二、从焊接工艺条件分析焊接性
金属在一定的工艺条件下形成具有一定使用性能的焊接接头的能力。
工艺焊接性好坏的评定标准：
获得良好接头的工艺条件的复杂程度。
1热源特点
对焊接方法的适应性(焊接热循环各项参数，El，t高温，V相变冷却、T高等，影响组
织与性能)影响焊接冶金过程，应考虑母材与材料厚度等因素。
2.保护方式
影响焊接冶金过程，富Ar，飞溅少，可以决定接头质量、性能。
3热循环控制预热缓冷层间温度等工艺措施也都能调整焊接效果，可不同程度的改变金属的焊接性。焊前预热、焊后热处理、σ残、V冷、避免热、冷裂纹
4其他工艺措施
(1)彻底清理坡口及其附近清楚油绣对低合金钢焊接时防止气孔裂纹十分重要。
(2)严格按规定处理焊接材料焊条焊剂应按规定烘干保存。焊丝应严格除油绣。保护气体要提纯。
(3)合理安排焊接顺序可以减少变形和残余应力
(4)正确制定焊接规范保证狼嚎的融合比和韩服形状系数控制线能量焊接电流电压等
1、斜y坡口焊接裂纹试验
Y形坡口焊接裂纹试验法主要用于评定母材金属焊接热影响区的冷裂纹倾向。
.试件形状及尺寸如图.其坡口经机械加工,试验所用焊条应严格烘干,焊接工艺参数为:焊条直径4mm,焊接电流170+-10A,电弧电压24+-2V,焊接速度150+-10mm/min.拘束焊缝为双面焊接,应事先焊好,注意防止角变形和未焊透.试验焊缝采用手弧焊和采用自动送进焊条电弧焊.试验焊缝可以在各种不同温度下施焊,焊后静置24小时在检测和解剖.检测裂纹可用肉眼和放大镜来观察焊接接头的表面和断面上是否存在裂纹.计算出表面裂纹率Cf=ΣLf/L*100%,根部裂纹率Cr=ΣLr/L*100%,断面裂纹率Cs=ΣHs/H*100%
§2-2 热轧及正火钢的焊接
一、成分和性能
1.热轧钢：
σs=294～343N/mm2，基本上属于C-Mn和Mn-Si系钢种,有用V、Nb代替Mn，细化晶粒，沉淀强化（综合机械性能、工艺性能满意）
2. 正火钢：
σs=343～490N/mm2
C-Mn，Mn-Si系基础上加V，Nb，Ti，Mo等（C化物，N化物生成元素）
在固溶强化基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来↑σb，保证韧性。
含Mo钢必须正火+ 回火才能保证塑性、韧性。
二、热轧及正火钢的焊接性分析
焊接性主要取决于钢材的化学成分。
1. 焊缝中的热裂纹
从热轧,正火钢的成分看,一般含C量都较低，含Mn量较高，Mn/S比能达到要求，具有较好的抗热裂性能，正常情况下焊缝不会出现热裂纹，但当材料成分不合格或因严重偏析使局部C,S含量偏高时，Mn/S就可能低于要求而出现热裂纹.
解决办法：通过焊材来调整焊缝金属的成分。降低降低Wc，增加WMn，工艺上设法减小熔合比。
2. 冷裂纹
淬硬组织拾音器冷裂纹的决定性因素
a. 热轧钢的淬硬倾向与冷裂敏感性的关系
可用cct shcct或ttt图进行分析，凡是淬硬倾向大的钢材，由于过冷奥氏体的稳定性增加，孕育期延长，因此无论哪种曲线都会往右移动。钢种的强度级别越高，合金元素含量越大，淬硬倾向越大。
2）碳当量与冷裂倾向的关系
淬硬倾向主要取决于材料的化学成分，Wc作用最明显，冷裂倾向与成分、冷却速度、含氢量、拘束度等有关。
一般认为，Ce≤0.4%，焊接无淬硬倾向，焊接性良好，与低碳钢几乎相同。
Ce>0.5% ，淬硬性，工艺措施严格（严控线能量），预热，Postheat。
3）热影响区最高硬度值与冷裂倾向的关系（不太适用）
最高硬度允许值就是一个刚好不出现冷裂纹的临界硬度值，也是最简单的一种发法。
