中碳调质钢的焊接工艺

焊接技术培训试题及答案一、单项选择（请将正确的选项填入括号内.每题1分，满分65分）1.将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺称为（A）。

A、退火B、回火C、淬火2.氧气瓶应留有余压（B）MPa oA、0.05-0.06B、0.1-0.3C、0.5-0.6D、0.3-0.43.气焊过程中，焊丝与焊件表面的倾斜角一般是（B）。

A、10°〜20°B、30°〜40°C、50°〜60°D、70°〜80°4.酸性焊条的烘干温度一般为（A）oA、80〜150PB、100〜200PC、300〜400TD、400〜500C5.表示焊缝横截剖面形状的符号是（A）。

A、基本符号B、辅助符号C、补充符号D、尺寸符号6.低碳钢焊接广泛采用（D）oA、超声波焊B、激光焊C、电子束焊D、手工电弧焊7.焊条就是涂有药皮的供（B）用的熔化电极。

A、气焊B、手弧焊C、埋孤焊D、C02气体保护焊8.正火钢的（A）性能比退火钢高。

A、塑性、韧性B、强度、硬度C、强度、塑性D、硬度、塑性9.焊接电缆的常用长度不超过（A）oA、50米B、40米C、30米D、20米10.焊接是采用（D）方法，使焊件达到原子结合的一种加工方法。

A、加热B、加压C、加热或加压，或两者并用，并且用（或不用）填充材料11.焊接设备三相电源线路应由谁进行联接（D）。

A、电焊工B、班组长C、安全员D、电工12.焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能及时逸出而残留下来所形成的空穴称为（C）oA、夹渣B、未焊透C、气孔D、凹坑13.当选择焊接材料合适时，（D）的方法是手弧焊。

A、只可以进行水平位置焊接B、不可能进行空间平、立、横、仰及全位置焊接C、不可进行空间平、立、横、仰及全位置焊接D、可进行空间平、立、横、仰及全位置焊接14.用碱性焊条焊接时，因在焊条药皮中含有的（C）物质放出有毒气体，所以比酸性焊条焊接时对工人健康的危害大。

42CrMo焊接工艺1 42CrMo钢焊接性能分析42CrMo钢系中碳调质高强钢，钢的Ceq值高达 0.893%，可焊性较差。

由于母材金属中含碳量高，在焊接过程中，母材金属的一部分要熔化到焊缝金属中去，致使焊层金属含碳量增高，焊缝凝固结晶时，结晶温度区间大，偏析倾向也较大，加之含硫杂质和气孔的影响，容易在焊层金属中引起热裂纹。

