焊条的工艺性能。 6.金属的焊接性及其评定：何为金属的焊接性；影响金属焊接性的因素；金属焊接性实验的内容。 7.合金结构钢的焊接：低合金高强度钢焊接的主要问题；Q345钢的焊接性，该材料采用焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊时的焊接材料、焊接工艺。 8.不锈钢、耐热钢的焊接：奥氏体不锈钢（如0Cr18Ni9）的焊接性（焊接时产生各种缺陷的原因及防止措施）、焊接工艺。 9.铸铁的焊接：铸铁焊接常出现的问题；灰铸铁的焊接性问题；灰铸铁焊条电弧焊/气焊的冷焊焊接工艺。 10.有色金属的焊接：适于制作焊接结构的铝及其合金有哪些，常见的牌号及其识别；铝及铝合金的焊接性及焊接工艺。 11.其他：碳素钢的成分、牌号、组织与性能 二〇一〇年十二月
金属材料焊接习题（3-5章） 班级：学号：姓名： 一、填空 1.焊接熔池与铸锭相比，具有如下特点：、、和。 2.焊缝金属的偏析主要有、和。 3.在液体金属中加入少量的使结晶过程发生明显变化，从而达到，叫做变质处理。 4.熔合区由、两部分组成。半融化区指两相交错共存，而又凝固的部位，是由于所形成。 5.焊接过程中，在形成焊缝的同时不可避免地使其附近的母材经受了一次，形成了一个和极不均匀的。 6.影响热影响区形成的因素主要有、、、 。 7.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、 、。 8.焊接碳含量和合金元素较高的易淬火钢时，在热影响区的会形成组织，导致热影响区出现脆化。 9.产生气孔的过程可以分为三个阶段：、和。 10.当熔渣的氧化性增大时，则由引起的气孔的倾向增大；相反，当熔渣的还原性增大时，则产生的倾向增大。 11.焊接时，焊接电流增大，会使熔滴变细，熔滴的增大，熔滴吸收的较多，增加气孔的倾向。 12.夹杂物的组成及分布形式多种多样，随、与 而变化。焊缝金属中常见的夹杂物有、和等三类。 13.当夹杂物以分布时，对焊缝的塑性和脆性危害很小，还可以使焊缝的有所提高，只有当夹杂物以状存在或聚集时，才会对焊缝的性能危害较大。14.按照裂纹产生的条件，可以把裂纹分为、、、、 。 15.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。 16. 是涂有药皮的，供焊条电弧焊用的熔化电极，由和两部分组成。 17.焊芯是一根实心金属棒，在电弧热作用下自身熔化过渡到焊件的内，成为焊缝中
第三节 金属材料的焊接性 1. 焊接性的概念 —定焊接技术条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性称为金属材料的焊接性。 2．焊接性的评价 1) 碳当量法 碳当量是把钢中的合金元素(包括碳)的含量，按其作用换算成碳的相对含量。国际焊接学会推荐的碳当量(CE)公式为： ％）＋＋＋＋＋＋＝10015 )Cu ()Ni (5)V ()Mo ()Cr (6)Mn ()C ([CE ?ωωωωωωω 式中，ω(C)、ω(Mn)等－碳、锰等相应成分的质量分数(%)。 当CE<0.4％时，钢材的塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。在一般的焊接技术条件下，焊接接头不会产生裂纹，但对厚大件或在低温下焊接，应考虑预热；当CE 在0.4～0.6％时，钢材的塑性下降，淬硬倾向逐渐增加，焊接性较差。焊前工件需适当预热，焊后注意缓冷，才能防止裂纹；当CE>0.6％时，钢材的塑性变差。淬硬倾向和冷裂倾向大，焊接性更差。工件必须预热到较高的温度，要采取减少焊接应力和防止开裂的技术措施，焊后还要进行适当的热处理。 2)冷裂纹敏感系数法 冷裂纹敏感系数的其计算式为： ％＋＋＋＋＋＋＝100]600 60]H [)B (510) V (15) Mo (60) Ni (20) Cu ()Mn ()Cr (30) Si ()C ([?++++h P W ωωωωωωωωω 式中P W －冷裂纹敏感系数；h －板厚；[H]－100g 焊缝金属扩散氢的含量(mL)。 冷裂纹敏感系数越大，则产生冷裂纹的可能性越大，焊接性越差。 