材料焊接性
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：
1)材料因素包括母材本身和使用的焊接材料
2)设计因素焊接接头的结构设计
3)工艺因素同一种母材，采用不同的焊接方法和设备，所表现的焊接性有很大的差别。
4)服役环境如工作温度的高低/工作介质种类/载荷性质等
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
2.2.2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，为制订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的使用性能的要求。可比性、针对性、再现性、经济性
2.2.3实焊类评定焊接性试验包括焊接冷裂纹试验、焊接热裂纹试验、消除应力裂纹试验、层状撕裂试验、应力腐蚀裂纹试验
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）碳当量法把钢中合金元素的含量相对于若干碳含量折算并叠加起来，作为粗略评定刚才冷裂纹倾向的参数指标，即碳当量。碳当量的数值越大，被焊刚材的淬影倾向越大，焊接区越容易产生冷裂纹。（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）焊接再热裂纹裂纹试验方法（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（屈服强度为9MPa的低合金高强度钢，一般在热轧、正火或控轧控冷状态下使用）
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。
防止措施：严格控制线能量、预热和焊后热处理等。
c.热影响区的最高硬度值与冷裂倾向关系
减低冷却速度有利于减小热影响区淬硬性和热影响区最高硬度，可减小冷裂纹倾向
（2）热裂纹和消除应力裂纹
焊缝中出现热裂纹主要与热轧及正火钢中C、S、P等元素含量偏高或严重偏析有关。
再热裂纹一般产生在热影响区的粗晶区。裂纹沿熔合区方向在粗晶区的奥氏体晶界断续发展，产生原因与杂质元素在奥氏体晶界偏聚及碳化物析出“二次硬化”导致晶界脆化有关。
（3）非调制钢焊缝的组织和韧性
焊缝韧性取决于针状铁素(AF)和先共析铁素体（PF）组织所占的比例。AF增多会改善韧性，但过多会急剧降低。Si是铁素体形成元素，，Mn是扩大奥氏体区元素。Mn和Si含量过高或过少都使韧性下降。
（4）热影响区脆化
a)粗晶区脆化热轧钢焊接时焊接采用过大的线能量输入，粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏组织等而使
韧性降低；线能量过小：由于过热区组织中马氏体比例增大而使韧性降低，这在含碳量偏高时较明显。
b)热应变脆化对于C-Mn系热轧钢及氮含量较高的刚，由于氮碳原子聚集在位错周围，对位错造成钉轧
造成。
（5）层状撕裂
层状撕裂主要发生在要求熔透的角接接头和T形接头的厚板结构中。
3.2.3热轧及正火钢的焊接工艺
热轧和正火钢对焊接方法无特殊要求，常用的焊接方法如手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电渣焊都可选用。
1)坡口加工、装配及定位焊
坡口加工可采用机械加工，也可采用火焰切割或碳弧气刨
2)焊接材料的选择
选择相应强度级别的焊接材料
考虑熔合比和冷却速度的影响
必须考虑焊后热处理对焊缝力学性能的影响
3)焊接工艺参数的确定
焊接热输入焊接线能量的确定主要取决于过热区的脆化和冷裂两个因素。因为各类钢的脆化倾向和冷裂倾向不同，所以对线能量的要求也不同。
预热和焊后热处理预热和焊后热处理的目的是防止裂纹和适当地改善焊接接头性能。热扎正火钢一般焊后不需要热处理
4)焊接接头的力学性能
3.3低碳调质钢的焊接（wc≤0.18％）