特别是在收尾处，裂纹更为敏感。

热裂纹的特征是裂纹垂直于焊缝鱼鳞状波纹，呈现不明显的锯齿形，但也有沿焊缝金属与基体金属交界处发展产生。

为防止产生热裂纹，要求采用低碳钢焊丝，一般焊丝中含碳量在0.15%以下。

42CrMo钢淬硬倾向性大，母材金属热影响区容易产生低塑性的淬硬组织，Ms点又低，因而在淬火区产生大量脆硬的马氏体，导致严重脆化，工件愈厚，则淬硬倾向愈大。

该焊件刚性大，若焊条或焊接工艺选用不当，在焊件冷却至300℃以下时，容易沿热影响区的淬硬区产生冷裂纹。

42CrMo钢的焊接冷裂纹一般是在焊后冷却过程中，在Ms点附近或200～300℃的温度区间产生的。

冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应焊接热影响区或有物理化学不均匀的氢聚集的局部地带。

冷裂纹有时焊后立即出现，有时经过一段时间才出现。

而延迟裂纹的危害性更为严重，实践证明，钢种的淬硬倾向、焊接接头的氢含量及其分布，以及焊接接头的拘束应力状态是产生延迟裂纹的三大主要因素。

焊接接头的淬硬倾向主要取决于钢种的化学成分，其次是结构形式，焊接工艺和冷却条件等。

可以采取焊后后热和缓冷等办法来调整冷却时间。

适当延长临界冷却时间C′f ，可降低钢的淬硬倾向。

2焊接工艺2.1 焊接材料的选择高强钢焊接接头的含氢量越高，则裂纹倾向越大。

当局部地区的含氢量达到某一临界值时，开始出现裂纹；之后随含氢量的增加，裂纹尺寸和数量也在不断增加。

产生延迟裂纹时的临界含氢量与预热温度、刚度条件以及冷却条件等有关。

焊接时，焊接材料中的水分，焊件坡口表面的油污、铁锈、以及空气湿度等都是焊缝金属中富氢的主要原因。

含碳量较高的中碳钢焊接工艺45#钢（含碳量为0.42～0.5%）是一种优质碳素结构钢，可进行各种热处理，它不仅可以做结构件，还可以做工具。

多年来，这一钢种虽然已累积有丰富的生产与应用的经验，但在生产实际中，仍会出现许多使用不当之处，使得生产工作不能顺利进行。

本文从含碳量较高的45#在焊接施工过程中出现的问题以及具体的解决方案这方面来详细论述一下其焊接工艺。

标签：45#钢;含碳量;焊接工艺1、中碳钢焊接特点中碳钢一般是指含碳量在0.25～0.60%左右的碳钢。

中碳鋼手工电弧焊接的主要特点如下：1.1母材近缝区容易产生低塑性的淬硬组织。

含碳量越高，板壁厚，这种淬硬倾向也越大。

焊件刚度较大，冷却速度较快和焊条选用不当时，容易产生冷裂纹。

1.2由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例为30%左右，所以焊缝的含碳量较高，其结果是焊缝金属容易产生热裂纹和冷裂纹。

高强度中碳调质钢，具有一定的塑性、韧性和强度，切削性良好，调质处理后有很好的综合力学性能，淬透性较差，容易产生裂纹，焊接性能不高，焊接之前需要很好预热，焊后需要热处理。

2、45#钢焊接实例2.1焊接问题的出现善水船务5200HP拖轮项目用甲板机械项目中，图纸要求卷筒轴套材质为45#钢锻件，而与轴套焊接的面板材质为Q235B钢板。

鉴于以前焊接同类构件的经验数据，以及甲板机械焊接工艺评定指导书的要求，此次施工仍采用二氧化碳气体保护焊方式焊接，焊丝为YHT-51B药芯焊丝。

但是焊后发现在焊缝存在大量裂纹，且裂纹集中在焊缝与45#钢母材上，而不是焊缝自身出现裂纹，这就使我们不得不把注意力集中在了材质为45#钢的轴套锻件上了。

2.2焊接问题的研究及解决方法的试验经查阅相关资料，了解到国标规定，45#钢含碳量为0.42～0.5%。

因此我们与锻件供货厂家联系，要求其提供轴套锻件的具体含碳量，厂家给出的结论是含碳量0.48%，超过了45#钢0.45%的平均含碳量，但是也在合理的范围内，属合格产品。

低碳调质钢的焊接性---资料来源<焊接工艺500问>碳的质量分数不超过％，加入适量的合金元素Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu ,通过奥氏体化—淬火—回火热处置的钢称为低碳调质钢，经常使用牌号有WCF60、6二、HQ70A、HQ70B、15MnMoVN、15MnMoVNRE和14MnMoNbB等。

低碳调质钢具有高的屈服点(490-980MPa)、良好的塑性、韧性、耐磨、及耐侵蚀性。

低碳调质钢由于含碳量不高，虽含有必然量的合金元素，但焊接性较好，要紧特点是：在焊接热阻碍区、专门是焊接热阻碍区的粗晶区有必然的冷裂偏向并有韧性下降的现象；在焊接热阻碍区受热时未完全奥氏体化的区域，和受热时其最高温度低于Ac一、高于钢调质处置的回火温度的那个区域有软化或脆化的偏向。

经常使用的各类熔焊方式,都能够适用焊接低碳调质钢。

(1)焊前预热—当板厚较小或接头拘谨度也较小时,焊前可不进行预热。

15MnMoVN、14MnMoNbB钢。

当板厚小于13mm 时，通常采纳不预热施焊。

随着板厚的增加，为了避免产生冷裂纹，必需进行预热，可是必需严格操纵预热温度，因为太高的预热温度会使热阻碍区的冷却速度过于缓慢,使热阻碍区强度下降，韧性变坏。

低碳调质钢的最低预热温度焊件厚度15MnMoVN 14MnMoNbB<13 不预热不预热13-16 50-100 100-15016-19 100-150 150-20019-22 100-150 150-20022-25 150-200 200-25025-35 150-200 200-250许诺的最高预热温度与表中最低值相较,不得大于65C。