3．低碳钢的焊接 低碳钢的CE 小于0.4％，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，焊接性良好。 4．中、高碳钢的焊接 中碳钢的CE 一般为0.4％～0.6％，随着CE 的增加，焊接性能逐渐变差。高碳钢的CE 一般大于0.6％，焊接性能更差，这类钢的焊接—般只用于修补工作。为了保证中、高碳钢焊件焊后不产生裂纹，并具有良好的力学性能，通常采取以下技术措施： 1)焊前预热、焊后缓冷 焊前预热和焊后缓冷的主要目的是减小焊接前后的温差，降低冷却速度，减少焊接应力，从而防止焊接裂纹的产生。预热温度取决于焊件的含碳量、焊件的厚度、焊条类型和焊接规范。
常用金属（镀锌板、铝合金等）的焊接 Tags: 铝合金, 镀锌板, 金属, 焊接 一、电阻焊前的工件清理 无论是点焊、缝焊或凸焊，在焊前必须进行工件表面清理，以保证接头质量稳定。 清理方法分机械清理和化学清理两种。常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用纱布或钢丝刷等。 不同的金属和合金，需采用不同的清理方法。简介如下： 铝及其合金对表面清理的要求十分严格，由于铝对氧的化学亲合力极强，刚清理过的表面上会很快被氧化，形成氧化铝薄膜。因此清理后的表面在焊前允许保持的时间是严格限制的。 铝合金的氧化膜主要用以化学方法去除，在碱溶液中去油和冲洗后，将工件放进正磷酸溶液中腐蚀。为了减慢新膜的成长速度和填充新膜孔隙，在腐蚀的同时进行纯化处理。最常用的纯化剂是重铬酸钾和重铬酸纳（见表1）。纯化处理后便不会在除氧化膜的同时，造成工件表面的过分腐蚀。 腐蚀后进行冲洗，然后在硝酸溶液中进行亮化处理，以后再次进行冲洗。冲洗后在温度达75℃的干燥室中干燥，活用热空气吹干。这样清理后的工件，可以在焊前保持72h。 铝合金也可用机械方法清理。如用0-00号纱布，或用电动或风动的钢丝刷等。但为防止损伤工件表面、钢丝直径不得超过0.2mm，钢丝长度不得短于40mm，刷子压紧于工件的力不得超过15-20N，而且清理后须在不晚于2-3h内进行焊接。 为了确保焊接质量的稳定性，目前国内各工厂多在化学清理后，在焊前再用钢丝刷清理工件搭接的内表面。 铝合金清理后必须测量放有两铝合金工件的两电极间总阻值R。方法是使用类似于点焊机的专用装置，上面的一各电极对电极夹绝缘，在电极间压紧两个试件，这样测出的R值可以最客观地反映出表面清理的质量。对于LY12、LC4、LF6铝合金R不得超过120微欧姆，刚清理后的R一般为40-50微欧，对于导电性更好的LF21、LF2铝合金以及烧结铝类的材料，R不得超过28-40微欧。 镁合金一般使用化学清理，经腐蚀后再在铬酐溶液中纯化。这样处理后会在表面形成薄而致密的氧化膜，它具有稳定的电气性能，可以保持10昼夜或更长时间，性能仍几乎不变。镁合金也可以用钢丝刷清理。 铜合金可以通过在硝酸及盐酸中处理，然后进行中和并清除焊接处残留物。 不锈钢、高温合金电阻焊时，保持工件表面的高度清洁十分重要，因为油、尘土、油漆的存在，能增加硫脆化的可能，从而使接头产生缺陷。清理方法可用激光、喷丸、钢丝刷或化学腐蚀。对于特别重要的工件，有时用电解抛光，但这种方法复杂而且生产率低。 钛合金的氧化皮，可在盐酸、硝酸及磷酸钠的混合溶液中进行深度腐蚀加以去除。也可以用钢丝刷或喷丸处理。 低碳钢和低合金钢在大气中的抗腐蚀能力较低。因之，这些金属在运输、存放和加工过程中常常用抗蚀油保护。如果涂油表面未被车间的赃物或其它不良导电材料所污染，在电极的压力下，油膜很容易被挤开，不会影响接头质量。 钢的供货状态有：热轧，不酸洗；热轧，酸洗并涂油；冷轧。未酸洗的热轧钢焊接时，必须用喷砂、喷丸，或者用化学腐蚀的方法清除氧化皮，可在硫酸及盐酸溶液中，或者在以磷酸为主但含有硫脲的溶液中进行腐蚀，后一种成份可有效地同时进行涂油和腐蚀。 有镀层的钢板，除了少数例外，一般不用特殊清理就可以进行焊接，镀铝钢板则需要用钢丝刷或化学腐蚀清理。带有磷酸盐涂层的钢板，其表面电阻会高到在地电极压力下，焊接电流无法通过的程度。只有采用较高的压力才能进行焊接。 二、镀锌钢板的点焊