低碳调质钢的抗拉强度一般为600-1300MPa，属于热处理钢，具有较高的硬度，又有良好的韧性和塑形
分为高强度结构钢、高强度耐磨钢和高强度韧性钢。
3.3.2低碳调质钢的焊接性分析
（1）焊缝强韧性匹配
低的屈强比有利于加工成形，高的屈强比使钢材的潜力得以较大的发挥。
（2）冷裂纹
低碳调质钢是通过加入提高淬透性的合金元素，保证获得强度高、塑性和韧性好的低碳马氏体和部分下贝
氏体。
预热温度和t8/5对裂纹也有影响，如果马氏体的冷却转变速度很快，得不到自马氏体效果，冷裂纹倾向增加。
限制焊缝含氢量在超低氢水平对于防止低碳调质钢焊接冷裂纹十分重要。
（3）热裂纹及消除应力裂纹
低碳调质钢中S、P杂质控制严，含C量低、含Mn量较高．因此热裂纹倾向较小。对一些高Ni低Mn型低合金高强调质钢（HY80），焊缝中的含Mn量可通过焊接材料加以调整，焊接热裂纹是不会产生的。
避免热裂纹和液化裂纹的关键在于控制c和s的含量，保证高的Mn、S比。
V对再热裂纹影响最大，Mo次之。
（4）热影响区性能变化
调质钢热影响区组织特征
焊接热影响区的脆化（原因是奥氏体晶粒粗化，上贝氏体和M-A组元的形成）
焊接热影响区的软化（母材的强化特性）强硬度降低。
3.3.3低碳调质钢的焊接工艺特点
（1）焊接方法和焊接材料的选择
为消除裂纹和提高效率，一般采用MIG/MAG等自动化方法
为保证热影响区的强韧性——焊后调质；限制焊接热输入要求。采用焊条电弧焊，CO2焊，Ar+CO2气保焊低碳调质钢焊后—般不再进行热处理，要求焊缝金属在焊接状态具有与母材近似相等的力学性能。特殊情况(结构刚度很大)，为避免裂纹可选择比母材强度稍低些的焊接材料。
（2）焊接参数的选择
a)焊接线能量
在保证不出裂纹，满足热影响区塑性、韧性的条件下，线能量应该尽可能选择大些。
b)预热温度和焊后热处理
预热的目的是希望降低马氏体转变的冷却速度，通过马氏体的自回火作用在提高抗裂能力。
预热温度一般低于200℃。为了保证材料的性能，消除应力退火的温度应比该钢材调质时的回火温度低30℃左右。
（3）低碳调质钢焊接接头的力学性能
3.4中碳调质钢的焊接（具有搞的比强度和高硬度）wc=0.25-0.5％
3.4.2中碳调质钢的焊接性分析
（1）焊缝中的热裂纹
尽可能选用含碳量低以及含S、P杂质少的焊接材料。在焊接工艺上应注意填满弧坑和保证良好的焊缝成形。（2）淬硬性和冷裂纹
母材含碳量越高，淬硬性越大，焊接冷裂纹倾向也越大。
降低焊接接头的含氢量，除了采取焊前预热外，焊后须及时进行回火处理。
（3）热影响区脆化和软化
无自回火作用在热影响区产生大量脆硬的马氏体组织，导致脆化。
措施：采用小热输入，同时采取预热，缓冷和后热等措施。
焊接热源越集中，对减少软化越有利。
3.4.3中碳调质钢的焊接工艺特点
（1）退火或正火状态下焊接焊后通过整体调质处理获得性能满足要求的焊接接头
（2）调质状态下焊接
（3）焊接方法及焊接材料
焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊
焊接材料应采用低碳合金系，降低焊缝金属的韧性、塑性和强度；提高焊缝金属的抗裂性。
采用可能小的焊接热输入，同时采取预热和后热措施。
3.5珠光体耐热钢的焊接（Cr-Mo以及Cr-Mo基多元合金刚为主）具有很好大的抗氧化性和热强性
随着Cr、Mn含量的增加，钢的氧化性、高温性能和抗硫化物腐蚀性能也都增加
合金元素质量分数小于2％，钢的组织为珠光体+铁素体，大于3％。为贝氏体+铁素体
3.5.2珠光体耐热钢的焊接性分析
（1）热影响区硬化及冷裂纹
冷裂倾向随刚材中Cr、Mo含量的提高而增大；
影响耐热钢焊接产生冷裂纹的因素有刚材的淬硬性、焊缝扩散氢含量和接头的拘束度；
可采用低氢焊条和控制焊接热输入在合适的范围，加上适当的预热、后热措施，来避免产生焊接冷裂纹。（2）消除应力裂纹
再热裂纹出现在焊接热影响区粗晶区，与焊接工艺及焊接残余应力有关；