假设有可能，可采纳低温预热加后热或不预热，只采纳后热的方式来避免低碳调质钢产生冷裂纹，能够减轻或排除太高的预热温度对热阻碍区韧性的损害。

(2)焊接材料—为避免产生冷裂纹,因此必需严格操纵焊接材料的含氢量,要求所利用的焊条必需是低氢型或超低氢型的,焊前应严格按规定进行烘干、贮存。

中碳调质钢焊接中的问题及工艺措施史献营【摘要】Analyze the defects in welding of medium carbon quenched and tempered steel and its causes,as well as measures to deal with it.It also tells the effects of preheating before welding and heat treatment after welding,and the prin-ciple on how to choose material in welding.It summarizes the main point of medium carbon quenched and tempered steel welding,whose quality is enhanced effeciently.%介绍了中碳调质钢焊接中容易产生的缺陷及产生缺陷的原因，焊接前需要注意的事项，焊接中应该采取的工艺措施及选择适合的焊接方法。

阐述了中碳调质钢焊前预热和焊后热处理的作用与焊接材料的选择原则，对中碳调质钢焊接要点进行了概括与总结，有效提高了中碳调质钢的焊接质量。

【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】3页(P130-132)【关键词】焊接;预热;调质;结晶;裂纹;组织;软化【作者】史献营【作者单位】中航工业沈阳发动机设计研究所，辽宁沈阳 110015【正文语种】中文【中图分类】P755.1中碳调质钢由于具有较好的综合力学性能而获得广泛应用，大量应用于航天、航空、船舶、兵器和机械等行业的重要零件。

很多零件采用了焊接结构，其焊缝质量是影响零件质量的关键，而影响中碳调质钢焊缝质量的缺陷是焊接裂纹与热影响区的脆化和软化；因此，中碳调质钢焊接中控制裂纹的产生、脆化和软化组织的出现，是提高焊接质量的核心问题。