再热裂纹：从钢材的化学成分考虑，在C-Mn和Mn-Si系的热轧钢中由于不含强碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感，正火钢中有一些含有强碳化物形成元素的钢材也不一定会产生再热裂纹，这与合金系统有很大关系。
4层状似裂：硫的含量和Z向断面收缩率是评定钢材层状撕裂敏感型的主要指标5热影响区的性能变化：（1）过热区脆化：由于过热区温度很高接近于熔点，因此发生了奥氏体晶粒的显著长大和一些难熔质点（如碳化物和氮化物）的融入等过程。热影响区的性能变化不仅取决于影响高温停留时间和冷却速度的焊接线能量，而且与钢材本身的类型和合金系统有密切关系。（2）热应变脆化：发生在焊接过程中，在热和应变同时作用下产生的一种动态应变时效，本质是由固溶氮引起的，消除措施是焊后退火处理，加氮化物形成元素。（总体在于高温停留时间，冷却速度、冷却温度，钢材本身类型，合金系统）
(一) A钢焊接接头热裂产生原因
1.导热系数小，膨胀系数大
快速局部加热冷却，σ残拉应力，焊缝金属硬骨期间在较大的拉应力是产生热裂纹必要条件
2. A钢易于联生结晶形成方向性强柱状晶。
利于杂质偏析，易形成晶间液态夹层，显然易于促使产生凝固裂纹。
3．A钢与焊缝中，合金组分复杂，
易形成低熔点的夹层, 合金元素也易产生易熔共晶Si, Ni偏析。
低熔共晶物：S P Sn Sb
而多组元A焊缝中S, P, Si, Nb易偏析
?焊缝中的气孔；焊接热裂纹；接头的“等强性”；
一、焊缝中的气孔
一）形成气孔的特点
主要是H2气孔。
[H]来源于弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分，特别是焊丝及母材表面氧化膜中吸附的水分！
1．弧柱气氛中水分的影响（潮湿的空气、保护气氛）
该气孔具有白亮内壁的特征。
１）原理
?溶解度变化的实际冷却线为abc
? a b：冷却速度大，气泡在液体凝固之前聚合上浮，被搁浅，形成粗大的孤立形式的所谓“皮下气孔”；
? a b’：冷却速度小，气泡在液体凝固之前聚合浮出，不致产生气孔。
? b c：冷却速度大，结晶条件下，凝固点的氢的溶解度发生突变，枝晶交互生长，聚合的气孔生长受限，限制在枝晶前沿，沿枝晶层状线分布，难以浮出，形成均匀
分布的小七孔即“结晶层气孔”
?b’c’：冷却速度小，气孔少。
?2）不同的合金系统，对水分的敏感性不同（见图11-5）
?3）不同的焊接方法，敏感性不同
?MIG>TIG （同样的气氛条件下）
?A．MIG：细丝熔滴小，比表面积很大，弧柱温度高于熔池，利于吸氢；
?B．熔池深度大于TIG方法的深度，利于气孔浮出。
?２．氧化膜中水分的影响（已限制弧柱水分的影响）
?焊丝或工件的氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。
?MgO↑，形成的氧化膜不致密，
?而纯Al的氧化膜非常致密，吸水性差。
?MIG焊接方法：焊丝表面氧化膜的清理情况对[H]的影响较大，
?对Al-Mg合金焊丝，其影响更显著，气孔倾向↑↑。
?坡口氧化膜被迅速溶化掉，水分排除，影响小。
?TIG焊接方法：在熔透不足时，母材坡口端部未除净的氧化膜所吸收的水分，是产生焊缝气孔的主要原因。
?焊前严格去除氧化膜。
?而母材表面养化膜也会在近缝区引起“皮下气孔”（Al-Mg合金）
二）防止焊缝气孔的途径
?两方面着手：
?1）限制氢溶入熔融金属（减少氢的来源）
?或减少熔池吸氢时间；较为矛盾
?2）尽量促使氢从熔池中逸出
?因而尽量限制氢的来源具有较为现实的意义！
?１．减少氢的来源
１）所有的焊接材料在使用之前必须干燥处理
２）焊前处理化学法和机械法，清除焊丝和母材表面的氧化膜。
３）坡口下端（根部）倒V型小坡口铲根极为有利于减少焊缝气孔的倾向。
?２．控制焊接工艺
１）原理