防止措施：采用高温塑形高于母材的焊接材料限指合金成分；将预热温度提高到250°，层间温度控制在300°左右；采用小的热输入工艺；选择合理的热处理制度。
（3）热影响区回火脆性
Cr-Mn钢产生回火脆化的主要原因是由于在回火脆化温度范围内长期加热后，杂质元素P、As、Sn和Sb等在晶界上偏析而引起的晶界脆化现象，此外与促进回火脆化元素Mn和Si也有—定关系。因此，对基休金属来说，严格控制有害杂质元素的含量，同时降低Mn和Si含量是解决脆化的有效措施。
3.5.3珠光体耐热钢的焊接工艺特点
1.常用焊接方法和焊接材料
焊接生产中最常用的两种焊接方法是钨极氩弧焊封底手工电弧焊盖面和埋弧自动焊。
焊接材料的选用原则：焊缝金属的合金成分及使用温度下的强度性能应与母材相应的指标一致，或达到长判决书条件提出的最低性能指标。控制焊接材料的含水量
2.预热及焊后热处理
后热去氢处理是防止冷裂纹的重要措施之一。
3.6低温钢的焊接（在低温工作条件下具有足够的强度塑性、和韧性，同时具有良好的加工性能）
不想写了p112
第4章不锈钢及耐热钢的焊接
4.1不锈钢及耐热钢的分类及特性
不锈钢是指耐空气/水/酸/碱/盐及其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的，具有高度化学稳定性的合金钢的总称
广义上泛指耐蚀钢和耐热钢。
耐热钢是抗氧化钢和热强钢的总称。在高温下具有较好的抗氧化性并具有一定强度的钢种称为抗氧化钢；在高温下有一定的抗氧化能力和较高强度的钢种称为热强钢。
按主要化学成分分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬锰氮不锈钢（氮作为固溶强化元素）
不锈钢及耐热钢的特性
1)物理性能和低碳钢有很大的差异
2)耐蚀性能主要腐蚀方式有均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀、晶间腐蚀
晶间腐蚀与贫铬现象有联系机理：过饱和固溶的碳向晶粒边界扩散，与Cr形成铬的碳化物，在晶界析出，由于碳比铬扩散快得多，铬来不及补充到晶界附近，以至于临近晶界的Cr的质量分数小于12％。
固溶强化可以改善晶间腐蚀。
3)高温性能高温性能合金化问题高温脆化问题（475℃脆化和σ相脆化）、
475℃脆化主要出现在Cr的质量分数超过15％的铁素体钢中，在430℃-480℃之间长期加热并缓冷导致强度升高而韧性下降的现象。
σ相是Cr的质量分数约45％的FeCr金属间化合物，无磁性，硬而脆。贫铬下形成σ相，显著降低韧性。
4.1.4Fe-Cr、Fe-Ni相图及合金元素的影响
Cr是缩小奥氏体相区的元素，是强铁素体形成元素
Ni是强奥氏体形成元素
C是强奥氏体化元素，会使奥氏体相区增大，而铁素体相区减小
N是强奥氏体化元素，N在奥氏体不锈钢中不易形成脆性析出相
钼 Mo也是铁素体形成元素
锰 Mn是奥氏体化元素
4.2奥氏体不锈钢的焊接
4.2.2奥氏体不锈钢焊接性分析
1奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性
1)晶间腐蚀
a)晶间腐蚀
贫铬理论防止：通过焊接材料，使焊缝金属或超低碳情况或含有足够稳定化元素Nb；调整焊缝成分以获得一定量的铁素体相。
b)热影响区敏化区晶间腐蚀指焊接热影响区中加热峰值温度处于敏化加热区间的部位
所发生的晶间腐蚀。焊接工艺上应采取小热输入，快速焊过程，以减少处于敏化加热的时间。
c)刀状腐蚀在熔合区产生的晶间腐蚀，有如刀削切口形式；焊接时尽量减少过热，加入稀
土元素La、Ce
2)应力腐蚀开裂
a)腐蚀介质的影响应力腐蚀的特点是腐蚀介质与材料组合上的选择性，在此特定组合之外不会产生应力腐蚀。
b)焊接应力的作用应力腐蚀开裂是应力和腐蚀介质共同作用的结果。退火消除残余应力可以防止应力腐蚀开裂
c)合金元素的作用晶界上合金元素偏析引起合金晶间开裂是应力腐蚀的主要因素之一。