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,证明焊接接头的韧性就越差,综合机械性能也就越差,容易出现脆化,断裂等危害;合理的焊接工艺条件就是减少这种硬度值的差异,保证焊接接头的使用性能;碳当量增大时,热影响区淬硬倾向随之提高,但并非始终保持线性关系;三合金结构钢的焊接低碳调质钢的焊接性分析低碳调质钢主要是作为高强度的焊接结构用钢,因此含碳量限制的较低,在合金成分的设计上考虑了焊接性的要求;低碳调质钢碳的质量分数不超过%,焊接性能远优于中碳调质钢;由于这类钢的焊接热影响区是低碳马氏体,马氏体转变温度Ms较高,所形成的马氏体具有“自回火”特性,使得焊接冷裂纹倾向比中碳调质钢小;低碳调质钢热影响区获得细小的低碳马氏体ML组织或下贝氏体B组织时,韧性良好,而韧性最佳的组织为ML与低温转变贝氏体组织B的混合组织下贝氏体的板条间结晶位相差较大,有效晶粒直径取决于板条宽度,比较微细,韧性良好,当ML与BL混合生成时,原奥氏体晶粒被先析出的B有效地分割,促使ML有更多的形核位置,且限制了ML的生长,因此ML+B混合组织有效晶粒最为细小; Ni是发展低温钢的一个重要元素;为了提高钢的低温性能,可加入Ni元素,形成含Ni的铁素体低温钢,如钢等在提高Ni的同时,应降低含碳量和严格限制S、P的含量及N、H、O的含量,防止产生时效脆性和回火脆性等;这类钢的热处理条件为正火、正火+回火和淬火+回火等;1在低温钢中由于含碳量和杂质S、P的含量控制的都很严格,所以液化裂纹在这类钢中不是很明显;2另一个问题是回火脆性,要控制焊后回火温度和冷却速度;低温钢焊接的工艺特点：除要防止出现裂纹外,关键是要保证焊缝和热影响区的低温韧性,这是制定低温钢焊接工艺的一个根本出发点;9Ni钢具有优良的低温韧性但用与9Ni钢相似的铁素体焊材时所得焊缝的韧性很差;这除了与铸态焊缝组织有关外,主要与焊缝中的含氧量有很大的关系;与9Ni钢同质的11Ni铁素体焊材,只有在钨极氩弧焊时才能获得良好的低温韧性;因为此时能使焊缝金属中氧的质量分数降低到与母材相同的%以下;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：分析Q345钢的焊接性特点,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％,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℃回火二：Q345与Q390的焊接性有何差异Q345的焊接工艺是否适用于Q390的焊接,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的热输入较宽,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;三：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;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％时不应提高冷速,Wc％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;8同一牌号的中碳调质钢分别在调质状态和退火状态进行焊接时焊接工艺有什么差别为什么中碳调质钢一般不在退火的状态下进行焊接在调质状态下焊接：若为消除热影响区的淬硬区的淬硬组织和防止延迟裂纹产生,必须适当采用预热,层间温度控制,中间热处理,并焊后及时进行回火处理,若为减少热影响的软化,应采用热量集中,能量密度越大的方法越有利,而且焊接热输入越小越好;在退火状态下焊接：常用焊接方法均可,选择材料时,焊缝金属的调质处理规范应与母材的一致,主要合金也要与母材一致,在焊后调质的情况下,可采用很高的预热温度和层间温度以保证调质前不出现裂纹; 因为中碳调质钢淬透性、淬硬性大,在退火状态下焊接处理不当易产生延迟裂纹,一般要进行复杂的焊接工艺,采取预热、后热、回火及焊后热处理等辅助工艺才能保证接头使用性能;9. 低温钢用于-40度和常温下使用时在焊接工艺和材料上选择是否有所差别为什么答：低温钢为了保证焊接接头的低温脆化及热裂纹产生要求材料含杂质元素少,选择合适的焊材控制焊缝成分和组织形成细小的针状铁素体和少量合金碳化物,可保证低温下有一定的AK要求; 对其低温下的焊接工艺选择采用SMAW时用小的线能量焊接防止热影响区过热,产生WF 和粗大M,采用快速多道焊减少焊道过热;采用SAW时,可用振动电弧焊法防止生成柱状晶;10、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;11、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：由于含碳高合金元素也多,有相当大淬硬倾向,马氏体转变温度低,无自回火过程,因而在焊接热影响区易产生大量M组织大致脆化;低碳调质钢一般才用中、低热量对母材的作用而中碳钢打热量输入焊接在焊后进行及时的热处理能获得最佳性能焊接接头.12、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why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;第四章不锈钢及耐热钢的焊接不锈钢：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;※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;7、晶间腐蚀：在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象;8、贫铬机理：过饱和固溶的碳向晶粒边界扩散;与边界附近的铬形成铬的碳化物CR23C16或Fe、Cr C6并在晶界析出,由于碳比铬扩散的快的多,铬来不及从晶内补充到晶界附近,以至于邻近晶界的晶粒周边层Cr的质量分数低于12%,即所谓“贫铬”现象奥氏体钢产生热裂纹的原因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;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;选择焊接材料注意问题：1、应坚持“适用性原则”;2、根据所选各焊接材料的具体成分来确定是否适用;3、考虑具体应用的焊接方法和工艺参数可能造成的熔合比大小;4、根据技术条件规定的全面焊接性要求来确定合金化程度5、不仅要重视焊缝金属合金系统,而且要注意具体合金成分在该合金系统中的作用；不仅考虑使用性能的要求,要考虑防止焊接缺陷的工艺焊接性要求;焊接工艺要点：134页1、合理选择焊接方法2、控制焊接参数3、接头设计合理性应给予足够的重视4、尽可能控制焊接工艺的稳定以保证焊缝金属成分稳定5、控制焊缝成形6、防止工件表面污染马氏体不锈钢焊前热处理和焊后热处理的特点：答：采用同质焊缝焊接马氏体不锈钢时,为防止接头形成冷裂纹,易采取预热措施;预热温度的选择与材料的厚度,填充金属的种类,焊接方法和接头的拘束度有关,其中与碳含量关系最大;马氏体不锈钢预热温度不宜过高,否者使奥氏体晶粒粗大,并且随冷却温度降低,还会形成粗大铁素体加晶界碳化物组织,使焊接接头塑性和强度均有所下降;焊后热处理的目的是降低焊缝和热影响区的硬度,改善其塑性和韧性,同时减少焊接残余应力; 焊后热处理必须严格限制焊件的温度,焊件焊后不可随意从焊接温度直接升温进行回火热处理;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;5. 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的负偏析显着减少,更有利于提高耐点蚀性能;6. 铁素体不锈钢焊接中容易出现什么问题焊条电弧焊和气体保护焊时如何选择焊接材料在焊接工艺上有什么特点答：易出现问题：{1}焊接接头的晶间腐蚀；{2}焊接接头的脆化①高温脆性②σ相脆化③475℃脆化; SMAW要求耐蚀性：选用同质的铁素体焊条和焊丝；要求抗氧化和要求提高焊缝塑性：选用A焊条和焊丝; CO2气保焊选用专用焊丝H08Cr20Ni15VNAl; 焊接工艺特点：{1}采用小的q/v,焊后快冷——控制晶粒长大；{2}采用预热措施,T℃<=300℃——接头保持一定ak；{3}焊后热处理,严格控制工艺——消除贫Cr区;{4}最大限度降低母材和焊缝杂质——防止475℃脆性产生；{5}根据使用性能要求不同,采用不同焊材和工艺方法;9. 双相不锈钢的成分和性能特点,与一般A不锈钢相比双相不锈钢的焊接性有何不同在焊接工艺上有什么特点答：双相不锈钢是在固溶体中F和A相各占一半,一般较少相的含量至少也要达到30%的不锈钢;这类钢综合了A不锈钢和F不锈钢的优点,具有良好的韧性、强度及优良的耐氧化物应力腐蚀性能; 与一般A不锈钢相比：{1}其凝固模式以F模式进行；{2}焊接接头具有优良的耐蚀性,耐氯化物SCC性能,耐晶间腐蚀性能,但抗H2S的SCC性能较差;{3}焊接接头的脆化是由于Cr的氮化物析出导致；{4}双相钢在一般情况下很少有冷裂纹,也不会产生热裂纹; 焊接工艺特点：{1}焊接材料应根据“适用性原则”,不同类型的双向钢所用焊材不能任意互换,可采取“适量”超合金化焊接材料；{2}控制焊接工艺参数,避免产生过热现象,可适当缓冷,以获得理想的δ/γ相比例；{3}A不锈钢的焊接注意点同样适合双相钢的焊接;10、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;11、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{<%}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;12、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：{1}高温脆性：在900~1000℃急冷至室温,焊接接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℃脆性适当降低含Cr量,有利于减轻脆化,若出现475℃脆化通过焊后热处理来消除;。