1.1 1. 锅炉压力容器是生产和生活中广泛使用的（）的承压设备。 A. 固定式 B. 提供电力 C. 换热和贮运 D. 有爆炸危险 2. 工作载荷、温度和介质是锅炉压力容器的（）。 A. 安装质量 B. 制造质量 C. 工作条件 D. 结构特点 3. 凡承受流体介质的（）设备称为压力容器。 A. 耐热 B. 耐磨 C. 耐腐蚀 D. 密封 4. 锅炉铭牌上标出的压力是锅炉（）。 A. 设计工作压力 B. 最高工作压力 C. 平均工作压力 D. 最低工作压力 5. 锅炉铭牌上标出的温度是锅炉输出介质的（）。 A. 设计工作温度 B. 最高工作温度 C. 平均工作温度 D. 最低工作温度 6. 设计压力为0.1MPa≤P＜1.6MPa的压力容器属于（）容器。 A. 低压 B. 中压 C. 高压 D. 超高压 7. 设计压力为1.6MPa≤P＜10MPa的压力容器属于（）容器。 A. 低压 B. 中压 C. 高压 D. 超高压 8. 设计压力为10MPa≤P＜100MPa的压力容器属于（）容器。 A. 低压 B. 中压 C. 高压 D. 超高压 9. 设计压力为P≥100MPa的压力容器属于（）容器。 A. 低压 B. 中压 C. 高压 D. 超高压 10. 低温容器是指容器的工作温度等于或低于（）的容器。 A. -10℃ B.-20℃ C. -30℃ D. -40℃ 11. 高温容器是指容器的操作温度高于（）的容器。 A. -20℃ B. 30℃ C. 100℃ D.室温 12.（）容器受力均匀，在相同壁厚条件下，承载能力最高。 A. 圆筒形 B. 锥形 C. 球形 D.方形 13. 在压力容器中，筒体与封头等重要部件的连接均采用（）接头。 A. 对接 B. 角接 C. 搭接 D. T形 14. 在生产中，最常用的开坡口加工方法是（） A. 机械加工 B. 火焰加工 C. 电弧加工 D. 激光加工 1.2
金属材料焊接-试题
金属材料焊接试题 一、填空题 1．金属材料焊接性的好坏，主要取决于材料的（），且与结构的复杂程度、（）和焊接方法，采用的焊接材料、焊接工艺条件及结构的（）也有密切的关系。 2．判断焊接性最简单的间接法是法（）。 3．（）焊接裂纹试验，又称小铁研法，主要用于碳素钢和低合金钢焊接接头的冷裂纹抗裂性能试验。 4．焊接性的评价主要包括两方面内容：一是评定焊接接头（），为制定合理的焊接工，提供依据；二是评定焊接接头（）。5．焊后为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理，称（）。6．碳当量只考虑对焊接性的影响，没有考虑（）、（）、（）、（）、（）和构件使用要求等因素的影响。 7．金属的焊接性包括（）和
（）两方面的内容。 8．低合金钢的主要特点是（）、（）和良好，（）及其他性能较好。 9．含碳量为（）一的碳素钢称为中碳钢。中碳钢与低碳钢相比较，含碳量较高，（）较高，焊接性较（）差。10．高碳钢导热性比低碳钢差，致使焊接区和未加热部分之间产生显著的（），因此在焊接中，引起很大的（），熔池急剧冷却，产生裂纹的倾向较大。 11．低合金结构钢焊接过程中一个重要的特点是热影响区有较大的淬硬倾向，其主要的影响因素是（）和（）。 12．低合金结构钢焊接时，易出现（）、（）、（）等问题。 13．Q345钢在低温下或在刚度和厚度均较大的结构上进行小工艺参数、小焊道的焊接时，有可能出现（）或（）。 14．Q390钢属于（）MPa级的低合金结构钢，当钢板厚度大于（）mm 或在0℃以下施焊时，则应预热至
（）℃，焊后采用（）℃的消除应力热处理。 15．我国的低合金结构钢可分为四类，即（）、（）、（）和（）。 16．低碳钢焊接时，焊接方法或焊接材料选择不当，焊接热影响区会出现（）组织，降低热影响区的（）。 17．按空冷后室温组织的不同，不锈钢可分为（）、（）、（）、（）和（）五大类，其中（）应用最广泛。 18．在施焊中，若焊接工艺选择不当，奥氏体不锈钢会产生（）和（）等问题。 19．奥氏体不锈钢最危险的一种破坏形式是（），它既可产生在焊缝或热影响区，又会产生在熔合线上，如产生在熔合线上又称为（）。 20．不锈钢具有抗腐蚀能力的必要条件是含铬量为（）组织。 21．为避免晶间腐蚀，奥氏体不锈钢中加入的稳