金屬焊接性與焊接方法講解.ppt

焊接冶金與金屬焊接性,第六章 金屬焊接性與焊接方法,第一節(jié)：焊接性與焊接性試驗 第二節(jié)：合金鋼的焊接 第三節(jié)：異種鋼焊接問題 第四節(jié)：焊接方法特點,1-1 金屬焊接性概念,一、金屬焊接性概念 金屬材料在限定的施工條件下，焊接成規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。GB/T3375-94焊接術(shù)語 ,它包括兩方面的內(nèi)容： A、結(jié)合性能：即在一定的焊接工藝條件下，被焊金屬形成焊接缺陷（裂紋、夾渣、氣孔等）的敏感性； B、使用性能：即在一定的焊接工藝條件下，被焊金屬的焊接接頭對使用性能要求的適應(yīng)性。,好焊與不好焊的問題,第六章 金 屬 焊 接 性,（二）工藝焊接性,材料具有一定的焊接性，但不一定能夠形成一個真正能用的焊接接頭，要考慮工藝焊接性。即實際工藝的可行性。,理論上具有焊接性，但實際實施非常困難，需要復(fù)雜的苛刻的施工條件才能完成焊接施工；或者即使完成焊接施工，焊接接頭質(zhì)量（使用性能）也不能保證。,焊接性不良,第六章 金 屬 焊 接 性,工藝焊接性包括冶金焊接性與熱焊接性 （1）冶金焊接性 冶金焊接性是指冶金反應(yīng)對焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度，它包括合金元素的氧化、還原、蒸發(fā)、氫、氧、氮的溶解，對氣孔、夾雜、裂紋等缺陷的敏感性。 （2）熱焊接性 熱焊接性是指焊接熱過程對焊接熱影響區(qū)組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度，它用于評定被焊金屬對熱作用的敏感性。,（三）使用焊接性 使用焊接性是指焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足各種使用性能的程度，其中包括常規(guī)的力學(xué)性能，低溫韌性，高溫蠕變，疲勞性能，持久強(qiáng)度，以及抗腐蝕性和耐磨性等。,第六章 金 屬 焊 接 性,（四）、焊接性評價標(biāo)準(zhǔn),焊縫及HAZ產(chǎn)生裂紋的敏感性如何,焊縫及HAZ產(chǎn)生氣孔的敏感性如何,焊接熱循環(huán)對HAZ組織結(jié)構(gòu)的影響,焊接接頭滿足規(guī)定性能的可能性,使用焊接性,工藝焊接性,第六章 金 屬 焊 接 性,（五）、影響焊接性的因素,（1）材料因素,焊接金屬、焊接材料（焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體）所有材料影響熔池冶金和結(jié)晶過程，焊接金屬主要影響焊接HAZ區(qū)性能,（2）工藝因素 同一材料，不同的方法不同的焊接性 焊前預(yù)熱、焊后熱處理 焊條焊劑的烘干，坡口清理等：嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行,第六章 金 屬 焊 接 性,純鋁焊接：氣焊熱源溫度低、熱量分散、保護(hù)不良難以避免氣孔、未焊透等缺陷焊接性很差；氬弧焊焊接性良好焊接接頭質(zhì)量滿足性能要求。,過熱敏感的低合金高強(qiáng)鋼：為了降低焊接線能量，避免過熱，可采用電子束焊、等離子焊和脈沖電弧焊等,鑄鐵：防止產(chǎn)生白口，加大線能量，減緩冷卻速度，宜采用電渣焊、氣焊等，焊接熱源分散，功率密度低，冷卻慢,第六章 金 屬 焊 接 性,（3）結(jié)構(gòu)因素 焊接接頭的剛度、應(yīng)力集中和多軸應(yīng)力等，在拘束盡量小的條件下焊件,（4）使用條件 焊接結(jié)構(gòu)必需符合使用條件的要求。 載荷性質(zhì)、工作溫度、介質(zhì)性質(zhì) 極端條件下的焊接：腐蝕環(huán)境（海洋平臺），高溫環(huán)境（汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)），低溫環(huán)境（低溫設(shè)施），輻射環(huán)境（核設(shè)施），等,常用金屬材料的焊接性能,（續(xù)表）,二、如何分析金屬的焊接性,（一）從金屬的特性分析焊接性 1.