金属焊接性总结
金属材料的焊接性能汇总

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。
从理论上,凡是在熔化状态下相互能形成固熔体或共晶的两种金属或合金,原则上都可以实现焊接,即具有所谓原则焊接性,又叫物理焊接性,然而,这种原则焊接性仅仅为材料实现焊接提供依据,并不等于该材料用任何焊接方法,都能获得满足使用性能要求的优质焊接接头。
金属材料焊接性知识要点(最新整理)

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。
焊接不足的总结与反思报告

焊接不足的总结与反思报告背景介绍焊接是一种常用的金属连接工艺,其应用广泛于各个领域。
然而,在焊接过程中,我们经常会遇到一些问题,例如焊接不牢固、焊缝裂纹、焊缝变形等。
这些问题都源自于焊接不足,因此,我们有必要对这些问题进行总结和反思,以便提高焊接质量和效率。
问题总结1. 焊接不牢固:焊接不牢固是焊接过程中最常见的问题之一。
导致焊接不牢固的原因可能是焊接温度不够高、焊接时间不足、焊接材料不匹配等。
2. 焊缝裂纹:焊缝裂纹是焊接过程中的常见问题,其原因可能是焊接压力不均匀、焊接温度过高或过低、焊接速度过快或过慢等。
3. 焊缝变形:焊缝变形是焊接过程中容易发生的问题,其原因可能是焊接热量过大、焊接过程中没有采用适当的焊接变形控制措施等。
4. 焊接接头不平整:焊接接头不平整会影响焊接的美观和密封性,其原因可能是焊接过程中工具和材料的不匹配、焊接功率不均匀等。
反思和改进1. 提高焊接温度和时间:焊接时应确保焊接温度达到或超过材料的熔点,并保持足够的焊接时间,以保证焊接点的牢固性。
2. 控制焊接压力和速度:在焊接过程中,应均匀施加压力,控制焊接速度,以避免焊缝裂纹的发生。
3. 采用合适的焊接变形控制措施:在焊接过程中,应选择适当的焊接变形控制措施,如预应力和焊接序列的优化等,以减少焊缝的变形。
4. 匹配合适的工具和材料:在焊接过程中,应确保选用与材料相匹配的焊接工具和材料,以保证焊接接头的平整性。
5. 提高焊接操作技能:焊接是一项高技术要求的工作,要求焊接人员具备良好的焊接操作技能和丰富的经验。
因此,我们需要不断学习和提高自己的焊接技能,以提高焊接质量和效率。
结论通过对焊接不足问题的总结和反思,我们可以发现,焊接问题的发生往往是多种原因综合作用的结果。
因此,我们在日常焊接过程中要时刻关注焊接细节,严格控制焊接参数,合理选择焊接工具和材料,并提高自身的焊接技能。
只有这样,我们才能避免或减少焊接不足的发生,提高焊接质量和效率。
金属材料的焊接性

普通低合金结构钢:
σs<400MPa ω(C)<0.4% 低强度普通低合金结构钢: 16Mn、09Mn2Si 焊接性良好。 高强度普通低合金结构钢: σs>400MPa ω(C)<0.4%~0.5%
15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV 焊接性较差。
焊前预热(150~250 ℃ ),焊后缓冷;选用低氢型焊条; 焊件开坡口,且采用细焊条、小电流、多层焊。
3. 高碳钢的焊接
高碳钢:C>0.60% 问题
ω(C)>0.60%
焊接性差。
焊缝区易产生热裂纹 热影响区易产生冷裂纹
措施 与中碳钢类似,采用较高的温度的焊前预热 (250~350 ℃ ),焊后缓冷。
避免选用高碳钢作为焊接结构件。
焊补
合金结构钢的焊接
合金结构钢 机械制造用结构钢 (调质钢、渗碳钢) 普通低合金结构钢 (压力容器、锅炉、桥梁、
氩弧焊、气焊、钎焊、碳弧焊。
2. 冷焊法
焊前不预热或低温预热(400 ℃)的焊补方法。 ①钢芯铸铁焊条: 适用于非加工表面的焊补 ②石墨化铸铁焊条: 适用于较大灰口铸铁件的焊补 焊缝性能与母材基本相同,具有良好的加工性 焊条
③铜基铸铁焊条: 主要用于一般铸铁件的焊补
抗裂性好,可进行机械加工。 ④镍基铸铁焊条: 主要用于重要件加工表面的焊补 具有良好的抗裂性与加工性 ⑤高钒铸铁焊条: 主要用于一般铸铁件的焊补 可进行机械加工、塑性和抗裂较好。
焊接性
3)焊件化学成分
4)工艺参数
3. 焊接性的评定方法
1)实验法
2)碳当量估算法 C — 影响最显著 — 基本元素
其它元素 — 折合成碳的相当含量对焊接性的影响
常用金属材料的焊接性