引起应力腐蚀开裂需具备三个条件：首先金属在该环境具有高的引力腐蚀开裂的倾向；其次是由这种材质组成的接触或处于选择性的腐蚀介质中；最后是应有高于一定水平的拉应力。
3)点蚀最容易产生的部位是焊缝中的不完全混合区；提高点蚀性能，一方面须减少CrMo
的偏析，一方面采用较母材更高的CrMo含量的超合金化的材料。
2热裂纹
焊缝金属凝固期间存在较大拉应力是产生热裂纹的必要条件。
1)凝固模式
单纯F或A模式凝固时，只有γ-γ或δ-δ界面，偏析液摸能够润湿，会有热裂倾向；
以FA模式形成δ相呈蠕虫状，防碍A枝晶支脉的发展，构成理想的γ-δ界面，不会有热裂倾向。
以AFA模式凝固时，是通过包晶/共晶反应面形成γ+δ，不足以形成理想的γ-δ界面，还会有一定的热裂倾向。
影响热烈倾向的关键是决定凝固模式的Cr/Ni值。
2)化学成分
凡是溶解度小而能偏析形成易熔共晶的成分，都可能引起热裂纹的产生。凡可无限固溶的成分或溶解度大的成分都不会引起热裂纹凡促使出现A或AF模式的元素，该元素会增加焊缝的热烈倾向。
3)焊接工艺的影响
小的E为避免焊缝枝晶粗大和过热区晶粒粗化；不预热降低层间温度；焊接速度不要过大，适当降低焊接电流
3析出现象
б相的析出使材料的韧性降低，硬度增加
4低温脆化
4.2.3奥氏体不锈钢的焊接工艺特点
（1）焊接材料选择
坚持适用性原则
根据焊接材料的具体化学成分确定是否适用，并通过工艺评定加以验收
考虑母材的稀释作用
采用同质的焊接材料
不仅要重视焊接金属合金系统，而且注意具体合金元素在合金系统的作用
（2）焊接工艺要点
合理选择最适当的焊接方法
必须控制焊接参数，避免接头产生过热现象
接头设计要合理
尽可能控制焊接工艺稳定以保证焊缝金属成分稳定
控制焊缝成形
防止工件表面的污染
4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接
4.3.1铁素体不锈钢焊接性分析
焊接接头的晶间腐蚀、
焊接接头的脆化（高温脆化、σ相脆化、4750C脆化）
4.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点
（1）焊接方法
可采用焊条电弧焊、药芯焊丝电弧焊、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊和埋弧焊，以控制热输入为目的，抑制焊接区的铁素体晶粒的过分长大。
（2）焊接材料的选择
同质焊材：焊缝金属呈粗大的铁素体钢组织，引起粗晶脆化，室温下韧性低，易产生裂纹。应尽量限制杂质含量，提高其纯度，同时进行合理的合金化。
异质焊缝：焊缝具有良好的塑性，但不能防止热影响区的晶粒长大和焊缝形成马氏体组织。
A焊接材料（在不宜进行预热或焊后热处理的情况下），焊后不可进行退火处理，因F钢退火温度范围（787～843℃），正好处在A钢敏化温度区间，容易产生晶间腐蚀及脆化。
（3）低温预热及焊后热处理
预热温度一般控制在100-200℃，随母材含铬量的增加可适当提高预热温度。
4.3.3马氏体不锈钢焊接性分析（Fe-Cr-C三元合金）具有较高的强度和硬度，但耐蚀性和焊接性较差（1）焊接接头的冷裂纹
（2）焊接接头的硬化现象
4.3.4马氏体不锈钢的焊接工艺特点
（1）焊接材料的选择
最好采用同质填充金属来焊接马氏体钢，添加少量的Ti、Al等细化晶粒。
（2）焊前预热和焊后热处理
预热温度不宜过高，否则会使奥氏体晶粒粗大，强度塑性下降。
焊后热处理的目的是降低焊缝和热影响区硬度，改善其塑性和韧性，同时减少焊接残余应力。必须严格控制焊件的稳定。
4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接
4.4.3奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接性分析最大特点是焊接热循环对焊接接头组织的影响。
（1）冶金特性焊缝金属组织的转变焊接热影响区的组织转变
（2）焊接接头的析出现象包括铬的氮化物二次奥氏体及金属间相的析出
