材料焊接性课后答案

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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。

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

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。

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。

比较Q345、T-1钢、2.25Cr-Mo和30MnSiA的冷裂、热裂和消除应裂纹的倾向. 答:1、冷裂纹的倾向:Q345为热扎钢其碳含量与碳当量较底,淬硬倾向不大,因此冷裂纹敏感倾向较底。T-1钢为低碳调质钢,加入了多种提高淬透性的合金元素,保证强度、韧性好的低碳自回火M和部分下B的混合组织减缓冷裂倾向,2.25Cr-1Mo为珠光体耐热钢,其中Cr、Mo能显著提高淬硬性,控制Cr、Mo的含量能减缓冷裂倾向,2.25-1Mo冷裂倾向相对敏感。30CrMnSiA为中碳调质钢,其母材含量相对高,淬硬性大,由于M中C含量高,有很大的过饱和度,点阵畸变更严重,因而冷裂倾向更大。2、热裂倾向Q345含碳相对低,而Mn含量高,钢的Wmn/Ws能达到要求,具有较好的抗热裂性能,热裂倾向较小。T-1钢含C低但含Mn较高且S、P的控制严格因此热裂倾小。30CrMnSiA含碳量及合金元素含量高,焊缝凝固结晶时,固-液相温度区间大,结晶偏析严重,焊接时易产生洁净裂纹,热裂倾向较大。3、消除应力裂纹倾向:钢中Cr、Mo元素及含量对SR产生影响大,Q345钢中不含Cr、Mo,因此SR倾向小。T-1钢令Cr、Mo但含量都小于1%,对于SR 有一定的敏感性;SR倾向峡谷年队较大,2.25Cr-Mo其中Cr、Mo含量相对都较高,SR倾向较大。

珠光体耐热钢的焊接性特点与低碳调质钢有什么不同?珠光体耐热钢选用焊接材料的原则与强度用钢有什么不同?为什么?答:珠光体耐热钢和低碳调质钢都存在冷裂纹,热影响区硬化脆化以及热处理或高温长期使用中的再热裂纹,但是低碳调质钢中对于高镍低锰类型的刚有一定的热裂纹倾向,而珠光体耐热钢当材料选择不当时才可能常产生热裂纹。珠光体耐热钢在选择材料上不仅有一定的强度还要考虑接头在高温下使用的原则,特别还要注意焊接材料的干燥性,因为珠光体耐热钢是在高温下使用有一定的强度要求。

不锈钢焊接时,为什么要控制焊缝中的含碳量?如何控制焊缝中的含碳量?答:焊缝中的含碳量易形成脆硬的淬火组织,降低焊缝的韧性,提高冷裂纹敏感性。碳容易和晶界附近的Cr结合形成Cr的碳化物Cr23C6,并在晶界析出,造成“贫Cr”现象,从而造成晶间腐蚀。选择含碳量低的焊条和母材,在焊条中加入Ti,Zr,Nb,V等强碳化物形成元素来降低和控制含氟中的含碳量。

为什么18-8奥氏体不锈钢焊缝中要求含有一定数量的铁素体组织?通过什么途径控制焊缝中的铁素体含量?答:焊缝中的δ相可打乱单一γ相柱状晶的方向性,不致形成连续,另外δ相富碳Cr,又良好的供Cr条件,可减少γ晶粒形成贫Cr层,故常希望焊缝中有4%~12%的δ相。通过控制铁素体化元素的含量,或控制Creq/Nieq的值,来控制焊缝中的铁素体含量。

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型钢的融合区,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连过程依次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C%,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。

简述奥氏体不锈钢产生热裂纹的原因?在母材和焊缝合金成分一定的条件下,焊接时应采取何种措施防止热裂纹?答:产生原因:{1}奥氏体钢的热导率小,线膨胀系数大,在焊接局部加热和冷却条件下,接头在冷却过程中产生较大的拉应力;{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,有利于杂质偏析,而促使形成晶间液膜,显然易于促使产生凝固裂纹;{3}奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂,不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜,一些合金元素因溶解度有限{如Si、Nb},也易形成易溶共晶。防止方法:{1}严格控制有害杂质元素{S、P—可形成易溶液膜};{2}形成双向组织,以FA模式凝固,无热裂倾向;{3}适当调整合金成分:Ni<15%,适当提高铁素体化元素含量,使焊缝δ%提高,从而提高抗裂性;Ni>15%时,加入Mn、W、V、N和微量Zr、Ta、Re{<0.01%}达到细化焊缝、净化晶界作用,以提高抗裂性;{4}选择合适的焊接工艺。

奥氏体钢焊接时为什么常用“超合金化”焊接材料?答:为提高奥氏体钢的耐点蚀性能,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,晶轴中Cr、Mo的负偏析显著减少,更有利于提高耐点蚀性能。