常用金属材料的焊接性焊接是指将两个或多个金属材料通过加热或施加压力等方式连接在一起的工艺。
常用的金属材料包括钢铁、铝、铜、镍、钛等。
这些金属材料在焊接时拥有不同的特性和焊接性能。
下面将针对常见金属材料的焊接性进行详细介绍。
1.钢铁焊接性钢铁是最常见的金属材料之一,其焊接性能较好。
在钢铁焊接中常用的方法包括电弧焊、气焊、激光焊等。
其中,电弧焊是最常见的焊接方法,在焊接钢铁时通常使用熔化电极和熔化极性相同的焊条。
钢铁的焊接性能取决于其成分、组织结构以及焊接方法等因素。
2.铝焊接性铝是一种常见的轻金属,其焊接性能较差。
由于铝的氧化膜容易形成,这会降低焊接接头的强度和质量。
为了提高铝的焊接性能,可以采用预处理、焊接保护气体等方法。
常见的铝焊接方法有气焊、TIG焊等。
在气焊中需要使用钡剂等预处理剂来清除氧化膜,而TIG焊则可以通过惰性气体的保护来减少氧化膜的生成。
3.铜焊接性铜是一种良好的导电材料,其焊接性能较好。
常见的铜焊接方法有气焊、TIG焊、电弧焊等。
在铜焊接中,氧化膜的清除很重要,可以使用钝化剂等预处理剂来清除氧化膜。
TIG焊和电弧焊是常用的铜焊接方法,可以通过选择合适的焊接材料和控制焊接参数来获得理想的焊接接头。
4.镍焊接性镍是一种耐腐蚀性较好的金属材料,其焊接性能较好。
常见的镍焊接方法有电弧焊、TIG焊等。
镍焊接时,需要注意选择合适的焊接材料和适当的焊接参数来获得理想的焊接接头。
在镍焊接中,尤其需要注意焊接电缆和接地端之间的电气连接,以避免电弧腐蚀。
5.钛焊接性钛是一种重要的结构材料,其焊接性能较好。
常用的钛焊接方法有电弧焊、激光焊等。
在钛焊接中,需要注意选择合适的焊接材料和适当的焊接参数,以避免产生气泡和裂纹等缺陷。
此外,钛焊接还需要进行保护气体的控制,以避免氧化等不良影响。
综上所述,常用金属材料的焊接性能因成分、组织结构以及焊接方法等因素的不同而有所差异。
了解和掌握这些材料的焊接性能对于实际应用和工程设计具有重要意义,能够确保焊接接头的质量和可靠性。
金属的焊接性