4.4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接工艺特点
（1）焊接方法
除电渣焊外，基本上所有的熔焊方法都可以用来焊奥氏体-铁素体双相不锈钢
（2）焊接材料
采用奥氏体相占比例大的焊接材料，来提高焊接金属中奥氏体相的比例。
（3）焊接工艺措施
控制热输入；焊接时，焊缝和热影响区的冷却时间t12/8不能太短；根据板厚选择合适的冷却速度
多层多道焊；后续焊道对前层焊道有热处理作用，铁素体进一步转变成奥氏体
焊接顺序及工艺焊缝
奥氏体-铁素体双相不锈钢综合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点，具有良好的韧性，强度及优良的耐氯化物应力腐蚀性能。与纯奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢焊后具有较低的热裂倾向；与纯铁素体不锈钢相比，焊后具有较低的脆化倾向，且焊接热影响区粗化程度也较低，因而具有良好的焊接性。
第5章有色金属的焊接
5.1铝及铝合金的焊接
铝及铝合金具有密度小，比强度高和良好的耐蚀性、导电性、导热性，以及在低温下能保持良好的力学性能等特点
5.1.2铝及铝合金的焊接性
（1）焊缝中的气孔
氢是熔焊时产生气孔的主要原因。来源：弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分、焊丝及母材表面氧化膜吸附的水分。
防止焊接气孔的途径
1)减少氢的来源焊接材料严格限指含水量，干燥处理，焊前清理十分重要。正反面全面保护，配以坡
口刮削时有效防止气孔的措施
2)控制焊接参数时对熔池高温存在时间的影响，即对氢融入世界和氢析出时间的影响时间增长。
2焊接热裂纹
铝及铝合金焊接时，常见的热裂纹主要是焊缝金属的凝固裂纹和近缝区的液化裂纹。
原因：属于共晶型合金；铝合金中有较多的低熔点共晶；铝合金线膨胀系数大，因而焊缝凝固时收缩应力大。
防止途径:
1)合金系的影响控制适量的易溶共晶并缩小结晶温度区间
2)焊丝成分的影响丝，裂纹倾向大，焊接时宜改用其他合金组成的焊丝，一般采用标准的A1-5％Si
焊丝、A1-5％Mg焊丝，具有较好的抗裂效果。
3)焊接参数的影响增大焊接速度和焊接电流，都促使增大裂纹倾向。
3焊接接头的“等强性”
非时效强化铝台金热影响区的软化
时效强化铝合金热影响区的软化
4焊接接头的耐蚀性
为了改善焊接接头的耐蚀性，目前主要采取以下措施：
改善接头组织成分的不均匀性
消除焊接应力
采取保护措施
5.1.3铝及铝合金的焊接工艺
焊接方法：氩弧焊、等离子弧焊、电阻焊和电子束焊等
焊接材料：同质焊丝异质焊丝
焊前清理和预热化学清理机械清理焊前预热
焊接工艺要点
5.2铜及铜合金的焊接
铜及铜合金具有优良的导电、导热性能，冷加工、热加工性能良好，具有搞的强度、抗氧化性以及抗淡水、盐水、氨碱溶液和有机化学物质腐蚀的性能。
纯铜——紫铜黄铜——Cu-Zn二元合金青铜——不以Zn Ni 为主，而以Sn Al等为主要组成的铜合金白铜——Cu-Ni合金
5.2.2铜及铜合金的焊接性
（1）难熔合及易变形焊接时不仅要使用大功率的热源。在焊前和焊接过程中还要采取加热措施。
（2）热裂纹铜与杂质形成多熔点共晶
避免措施:严格限指铜中的杂质含量；增强对焊缝的脱氧能力；选用能获得双相组织的焊丝，时焊缝晶粒细化，时易熔共晶物分散，不连续
（3）气孔氢在铜中的溶解度随温度下降而降低。铜焊缝结晶过程进行的特别快，氢不易析出，熔池易为氢饱和而形成气泡。
（4）焊接接头性能的变化
5.2.3铜及铜合金的焊接工艺
1)焊接方法和焊接材料：
钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、等离子弧焊热效率高，能量集中
焊丝选用铜及铜合金焊丝，控制杂质的含量来提高其脱氧能力，防止产生裂纹和气孔。
焊剂主要由硼酸盐、卤化物或他们的混合物组成。
焊条分为纯铜焊条、青铜焊条
2)焊前准备