?工艺参数的影响主要可以归结为对熔池高温时间的影响。
?T增加，氢利于逸出，也利于氢的溶入
?T减少，减少氢的溶入，但不利于其逸出。矛盾，必须调整适当
２）对TIG焊接，一方面尽量采用小线能量，减少熔池存在时间
?一方面，应该充分保证根部熔透，利于气泡浮出
?大电流高焊接速度比较有利。
?３）MIG焊（焊丝氧化膜的影响更为主要）
?一般希望增大溶池存在时间以利气泡的逸出
?V冷对焊缝的气体含量有较明显的影响
?必要时可采用预热办法↓VH，以利气体逸出
?４）混合气体保护焊
二、特点
堆焊——焊接领域的重要分支。。
1堆焊工艺特点，a堆焊层合金成分是决定堆焊效果的主要因素，必须根据具体情况合理制定堆焊合金系统，才能使堆焊零件达到使用要求b降低稀释率是制定堆焊工艺的要点之一，为了获得预想的堆焊层成分，必须尽量减少母材向焊缝的溶入量。即降低稀释率c提高堆焊生产率选用和研制生产率较高的焊接工艺（堆焊零件数量多，堆敷金属量大）d 注意堆焊金属与基体金属的配合。为防止堆焊或焊后热处理时以及零件使用过程中堆焊接头产生多大的组织应力力以及热应力，导致堆焊层裂纹甚至剥离，常要求堆焊金属和基体金属最好有详尽的热胀系数和相变温度。
第三节焊接工艺评定的一般程序
一、编制焊接工艺指导书
焊接工艺指导书是焊接工艺评定的原始依据和评定对象，应将待评定的焊接工艺内容全部反映出来。
包括：焊接接头自然情况，母材种类、焊接方法、焊接材料、焊接电流、焊接电压、焊接速度、预热温度等。
焊接工艺指导书通常采用标准中推荐的格式，也可以自己设计格式
二、施焊条件
?按照标准规定准备试件；
?由本单位技能熟练的焊接人员使用本单位的焊接设备焊接试件；
?采用的焊接工艺条件应严格遵守焊接工艺指导书；
三、理化实验
?按照有关标准确定试验项目；
?按照有关标准制备各种性能试样；
?按照有关标准进行各种性能试验；
?填写各个试验项目的试验报告。
四、编制焊接工艺评定报告
?焊接工艺评定报告是对焊接工艺评定试验的全面总结，因此应对各项试验的试验结
果进行汇总，同时给出最后的结论。
焊接工艺评定报告的作用：作为制定焊接工艺规程的依据，具有指导作用。
焊接工艺评定报告通常采用标准中推荐的格式。
二) 异质(非铸铁型)焊缝的弧冷焊工艺特点
四句话：“准备工作要做好，焊接电流适当小，短段断续分散焊，焊后立即小锤敲。”
?1、做好焊前准备工作
?去除工件及缺陷上的油污等其它杂质，正确观察缺察情况，及将缺陷制成适当的坡口，以备焊接。
?1) 碱水刷洗，汽油擦洗，火焰清除(否则气孔)
?2) 裂纹缺陷观系：肉眼，放大镜，可借助水压，渗煤油试验。
?3) 为防止裂纹扩张，端部3-5mm钻止裂孔(φ5-φ8mm)
?4) 开坡口原则：保证顺利施焊及质量前提下尽量减少坡口角度及母材的熔化量，?降低焊接应力，S、P、防裂纹。
?2、采用合适的最少电流焊接
?P399下面2点——采用小直径焊条
?3、采用短段焊、连续分散焊及焊后锺击工艺
?1)原因：焊缝越长，σ拉↑裂纹可能性↑
?2)工艺：一般10-20mm(薄件)；30-40mm(原件)
?4．焊后立即锤击
?(快速)处于高温而且较高塑性的焊缝，松驰σ
?工件冷致50-60℃（不烫手再焊下一道焊缝
?多层泵大件工艺特点(开大坡口) σ应，易发生剥离性裂纹。
?a、合理安排多层焊焊接顺序(图10-19)
?b、必要时采用栽丝法(图10-20)
一、同质（铸铁型）焊缝的熔化焊
?一、同质（铸铁型）焊缝的熔化焊
?（电弧热焊、气焊、电弧冷焊工艺）
?一）电弧热焊：
?适用于厚度>10mm以上工件缺陷的焊补
?1、热焊：将工件整体或有缺陷的局部位置预热到600~700℃（暗红色）然后进行焊接，焊后进行缓冷的铸铁焊补工艺。