金属的焊接性一、金属焊接性1.概念:金属焊接性就是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。
含义:一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷;二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。
评价标准:如果某种金属采用简单的焊接工艺就可获得优质焊接接头并且具有良好的使用性能或满足技术条件的要求,就称其焊接性好;如果只有采用特殊的焊接工艺才能不出缺陷,或者焊接热过程会使接头热影响区性能显著变坏以至不能满足使用要求,则称其焊接性差。
2.影响焊接性的因素1)材料因素材料是指用于制造结构的金属材料及焊接所消耗的材料。
前者称为母材或基本金属,即被焊金属。
后者称为焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。
材料因素包括化学成分、冶炼轧制状态、热处理状态、组织状态和力学性能等。
其中化学成分(包括杂质的分布与含量)是主要的影响因素。
碳对钢的焊接性影响最大。
含碳量越高,焊接热影响区的淬硬倾向越大,焊接裂纹的敏感性越大。
也就是说,含碳量越高焊接性越差。
除碳外钢中的一些杂质如氧、硫、磷、氢、氮以及合金钢中常用的合金元素锰、铬、钴、铜、硅、钼、钛、铌、钒、硼等都不同程度地增加了钢的淬硬倾向使焊接性变差。
若焊接材料选择不当或成分不合格,焊接时也会出现裂纹、气孔等缺陷,甚至会使接头的强度、塑性、耐蚀性等使用性能变差。
2)设计因素设计因素是指焊接结构在使用中的安全性不但受到材料的影响而且在很大程度上还受到结构形式的影响。
例如结构刚度过大或过小,断面突然变化,焊接接头的缺口效应,过大的焊缝体积以及过于密集的焊缝数量,都会不同程度地引起应力集中,造成多向应力状态而使结构或焊接接头脆断敏感性增加。
3)工艺因素工艺因素包括施焊方法(如手工焊、埋弧焊、气体保护焊等)、焊接工艺(包括焊接规范参数、焊接材料、预热、后热、装配焊接顺序)和焊后热处理等。
在结构材料和焊接材料选择正确、结构设计合理的情况下工艺因素是对结构焊接质量起决定性作用的因素。
11-1金属的焊接性
工艺措施对防止焊接接头的缺陷也起到重要作用 焊前预热、焊后缓冷和消氢处理对防止热影响区的 淬硬变脆降低焊接应力防止裂纹是比较有效的措施。 构件类型方面: 焊接构件的结构设计会影响应力状态,从而影响焊接性。 接头处于刚度较小的状态,能自由收缩。可防止裂纹 注意避免缺口、截面突变、焊缝余高过大、交叉焊缝 不必增大焊件厚度和焊缝体积,否则产生多向应力。 使用条件方面: 高温工作时,易产生蠕变。 低温工作或冲击载荷时,容易发生脆性破坏。 在腐蚀介质下工作时,接头要求具有耐腐蚀性。
常用金属材料的焊接
目的与要求: ①掌握金属焊接性的含义、内容、影响因素。 ②掌握碳当量的含义、计算公式及评定方法。 重点: ①碳当量焊接性的含义、焊接性的评定方法及工艺的拟订。 ②掌握碳当量的含义、计算公式及评定方法。 难点: 焊接性能的影响因素及碳当量的计算公式和评定方法。
一、焊接性概念 金属的焊接性:指金属材料对焊接加工的适应性。也就是 说在一定的焊接工艺条件下,获得优质焊 接接头的难易程度。 内容:包括接合性能和使用性能。 接合性能: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。 使用性能:在一定的焊接工艺条件下,一定的金属的焊 接接头对使用要求的适应性。
同时具有预期的使用性能。
焊接性细分 工艺焊接性——金属材料对各种焊接方法的适应能力。 金属材料本身、焊接热源、工艺措施。 使用焊接性——焊接接头满足技术条件中所规定的使用 性能的能力。
焊接性还可以分为:冶金焊接性和热焊接性。
二、焊接性影响因素 主要有四个方面:材料方面、焊接方法及工艺方面、 构件类型方面、使用条件方面。 材料方面: 母材和焊接材料(如:焊条、焊丝、焊剂、保护气体等)。 母材的性质起决定性影响 焊接材料起关键性作用 如母材与焊接材料匹配不当时,就会造成焊缝金属的化 学成分不合格,力学性能和其他使用性能降低。 焊接方法及工艺方面: 焊接方法对焊接性的影响主要在两个方面 焊接热源的特点 影响热循环 对熔池和接头的保护 影响焊接冶金过程
详解典型焊接材料的焊接性
详解典型焊接材料的焊接性典型焊接材料的焊接性是指在焊接过程中所表现出的特性和性能。
焊接性是影响焊接工艺和焊缝质量的重要因素之一、下面将详细介绍常见焊接材料(包括金属和非金属材料)的焊接性。
1.钢材焊接性:钢材是最常见的金属材料之一,具有广泛的应用领域。
钢材的焊接性取决于其成分、钢种和热处理状态。
一般来说,碳含量低的低碳钢和碳含量高的高碳钢都具有良好的焊接性。
焊接低碳钢时,焊接热影响区域(HAZ)容易发生退火,引起冷脆性的问题,需要采取适当的措施进行预热和后热处理。
高碳钢焊接时容易出现冷裂纹和热裂纹,需要选择适合的焊接材料和控制焊接参数。
2.铝合金焊接性:铝合金是一种轻质、高强度的金属材料,广泛用于航空、汽车和建筑等领域。
铝合金的焊接性取决于合金化元素、成分和热处理状态。
一般来说,一些铝合金易于焊接,如铝镁合金和铝锂合金,而一些铝合金焊接性较差,如硬化铝合金。
焊接铝合金时,容易发生氧化和热裂纹等问题,需要采取保护气体和合适的焊接工艺参数。
3.不锈钢焊接性:不锈钢是一种抗腐蚀性能良好的金属材料,被广泛用于食品加工、化工和医疗器械等领域。
不锈钢的焊接性受到合金元素、成分和热处理状态的影响。
普通奥氏体不锈钢(如304和316等)焊接性较好,而马氏体不锈钢焊接性较差。
焊接不锈钢时,易发生气孔和焊接晶间腐蚀等问题,需要控制焊接参数和采用适当的焊接试剂。
4.铜及铜合金焊接性:铜和铜合金是常见的导电材料,被广泛应用于电气、电子和管道等行业。
铜及铜合金的焊接性好,容易焊接。
焊接铜合金时,一般采用气焊、电弧焊或电阻焊等方法。
需要注意的是,铜及铜合金焊接时易发生氧化和高温脆性等问题,需要采取保护措施。
5.非金属材料的焊接性:非金属材料如塑料、陶瓷和橡胶等也可以进行焊接。
其中,塑料焊接性好,常用的焊接方法有热板焊接、高频焊接和超声波焊接等。
陶瓷和橡胶等材料的焊接性较差,难以进行常规焊接,常采用粘接、烧结和激光焊接等特殊方法。
金属材料的焊接性
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]60060]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。
金属材料的焊接性
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。
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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:“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”表面裂纹率小雨20%时。
用于一般焊接结构是安全的)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0.18%,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。
焊缝强韧性匹配:焊缝强度匹配系数S=(σb)w/(σb)b,是表征接头力学非均质性的参数之一,(σb)w为焊缝强度,(σb)b为母材强度。
当(σb)w/(σb)b>1时,为高强匹配;=1为等强匹配。
<1为低强匹配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 L)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 L)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B L混合生成时,原奥氏体晶粒被先析出的B L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 L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1.5Ni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0.05%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。
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。
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。
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?答: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。
10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?why?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A K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W F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。
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。