焊丝及工作表面的清理
接头形式及坡口制备采用散热条件堆成的对接接头、端接接头
3)焊接工艺参数
5.3钛及钛合金的焊接
钛及钛合金是一种优良的结构材料，具有密度小、比强度高、耐热耐蚀性好、可加工性好。
钛合金根据其退火组织分为三大类：α钛合金、β钛合金、α+β钛合金。
钛及其合金的焊接性分析
（1）焊接接头的脆化：
造成脆化的主要元素有O N H C等
a)氧的影响焊缝含氧量随氩气中的含氧量增加而上升。氧是扩大α相区的元素，并使β→α同素
异构转变温度上升，氧为α稳定元素。
b)氮的影响氮在高温液态金属中的溶解度岁电弧气氛中氮的分啊增高而增大；氮也是α相稳定元
素。氮对提高工业纯钛焊缝的抗拉强度、硬度，降低焊缝的塑性方面比氧更显著。
c)氢的影响氢是β相稳定元素，在325℃时发生共析转变β→α+γ(T iH2)，γ相呈细小片状或针
状，强度低，同时造成akv下降，引起氢脆。
d)碳的影响C是α稳定元素，间隙固溶于钛中，温度降低，析出T iC致使akv下降。
（2）焊接区裂纹倾向
a)热裂纹低熔点共晶产生
b)冷裂纹和延迟裂纹焊接在焊氧、氮量较高时，焊缝性能变脆，在较大应力的作用想，会
出现裂纹。氢是引起延迟裂纹的主要原因。防止延迟裂纹的办法是减少接头处氢的来源，
必要时进行真空退火处理。
（3）焊缝气孔
材质的影响主要是氩气及焊丝中的不纯气体
工艺因素的影响
钛及钛合金的焊接工艺
（1）焊接方法及焊接材料
应用最多的是钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。填充金属与母材的成分相似。
（2）焊前准备
a)焊前清理认真清理钛及钛合金坡口及其附近区域
b)坡口的制备与装配
（3）焊接工艺参数
钨极氩弧焊用于焊接3mm以下的薄板。
氩气流量的选择已达到良好的焊接表面色泽为准。
气体保护
工艺参数采用小的焊接热输入，如果热输入过大，焊缝容易被污染而形成缺陷
第6章铸铁焊接
6.1铸铁的种类及其焊接方法
铸铁时谈的质量分数大于2.11％的铁碳合金，工业上常用的铸铁为铁-碳-硅合金。铸铁熔点低，液态下流动性好，结晶收缩率小，成本低，耐磨性、减震性和切削加工性能好。
白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁
6.1.3铸铁焊接方法
焊条电弧焊、气焊、CO2气体保护焊、手工电弧焊、气体火焰钎焊以及气体火焰粉末喷焊等。
6.2铸铁的焊接性分析
6.2.1焊接接头白口及淬硬组织
（1）焊缝区
焊缝将主要由共晶渗碳体、二次渗碳体及珠光体组成，即焊缝为具有莱氏体组织的白口铸铁。
采用热焊和半热焊防止白口组织的生成。
（2）半熔化区半熔化状态
（3）奥氏体区只有固态相变
（4）部分重结晶去最终得到马氏体+铁素体混合组织
6.2.2焊接裂纹
冷裂纹（热应力裂纹）可发生在焊缝或热影响区上主要受焊接应力即热应力的影响。
防止冷裂纹的措施应从减小热应力入手
热裂纹大多出现在焊缝上，为结晶裂纹
6.2.3球墨铸铁的焊接性特点
1）球墨铸铁中的球化剂有增大铁液结晶过冷度、阻碍石墨化和促进奥氏体转变为马氏体的作用。
2）由于球墨铸铁的力学性能远比灰铸铁好，特别是以铁素体为基体的球墨铸铁，塑性和韧性很好，对焊接接头的力学性能要求相应提高。焊接接头在白口铸铁的部位容易萌发裂纹，促进形成焊接冷裂纹。
6.3铸铁的焊接材料及工艺
采用的焊接方法有电弧热焊和不预热焊、气焊、手工电渣焊以及气体火焰钎焊或喷焊。焊接材料有同质焊条和焊丝、一直焊条和焊丝、铜基钎料及镍基或铁基钎料；焊条可分为铁基合金、镍基合金基铜基合金。
6.3.1灰铸铁的焊接材料及工艺特点
1)同质焊缝（铸铁型）电弧热焊电弧焊
对结构复杂的焊件，整体预热；对结构简单的焊件，采用大范围局部预热。
2)气焊
电弧热焊及半热焊主要适用于壁厚大于10mm铸件上缺陷的焊补，薄壁件宜用气焊。
气焊工艺：气焊火焰应用中性焰或弱碳化焰，不能用氧化焰；在气焊中应尽量保持水平位置。