?对结构复杂、刚度大的工件，宜采用整体预热（否则σ残↑，易出裂纹）?对结构简单，焊接处刚度小的工件，宜用局部预热。
?2、优势
?600~700℃（<共析温度）预热及焊后缓冷，石墨化较充分，接头可完全防止白口及淬硬组织的产生，从而有效防止裂纹产生。
?在合适成分的焊条配合下，接头的硬度与母材很相近，加工性优良，等匹配，σ残↓↓，焊接质量令人满意。
?3、具体生产：
?专门铸铁热焊的连续式煤气加热炉
?200~350℃→350～600℃→600～700℃→加热、焊补
?200~350℃←350～600℃←600～700℃
?4、化学成分控制
?V冷焊>V铸冷、为了保证焊缝石墨化，不产生白口组织且硬度合适，
?W（c+s）稍大于母材Wc+si=6~7.6%
?5、焊材
?铸248 铸铁芯加石墨型药皮Φ>6mm
?铸208 低碳钢芯加石墨型药皮Φ>5mm
?大直径焊条，配合大电流，V焊↑。
?为提高大型缺陷热焊的生产率，发展了多根药芯焊丝的米自动焊
?热焊对10mm厚以下薄件焊补（如汽车缸体），易烧穿
?气焊：T↓，加热不集中，可用于薄堕铸件的的焊补
?二）气焊
?1、优点：T火焰<3400（并且热量不集中）T中弧=6000～8000℃
?加热过程较慢（相当于先局部预热），V冷↓，石墨化有利，焊缝易得灰口铸铁组织，HAZ不易发生白口或其他淬硬组织。
?2、缺点：①t加热↑，S受热↑、σ应↑、焊补刚度较大的缺陷，易产生冷裂纹。
?一般主要是适用于刚度小的薄壁件缺陷焊补。
?②刚度大用热焊、但耗能大，劳动条件差（采用简便的加热减应区的气焊法）
?3、保证Wc、Ws；
?C、Si>热焊时，提高石墨化能力，保证合适组织及硬度。焊接时一些氧化烧损。
?气焊热焊：C+Si=6～6.7%
?一般气焊（局部加热）：C+Si=6.8~7.3%
?4．去除SiO2（酸性氧化物），以免造成夹渣等缺陷钎剂
?用碱性氧化物（Na2CO3，NaHCO3，NaNO3，K2CO3）组成的熔剂，形成低熔点的渣，上浮去除。
?
?5、焊接火焰特点
?宜用中性焰或弱碳化焰，
?用氧化焰增大C、Si的烧损。
?6、加热减应气焊
?（图10-10）详细介绍
?一般气焊易被拉裂
?局部加热两次600~700℃（暗红色）
?减应区：通过加热能减少焊缝应力的区域。
?选定的原则：主要是选择阻碍焊接过程中焊补处膨胀及
?收缩部位，注意调区及焊口同时加热。
?三）焊缝为铸铁型的电弧冷焊
?1、电弧冷焊的特点及应用
?2、解决问题的措施（首要问题：防止接头的白口问题）
?1）解决白口问题的途径：
?①进一步提高焊缝石墨化元素的含量（通过焊接及药皮的调整）
?②提高焊接热输入量（以↓V冷）有助消除或减少HAZ的M组织，（大
直径焊条、大电流连续焊）。
?①成分：但半熔化区形成白口的敏感性比焊缝更大，更需解决。
?现一般认为，冷焊条件下，较理想。
?研究证明：适当提高Wc，保持WSi较为理想。
?原因：
?①液态时C的扩散能力比硅强十倍左右。（减弱或消除半熔化区白口的形成有利）。
?②更能减少焊缝收缩量，↓裂纹敏感性。
?③Si>5%对F固溶强化的效果，使焊缝硬度↑（无这个问题）
?②焊材：冷焊用铸铁焊条（铸248（铸铁芯Ф6mm以上）、铸208（钢芯））
?药皮中均含较多的强石墨化元素，可用更大的IH，V冷↓，获好加工。
?③工艺措施（↑焊接热输入，减慢V冷）
?大直径焊条、大电流连续焊工艺，如小电流连续焊工艺，V冷↑焊缝出白口，易裂、无法加工2）焊缝裂纹问题
?由于焊缝为HT组织，σb↓，无塑性，大电流连续焊工艺局部受热严重，σ应严重，焊补刚度大的工件时易出裂纹。但焊补刚度不大的中、大型体，结果令人满意。
?采用新型电焊条（用B，M二次相受应力松驰效应提高抚裂性能。）
?HRC↑↑需高温回火才可加工非加工面焊补。
?
?