碳钢的焊接性及焊接工艺来源：本站编辑发布日期：2010-8-21 阅读次数：149 次碳钢又称为碳素钢，是钢材中产量最多、应用最广的材料。

一、低碳钢的焊接（1）焊接性分析①低碳钢因含碳及其他合金元素少，塑性、韧性好，一般无淬硬倾向，不易产生焊接裂纹等缺陷，焊接性能优良。

②焊接低碳钢，一般不需要采取预热和焊后热处理等特殊工艺措施。

③手工电弧焊焊接低碳钢时可适合全位置焊接，且焊接工艺和操作技术比较简单，容易掌握。

④不需要选用特殊和复杂的设备，对焊接电源无特殊要求，一般交流、直流弧焊机都可焊接。

（2）焊接材料熔化焊时用的焊接材料可以根据等强度的原则选用，也就是使焊缝的强度等于或接近于母材的强度。

（3）焊接工艺要点如果母材和焊接材料合格，这种钢焊接时一般不需要预热、保持层间温度和后热处理，也能获得优良的焊接接头。

只有在下列情况下才能采取相应的措施：1、在低温环境下焊接厚件时，应预热焊件，防止产生冷裂纹；2、厚度超过50mm的焊件，应进行焊后热处理以消除应力；3、电渣焊焊件焊后应正火以细化HAZ晶粒。

二、中碳钢的焊接中碳钢主要是在铸、锻毛坯的组合件以及补焊工作中应用。

（1）焊接性1、热影响区易产生低塑性的淬硬组织，含碳量越高，板厚越大，焊件刚性越大，焊条选用不当时，容易产生冷裂纹。

2、焊缝金属易产生热裂纹。

3、焊缝区易产生气孔。

4、焊前经调质处理的中碳钢，焊后在热影响区会出现回火软化区，从而影响到焊接接头的使用性能。

（2）焊接材料中碳钢主要采用手弧焊和气焊。

手弧焊时最好采用低氢焊条，因为低氢焊条扩散氢含量少、具有一定的脱硫能力，熔敷金属塑韧性良好，抗冷裂、热裂的能力都高。

如果允许焊缝与母材不等强，可以采用强度级别低的焊条。

当焊件不允许预热时，可以采用奥氏体不锈钢焊条，因为它塑性好可以避免裂纹。

（3）焊接工艺要点1、焊接坡口尽量开成U形，以减少焊件熔入量。

2、焊前预热，预热温度一般在150-250℃。

当含碳量高、板厚度大或结构刚性大时，预热温度可提高到250-400℃，局部预热的加热范围为焊缝两侧50～200mm左右。