“加热减应区”法（选择原则是使减应区的主变形方向与焊接金属冷却收缩方向一致）
3)手工电渣焊
4)异质焊缝（非铸铁型）电弧冷焊
裁丝焊补法
5)灰铸铁的钎焊与喷焊
因为加热温度低，将完全避免白口及淬硬组织
6.3.2球墨铸铁的焊接工艺特点
气焊
同质焊缝（球墨铸铁型）电弧焊
异质焊缝（非球墨铸铁型）电弧焊
第七章先进材料的焊接
先进材料是指采用先进技术新近开发或正在开发的具有独特性能和特殊用途的材料。分为结构材料和功能材料两大类。先进材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等一系列优点
高温合金的焊接
高温合金是指以Fe、Ni或Co为基，在700-1200℃以上及一定应力下长期关注的高温金属材料，具有优异的高温强度与，良好的抗氧化、耐腐蚀和抗疲劳等综合性能。
高温合金的焊接性分析
1.焊接裂纹
1)结晶裂纹
2)液化裂纹随着合金元素含量的增加，其合金野花裂纹越显著。产生在近缝区。避免液化裂纹的方
法是尽可能降低焊接热输入和较小过热去及母材高温停留时间。
3)应变时效裂纹与残余应力和菊素压力引起的应变以及时效过程中塑性损失以前你的应变时效有关
2.气孔焊接坡口处清理不彻底而残存油污、氧化物及涂料是产生气孔的主要原因。
3.接头组织不均匀、
4.焊接接头性能的变化
高温合金的焊接工艺特点p249
7.2 陶瓷材料与金属的焊接
结构陶瓷和功能陶瓷
陶瓷与金属的焊接性分析
1.焊接裂纹原因陶瓷与金属的化学成分和物理性能有大差别，特别是线膨胀系数差异很大，此外，
陶瓷的弹性模量也很高。陶瓷与金属的焊接一般是在高温下进行。避免措施(添加中间层或合理
选用钎料合理选择被焊陶瓷与金属，在不影响接头使用性能的条件下，尽可能使两者的线膨胀
系数相差最小; 应尽可能地减少焊接部位及其附近的温度梯度，控制加热和冷却速度，降低冷
却速度，有利于应力松弛而使应力减小; 采取缺口、突起和端部变薄等措施合理设计陶瓷与金
属的接头结构
2.界面润湿性差产生原因--------陶瓷材料含有离子键或共价键，表现出非常稳定的电子配位，
很难被金属键的金属钎料润湿，所以用通常的熔焊方法使金属与陶瓷产生熔合是很困难的。改
善方法：陶瓷表面的金属化处理；活性金属法
3.界面反应界面反应的组织结构是影响陶瓷与金属焊接性的关键。
陶瓷与金属的焊接工艺特点
焊接方法包括钎焊、扩散焊、电子束焊、摩擦焊等p265
金属基复合材料焊接性分析
1.界面反应
2.熔池流动性和界面润湿性差
3.接头强度低
金属基复合材料焊接工艺特点
P275
第8章异种材料的焊接
影响异金属焊接性的因素
a)热物理性能的差异主要指熔化温度、线膨系数、热导率
b)结晶化学性能差异冶金学上的不相容性
c)材料的表面状态
d)过渡层的控制
异种材料焊接方法：
熔焊：焊条电弧焊、气体保护焊、电子束焊、激光焊
固相焊压焊扩散焊摩擦焊
焊接异种材料焊接材料选取的一般原则：
a)保证焊接接头的使用性能，
b)焊缝具有一定的致密性，无气孔、夹杂
c)有良好的工艺焊接性，焊接接头不出现冷裂纹和热裂纹
d)保证焊缝金属具有所要求的特性，如热强性、耐热性、耐蚀性和耐磨性等
e)加能形成中间过渡层的焊接材料：
8.2异种钢的焊接
8.2.1异种钢的焊接性分析
（1）焊缝成分的稀释（熔合比）
珠光体钢与奥氏体钢焊接的异种钢焊接接头，一般都采用超合金化焊接材料，或是高铬镍奥氏体钢，或是镍基合金。
（2）熔合过渡区的形成
填充金属与母材在化学成分上差别越大，不完全混合区月明显，即浓度梯度越明显，这种因熔池凝固特性而造成的过渡变化区称为凝固过渡层。
异种钢焊接时或焊后热处理以后，往往可以一侧的碳通过焊缝边界（熔合线）向高合金移”的现象，分别在焊缝边界两侧形成脱碳层这种脱碳层和增碳层总称为碳迁移过渡层。
（3）接头区应力状态
异种钢焊接接头，由于两种钢的线膨胀系数相差很大，不仅焊接时会产生较大的残余应力，而且在使用中如有循环温度作用，也会形成热应力。此焊接应力即使通过焊后热处理也难以消除。
8.2.2异种钢的焊接工艺特点