焊接性：同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。 工艺焊接性：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。 冶金焊接性：熔焊高温下的熔池金属与气相、熔渣等相之间发生化学冶金反应所引起的焊接性变化。 屈强比：屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比（σs/σb） 焊缝强度匹配系数：焊缝强度与母材强度之比S＝(σb)w/(σb)b，是表征接头力学非均质性的参数之一。碳当量法：各种元素中，碳对冷裂纹敏感性的影响最显著。可以把钢中合金元素的含量按相当于若干碳含量折算并叠加起来，作为粗略评定钢材冷裂纹倾向的参数指标，即所谓碳当量（CE或Ceq）。 点腐蚀：金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微，而分散发生的局部腐蚀 应力腐蚀：不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现的低于强度极限的脆性开裂现象。 1、影响材料焊接性的因素：材料、设计、工艺和服役环境 2、合金结构钢按性能分类可分为：强度用钢和低中合金特殊用钢 3、强度用钢：热轧及正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢 4、焊缝中存在较高比例针状铁素体组织时，韧性显著提高，韧脆转变温度降低 5、低碳调质钢的种类：高强度结构钢、高强度耐磨钢、高强度韧性钢；成分：碳质量分数不大于0.22％。热处理的工艺一般为奥氏体化→淬火→回火，经淬火回火后的组织是回火低碳马氏体、下贝氏体或回火索氏体 6、中碳调质钢成分：含碳量Wc=0.25％~0.5％较高，并加入合金元素（Mn、Si、Cr、Ni、B）以保证钢的淬透性 7、提高耐热钢的热强性三种合金方式：基体固溶强化、第二相沉淀强化、晶界强化 8、不锈钢的主要腐蚀形式：均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀 9、铜及铜合金分为工业纯铜、黄铜、青铜及白铜 10、不锈钢的分类：按化学成铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬锰氮不锈钢 按用途不锈钢、抗氧化钢、热强钢 按组织奥氏体钢、铁素体钢、马氏体钢、铁素体-奥氏体双相钢、沉淀硬化钢 11、铝合金的性质：化学活性强、表面极易氧化、导入性强、易造成不溶合、易形成杂质 12、铸铁分为：白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁 13、引起应力腐蚀开裂条件：环境、选择性的腐蚀介质、拉应力 1、材料焊接性包含的两个含义 一是材料在焊接加工中是否容易形成接头或产生缺陷； 二是焊接完成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。 2.焊接性的影响因素 1、材料因素：母材的化学成分，状态，性能 2、设计因素：接头的应力状态，能否自由变形 3、工艺因素：焊接方法和工艺措施 4、服役环境：服役温度、服役介质、载荷性质 3、“小铁研”实验的条件 1) 试验条件试验焊缝选用的焊条应与母材相匹配，所用焊条应严格烘干。试 验焊接参数：焊条直径4mm，焊接电流（170±10）A，焊接电压（24±2）V，焊接速度（150±10）mm/min 2) 检测与裂纹率
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。
一、名词解释 1.金属焊接性:指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预 期使用要求的能力。 2.Ceq（碳当量）：把钢中合金元素的含量按相当于若干碳含量折算并叠加起来，作为粗略 评定钢材冷裂纹倾向的参数指标。 3.焊接线能量：单位长度焊缝上吸收热源的能量 4.熔合比：焊缝是由局部熔化的母材和填充金属组成，局部熔化的母材所占总体的质量比 为熔合比 5.t8/5：在HAZ区中，温度从800到500℃的冷却时间 6.t8/3：在HAZ区中，温度从800到300℃的冷却时间 7.t100：在HAZ区中，温度从峰值温度到100℃的冷却时间 8.微合金化：加入微量的合金元素形成碳化物或氮化物，析出微小的这些化合物产生明显 的沉淀强化作用，在固溶强化的基础上屈服强度提高50~100MPa,并保持了韧性，故称为微合金化。 9.焊缝成形系数：熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）与焊缝计算厚度（H）的比 值（F AI=B/H） 10.回火脆性:铬钼耐热钢及其焊接接头在350~500℃温度区间长期运行过程中发生脆变的 现象称为回火脆性 11.点腐蚀：是指在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微，而分散发生的局部腐蚀 12.凝固模式：首先是指以何种初生相（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。 13.稳定化处理：将含有T i和N b的不锈钢，先经过固溶处理，再经850~950℃，保温1~4 小时后，空冷的一种处理方式，其目的是使——的碳化物溶解，使碳化物保留，从而达到防止晶间腐蚀的目的 14.铬当量：为把每一铁素体元素，按其铁素体化的强烈程度折合成相当若干铬元素后的总 和 15.应力腐蚀：是指不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现的低于强度极限的脆性开 裂现象 16.镍当量：为把每一奥氏体元素折合成相当若干镍元素后的总和 17.均匀腐蚀：是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象 18.晶间腐蚀：在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象 19.敏化处理：指经过固溶处理的奥氏体不锈钢，在500~850℃加热，将铬从固溶体中以碳 化铬的形式析出，由于碳比铬扩散快，铬来不及从晶内补充到晶界，造成奥氏体不锈钢的晶界“贫铬”现象，产生晶界腐蚀敏感性 20.热强性：是指在高温下长时间工作时对断裂的抗力（持久强度），或在高温下长时间工 作抗塑性变形的能力（蠕变抗力） 21.耐热性能：是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时又有足 够的强度即热强性 22.475℃脆化：在430~480℃之间长期加热并缓冷，就可导致在常温时或负温时出现强度升 高而韧性下降的现象，称之为475℃脆性 二、选择题 1.焊接性试验（冷裂、热裂） 冷：斜Y形坡口对接裂纹试验、刚性拘束裂纹试验、刚性固定对接裂纹试验、窗形拘束裂纹试验、搭接接头焊接裂纹试验、插销试验
