《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
金属材料的焊接性
一、焊接性的概念
焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括两个方面的内容，其一是接合性能：即在一定焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性；其二是指使用性能：即在一定焊接工艺条件下，一定金属的焊接接头对使用要求的适应性。
金属的焊接是一个复杂的物理和化学变化、反应的过程。在焊接过程中焊接接头几乎出现所有的冶金现象，如熔化、结晶、蒸发、金属反应、熔渣与金属的反应、固态相变等；此外焊缝和热影响区各不同位置，由于加热、冷却、相变都是不均匀的。这样就会造成很大的内应力和集中应力，甚至可以导致各种类型的裂纹或形成焊接接头的其它缺陷。
一般低碳钢焊接，不需要复杂的工艺措施就能获得良好的焊接质量，因而说低碳钢的焊接性良好。但如果用同样的工艺焊接铸铁，则会出现裂纹、断裂等严重缺陷，得不到完好的焊接接头。从这个意义上讲，铸铁的焊接性能差。但是，在焊接铸铁时，如果使用适当的气焊丝和气焊熔剂(焊接材料)并采取相适应的焊接工艺，如高温预热、缓冷、锤击等工艺措施，就能获得满意的焊接接头。由此可见，金属材料的焊接性不仅与母材本身的化学成分及性能有关，而且还与焊接材料、焊接工艺措施有关。
金属材料的焊接性包括接合、使用两方面的性能。有时，完整的无缺陷的焊接接头并不一定具备满足要求的使用性能。例如，镍钼不锈钢的焊接，比较容易获得接合性能良好的焊接接头，但如果焊接方法和工艺措旋不合适，则焊缝金属和焊接热影响区的抗腐蚀性就有可能达不到使用性能的要求，造成使用上的不合格。
总之，影响焊接性的因素包括：
(一)母材、焊接材料母材和焊接材料(如气焊丝、气焊熔剂等)，它们直接影响焊接性，所以正确选用母材是保证焊接性良好的重要基础。
(二)焊接工艺
对同一母材采用不同的工艺方法和措施，所表现的焊接性就不同。例如，钛合金对氧、氮、氢极为敏感，用气焊和手工电弧焊很难实现焊接，而用氩弧焊或等离子孤焊则可以取得满意的效果。气焊时，采取不同的焊接方法，控制火焰性质、火焰能率等，有利于改善金属的接合性能。合理的工艺措施对于防止焊接接头缺陷和提高使用性能，有着重要的作用。焊接工艺措施包括焊前预热和焊后缓冷等，它可以防止焊接热影响区淬硬变脆，降低焊接应力，避免冷裂纹的产生。合理地安排焊接顺序，也能够减小焊接应力和焊接变形。
焊接冶金学—材料焊接性复习总结
1 第2章 焊接性及其试验评定
2.1焊接性及其影响因素
2.1.1焊接性概念
概念：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。
工艺焊接性：结合性能，就是一定的材料在给定的焊接工艺条件下对形成焊接缺陷的敏感性。
使用焊接性：使用性能，指一定的材料在规定的焊接工艺条件下所形成的焊接接头适应使用要求的能力。
2.1.2影响焊接性的因素
影响因素：
材料因素、设计因素、工艺因素、服役因素
2.2焊接性试验的内容
2.2.1焊接性试验的内容
（1）焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力 （2）焊缝及热影响区抵抗产生冷裂纹的能力 （3）焊接接头抗脆性断裂的能力 （4）焊接接头的使用性能
2.3焊接性的评定及试验方法
2.3.1焊接性的间接评定
（1）碳当量法 （2）焊接冷裂纹敏感指数法 （3）热裂纹敏感性指数法 （4）消除应力裂纹敏感性指数法
（5）层状撕裂敏感性指数法 （6）焊接热影响区最高硬度法
2.3.2焊接性的直接试验方法
（1）焊接冷裂纹试验方法 （2）焊接热裂纹试验方法 （3）焊接消除应力裂纹试验方法 （4）层状撕裂试验方法
第3章 合金结构钢的焊接
3.2热轧及正火钢的焊接
3.2.2热轧及正火钢的焊接性
（1）冷裂纹及影响因素
a.淬硬倾向与冷裂倾向的关系
热轧钢含c量不高，但含有少量的合金元素，这类钢的淬硬倾向比低碳钢的淬硬倾向大，并且随着钢材强度级别的提高淬硬倾向逐渐增大。
正火钢的强度级别较高，合金元素含量较多，高温转变区较稳定，焊接冷却下来很易得到贝氏体和马氏体。因此，其冷裂纹倾向随着强度级别的提高而增大。
b.碳当量与冷裂纹倾向的关系
热轧钢碳当量都比较低，除环境温度很低或钢板厚度很大，一般情况下其裂纹倾向都不大。当正火钢碳当量不超过0.5％时，淬硬倾向比热轧钢大，但不算严重，焊接性尚可。但对于厚板往往需要进行预热。当碳当量大于0.5％时钢的淬硬倾向和冷裂倾向逐渐增加。
《材料焊接性》试卷 第1页（共2页） 河南理工大学 2007-2008 学年第 Ⅰ 学期
《材料焊接性》试卷（D卷）
考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 %
复查总分 总复查人
（本题 15 分）一、名词解释
1、工艺焊接性：
2、低碳调质钢
3、应力腐蚀开裂
4、σ脆化
5、白口铸铁
（本题 15分）二、填空
1、合金结构钢包括：_____________， ___________________。
2、焊接性评定方法可以分为：_________________， ___________________，______________。
3、低合金钢热影响区中显微组织主要有_____________， _______________，______________，珠光体。
4、石墨铸铁中石墨的形貌有_______________， ___________________，______________，球状。
5、铝合金焊接中产生气孔的氢来源有 ___________________，____________________。
6、铜合金焊接中气孔可以分为___________________，____________________。 （本题 70 分）三、简答
1、 低合金钢焊接中焊缝热裂纹的产生原因，分析低碳高Mn热轧钢焊接时焊缝的热裂倾向。
2、 热轧及正火钢热应变的脆化的原因及氮的作用。
3、 低碳调质钢的淬硬和冷裂倾向，说明原因。
4、 无Ni低温钢焊接性分析中应注意的问题。
总 分 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十
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