焊接方法及焊接材料：
焊条电弧焊和气体保护焊
针对奥氏体和珠光体异种钢的焊接特点，一般选用Cr25-Ni13系焊条
焊接工艺要点：
尽量降低熔合比，减少焊缝金属被稀释。为此应减小焊条或焊丝直径，采用大坡口、小电流、快速多层焊等工艺。
自回火：M转变点较高的低碳合金钢，在淬火的过程中，先形成低碳M，由于形成温度较高，在其它M不断转变的过程中，因工件自身的温度而得到回火，并消除应力，从而不需要专门的回火工序，这种现象称为“自回火”
调质处理：淬火+回火的热处理工艺称为调质处理。调质可以使钢的性能得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。
断裂韧度KIC：反应含裂纹的构件抵抗裂纹失稳扩展的能力。当应力或裂纹尺寸增大到某临界值时，裂纹尖端一定区域内应力超出材料断裂强度，从而导致裂纹失稳扩展，材料断裂。该临界值即称为断裂韧度KIC。等强匹配：焊接接头的强度等级与母材的强度等级在同一数量上称为等强匹配。即焊缝的屈服强度与母材的屈服强度相当。
淬透性：材料在一定条件下淬火时获得淬透层深度的能力，用规定条件下试样淬透层深度和硬度分布来表征。
不锈钢：是指能耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的，具有高度化学稳定性的合金钢的总称
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
焊缝稀释：焊接过程中，母材金属熔化，熔入焊缝后使其合金元素比例发生改变，若焊缝中合金元素的比例减小则称为“焊缝稀释”；若比例增加，则称为“焊缝合金化”
材料焊接性
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。
材料焊接性
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(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。 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
焊接冶金学—材料焊接性课后答案
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备课讲稿
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
各种材料的焊接性能
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-课后答案 李亚江版
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
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
作业6焊接复习题及参考答案
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）
焊接冶金学-材料焊接性 思考题(课后)
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
《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。
材料焊接性.
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
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精选版
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。
武汉理工大学2011级《材料焊接性》复习资料
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