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
第三章：合金结构焊接热影响区（ HAZ最高硬度 1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：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 C以上的热影响区可能产生粗晶脆 化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V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氏体、 M-A 等导致韧性下降和时效敏感性增大。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方法。 2. 分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小 于0.4 %，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠 光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏 体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达 到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200 C以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆 化，韧性明显降低，Q345钢经过600CX 1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂 SJ501，焊丝H08A/H08MnA电渣焊：焊剂HJ431、 HJ360焊丝H08MnMo A CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100?150C。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600?650 C回火。电渣焊 900?930 C正火，600?650 C回火 3. Q345与Q390焊接性有何差异？ Q345焊接工艺是否适用于 Q390焊接，为什么？答：Q345与Q390都属 于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345,从而使Q390的碳当量大于 Q345,所以Q390 的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345,其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于 Q390的焊接， 因为Q390的碳当量较大，一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。 4. 低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？答：选择原 则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。由于一般不进行焊后热处理，要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。中碳调质钢，根据焊缝受力条件，性能要求及焊后热处理情况进行选择焊接材料，对于焊后需要进行处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。 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。（P81）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：①要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一自回火” 作用，以防止冷裂纹的产生；② 要求在800~500C之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。此外，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?500C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，包括层间温度，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。 6. 低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热影响区脆化机制是否相同？为什么低碳钢在调质 状态下焊接可以保证焊接质量，而中碳调质钢一般要求焊后热处理？答：低碳调质钢：在循环作用下， t8/5 继续增加时，低碳钢调质钢发生脆化，原因是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成。中碳调质钢：由
材料焊接性考试重点试题及答案
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
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。
焊接冶金学材料-焊接性课后习题答案 第一章：概述 第二章：焊接性及其实验评定 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？ 答：焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。影响因素：材料因素、设计因素、工艺因素、服役环境。 第三章：合金结构钢 1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？ 答：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、正火钢在该条件下粗晶区的V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效敏感性增大。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Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。 答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣焊900～930℃正火，600～650℃回火
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
焊接 一、思考题 1. 常用的焊接方法有哪些?各有何特点?应用范围如何? 2. 手工电弧焊为什么不能用光焊丝进行焊接?(氧化烧损严重，吸气多)焊条药皮 对保证焊缝质量能起什么作用?（保护、脱氧、合金化） 3. 酸性焊条与碱性焊条的特点和应用场合有何不同? 酸性焊条：熔渣呈酸性；工艺性能好；力学性能差，成本低，生产率高。用于一般结构件。 碱性焊条：熔渣呈碱性；工艺性能差；力学性能好，成本高，生产率低。用于重要结构件。 4. 试比较埋弧焊（质量好，生产率高，用于中等厚度的平直长焊缝的焊接）、CO2 气体保护焊（质量一般，生产率高，成本低。可全方位焊接，可焊薄板，用于焊接低碳钢，低合金结构钢）、氩弧焊（质量最高、成本高，可全方位焊接，可焊薄板，用于有色金属和高合金钢的焊接）电阻焊（质量好，生产率高，可焊薄臂结构或中小件）和钎焊的特点和应用范围（1.钎焊接头组织性能变化少，应力、变形小，光洁美观。 2.可焊接材料范围广，也可焊异种材料。 3.可焊接各种精密、复杂、微型的焊件。钎焊接头强度低，工作温度受到焊 料熔点的限制） 5. 产生焊接应力与变形的主要原因是什么?（不均匀的加热）如何消除或减少焊 接应力和焊接变形?（预热、缓冷、后热，锤击，反变形，退焊，跳焊等）6. 焊接接头由哪几部分组成，（焊缝金属、热影响区）它们对焊接接头的力学性 能有何影响? 1.半熔化区（熔合区）（塑韧性差） 2.过热区（塑韧性差） 3. 正火区（性能好） 4.部分相变区（性能基本不变） 5.再结晶区 7. 何谓焊接热影响区?低碳钢的热影响区组织有何变化?焊后如何消除热影响区 的粗晶和组织不均匀性?（正火） 8. 为什么低碳钢有良好的可焊性?（含碳量低，塑韧性好，不易开裂；不易产生 气孔）易淬火钢的可焊性为什么较差?（淬火马氏体的脆性大，易裂） 9. 铸铁的焊接特点如何?（易白口、易开裂、易流失）
第二章：焊接性及其实验评定 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？ 答：焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能 力。影响因素：材料因素、设计因素、工艺因素、服役环境。 第三章：合金结构钢 1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？ 答：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、正火钢在该条件下粗晶区的V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效敏感性增大。 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Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。 答:Q345 钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4 ％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控 制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具 有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345 刚中加入V、Nb 达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200℃以上的热影响 区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h 退火处理，韧性大 幅提高，热应变脆化倾向明显减小。； 焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5 系列。埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA. 电渣焊：焊剂HJ431、HJ360 焊丝H08MnMoA 。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5 系列。预 热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣焊900～ 930℃正火，600～650℃回火 3.Q345 与Q390焊接性有何差异？Q345焊接工艺是否适用于Q390焊接，为什么？ 答：Q345与Q390都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，从而使Q390的碳当量大于Q345，所以Q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345，其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于Q390的焊接，因为Q390的碳当量较大， 一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。 4. 低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？
《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。
一、焊接性概念 材料在限定的焊接施工条件下，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。（国家标准） 一是结合性能----工艺焊接性材料在焊接加工中是否容易形成接头或产生缺陷 二是使用性能焊接完成的接头在一定使用条件下可靠运行的能 二、研究焊接性的目的 1查明指定材料在指定焊接工艺条件下可能出现的问题 2确定焊接工艺的合理性或材料的改进方向 三、影响焊接性的因素 1材料因素2设计因素3工艺因素4服役环境 四、评定焊接性的原则 一是评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据； 二是评定焊接接头能否满足结构使用性能要求 五、评定焊接接头工艺缺陷的敏感性主要进行抗裂性试验，其中包括热裂纹试验、冷裂纹试验、消除应力裂纹试验和层状撕裂试验。 六、实焊类方法包含：裂纹敏感性试验、焊接接头的力学性能测试、低温脆性试验、断裂韧性试验、高温蠕变及持久强度试验。（较小的焊件直接做试验，较大的实物缩小化） 七、碳当量的间接估测法 定义：可以把钢中合金元素的含量按相当于若干碳含量折算并叠加起来，作为粗略评定钢材冷裂纹倾向的参数指标，即所谓碳当量（CE或Ceq）。 焊接热影响区的淬硬及冷裂纹倾向与钢种的化学成分有密切关系 化学成分间接地评估钢材冷裂纹的敏感性。 将钢中各种合金元素折算成碳的含量。 钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。 以Ceq值的大小估价冷裂纹倾向的大小，认为Ceq值越小，钢材的焊接性能越好。缺点： 1碳当量公式没有考虑元素之间的交互作用 2没有考虑板厚、结构拘束度、焊接工艺、含氢量等因素的影响。 3用碳当量评价焊接性是比较粗略的，使用时应注意条件。 所以，碳当量法只能用于对钢材焊接性的初步分析 1）使用国际焊接学会（IIW） 推荐的碳当量公式时，对于板厚δ＜20mm的钢材 CE＜0.4%焊接性良好，焊前不需要预热； CE＝0.4%-0.6%，尤其是CE>0.5%时，焊接性差，钢材易淬硬，表焊接性已变差，焊接时需预热才能防止裂纹，随板厚增大预热温度要相应提高。 2)日本工业标准（JIS）的碳当量公式时 当钢板厚度δ＜25mm和采用焊条电弧焊时（焊接热输入为17kJ/cm），对于不同强度级别的钢材规定了不产生裂纹的碳当量界限和相应的预热措施 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。
材料的焊接性试验方案 1、在确认了材料的可焊性后，为验证拟订的焊接工艺的可靠性，应进行焊接性试验。 2、焊条、焊丝、焊剂和保护气体的型号或成分改变时，应做焊接工艺试验。但仅是制造厂牌号改变时，不需要再做焊接性试验。 3、自动焊或半自动焊，坡口型式的重量改变，需要进行焊接性试验。 4、对于手工焊接坡口型式的改变，如能保证接头的良好熔合，可以不做新的焊接性试验。 5、焊接性试验所使用的母材及焊接材料应与工程上使用的相同。 6、试验中所取的焊接位置应包含现场作业中所有的焊接位置。 7、焊接性试验每次最少需要做两个试验管接头或板接头，两组接头的试验结果全部合格时，试判定为合格。 8、试件焊完后，应按试验规定程序进行外观检查及无损探伤。 9、当设计文件及专用技术条件无规定时，焊接接头的机械性能试验、试件的截取、加工及试验方法按《焊缝金属及焊接接头机械性能试验》（JB303-62）规定进行。 10、所有板、管接头的焊接性试验均应做拉伸及冷弯试验。 11、根据设计要求，做常温冲击或低温冲击试验，或不做冲击试验。 12、当设计厚度小于20㎜时，冷弯试验应做面弯及背弯试验。 13、当设计厚度大于或等于20㎜时，冷弯试验只做侧弯试验。 14、每个焊接位置试样数量：拉伸试验（2个），面弯试验（2个），背弯试验（2个），侧弯试验（2个），冲击试验（9个）（焊缝、熔合线、热影响区各3个）。 15、机械性能试验的合格标准规定如下： 16、拉伸试验：接头的强度不得低于母材强度的最低保证值。 17、冷弯试验：见下表： 焊接方法 钢材种类弯曲直 径 支座间距弯曲角度碳素钢抗拉＜442α 4.2α180°
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。
1什么叫焊接性？其影响因素有哪些？ 答：焊接性是指同质或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力 影响因素：影响焊接性的四大因素是材料，设计，工艺及服役环境。 2焊接性直接试验方法有哪些？间接试验方法有哪些？ 答：直接实验方法：焊接冷裂纹实验方法，焊接热裂纹实验方法，焊接消除应力裂纹实验方法，层状撕裂实验方法。 间接实验方法：碳当量法，焊接冷裂纹敏感指数法，热裂纹敏感性指数法，消除应力裂纹敏感性指数法，层状撕裂敏感性指数法，焊接热影响区最高硬度法。 3如何利用插销试验来确定某种低合金高强钢所需要的预热温度？ 答：按插销试验方法的要求制备若干试样，设置一系列温度梯度的预热温度，按选定的焊接方法和严格控制的工艺参数，在底板上熔敷一层堆焊道，焊道中心线通过试棒的中心，其熔深应使缺口尖端位于热影响区的粗晶区，焊道长度约为100~150mm，焊前预热时，应在高于预热温度50~70度时加载，载荷保持至少24h才可卸载，用金相或氧化等方法检测缺口根部是否存在断裂，经多次改变载荷，可求出在试验条件下不出现断裂的临界应力σcr,满足σcr>σs条件所对应的最低温度及即为所需预热温度 Q345（16Mn）与Q390（15MnTi）的强化机制有何不同？二者过热区的脆化机制有何不同？焊接线能量的影响有何不同？ 答：1 Q345（16Mn）属于热轧钢，是在Wc<0.2%的基础上通过Mn.Si等合金元素的固溶强化作用来保证钢的强度，Q390（15MnTi）属于正火钢，是在Q345基础上加入一些沉淀强化的合金元素如V.Ti等强碳化物，氮化物形成元素以达到沉淀强化和细化晶粒的作用来达到良好的综合性能2 Q345过热区的脆化主要是由于晶粒长大，出现魏氏组织而降低韧性，或粗晶区中马氏体组织所占的比例增大而降低韧性，Q390是由于出现粗大晶粒及上贝氏体，M-A组元等，导致粗晶区韧性降低3对于Q345，线能量太大出现粗晶脆化，太小出现组织脆化，焊接线能量要适中，因Q345含碳量很小，故焊接线能量的选择可适当放宽，可用较小的线能量，对于Q390，为了避免焊接中由于沉淀析出相的溶入以及晶粒过热引起的热影响区脆化，焊接线能量应偏小一些 3中碳调质钢在调质态焊接与在退火态焊接的工艺方案有哪些差别？ 答：1退火态焊接的主要问题是裂纹问题，调质态为防止焊接裂纹和避免热影响软化及HAZ 的脆化，硬化2退火态焊接HAZ和焊缝区的性能通过焊后的调质处理来保证，调质态后不调质处理，HAZ和焊缝区的性能通过焊接工艺及焊材保证3退火态焊接时，焊接方法的选择几乎没有限制，常用焊接方法都能采用，调质态焊接时为减少HAZ的软化，应采用热量集中，能量密度高的方法，焊接热输入越小越好4选择焊接材料时，退火除要求保证不产生冷裂纹外，还要求焊缝金属的调质处理规范应与母材一致，主要合金组成应当与母材相似，对引起焊缝热裂纹倾向和促使金属脆化的元素应加以严格控制，而调质态焊缝金属可与母材有区别，可采用塑韧性较好的奥氏体铬钢焊条或镍或镍基焊条5退火态可采用较高的预热温度和层间温度，焊后及时进行中间热处理，调质态为消除热影响区的淬硬组织和防止延迟裂纹的产生，必须适当采用预热。层间温度控制，中间热处理焊后及时进行回火处理，以上温度应比母材淬火后的回火温度至少低50度 4通过本章学习，归纳在确定钢材是否需要焊后热处理以及确定焊后热处理温度时，应考虑哪些问题？ 答：1焊后回火温度不要超过母材原来的回火温度，以免影响母材性能2对于有回火脆性的材料，要避开出现回火脆性的区间3为保证材料的强度性能，焊后热处理温度必须比母材回火温度低4若焊后不得及时进行热处理，应进行保温或中间热处理