化學(xué)成分 1）碳當(dāng)量法 鋼材中的各種元素，碳對淬硬及冷裂影響最顯著，所以有人將鋼材中各種元素的作用按照相當(dāng)于若干含碳量折合并迭加起來，求得所謂的“碳當(dāng)量”(Ceq)，以Ceq值的大小估價冷裂紋傾向的大小，認(rèn)為Ceq值越小，鋼材的焊接性能越好。,第六章 金 屬 焊 接 性,2）焊接冷裂紋敏感系數(shù) 除碳當(dāng)量外，考慮到焊縫含氫量和接頭拘束度 2.利用物理性能分析 金屬的熔點、導(dǎo)熱系數(shù)、密度、線脹系數(shù)、熱容量等因素、都對熱循環(huán)、熔化、結(jié)晶、相變等過程產(chǎn)生影響 3.利用化學(xué)性能分析 鋁、鈦合金與氧的親和力較強(qiáng)，在焊接高溫下極易氧化因而需要采取較可靠的保護(hù)方法，如：惰性氣體保護(hù)焊，真空中焊接等,第六章 金 屬 焊 接 性,4.利用合金相圖分析 主要是分析熱裂紋傾向。依照成分范圍，查找相圖，可知道結(jié)晶范圍，脆性溫度區(qū)間的大小，是否形成低熔點共晶物，形成何組織等 5.利用CCT圖或SHCCT圖分析,第六章 金 屬 焊 接 性,（二）從焊接工藝條件分析焊接性 1.熱源特點 各種焊接方法所采用的熱源在功率、能量密度、最高加熱溫度等方面有很大的差別，使金屬在不同工藝條件下焊接時顯示出不同的焊接性 2.保護(hù)方法 保護(hù)方法是否恰當(dāng)也會影響金屬焊接性的效果,第六章 金 屬 焊 接 性,3.熱循環(huán)的控制 正確選擇焊接工藝規(guī)范控制焊接熱循環(huán) 預(yù)熱、緩冷、層間溫度改變焊接性 4.其它工藝因素 徹底清理坡口及其附近 焊接材料處理、烘干、除銹、保護(hù)氣體要提純、去雜質(zhì)后使用 合理安排焊接順序 正確制定焊接規(guī)范,第六章 金 屬 焊 接 性,第六章 金 屬 焊 接 性,三、焊接性試驗,（一）試驗內(nèi)容 1、焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力 2、焊縫及HAZ區(qū)抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力 3、焊接接頭金屬抗脆性轉(zhuǎn)變能力 4、焊接接頭的使用性能,（二）焊接性試驗方法 模擬類方法，實焊類方法，理論計算類方法,（三） 焊接性評定及試驗方法,1、間接評定 1）、碳當(dāng)量方法 目的：評價低合金鋼冷裂紋敏感性 A、國際焊接學(xué)會（IIW）推薦： CECMn/6（NiCu）/15（CrMoV）/5（%） 適用對象：中、高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)鋼（b=500-900MPa） 對 20mm的鋼材 ： CE0.4%時，鋼材的淬硬性不大，焊接性良好，焊前不需要預(yù)熱 CE0.4-0.6%時，鋼材易于淬硬，需預(yù)熱，預(yù)熱溫度70-200； CE0.6%時，鋼材的淬硬傾向大，焊接性差。,碳當(dāng)量越小，焊接性越好,B、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）和WES協(xié)會推薦的公式 ： CeqCMn/6Si/24Ni/40Cr/5Mo/4V/14（%） 適用對象：低合金調(diào)質(zhì)鋼（b=500-1000MPa） 成分要求：wC0.2%；wSi0.55%；wMn1.5%；wCu2.5%；wNi2.5%； wCr1.25%；wMo0.7%；wV0.1%；wB0.006%。 當(dāng)板厚25mm的鋼材，焊條電弧焊線能量17KJ/cm時，預(yù)熱范圍大致為： b500MPa，Ceq0.46%時，可不預(yù)熱 b600MPa，Ceq0.52%時，預(yù)熱75 b700MPa，Ceq0.52%時，預(yù)熱100 b800MPa，Ceq0.62%時，預(yù)熱150 C、美國焊接學(xué)會（AWS）推薦的公式 ： CeqCMn/6Si/24Ni/15Cr/5Mo/4Cu/13P/2 （%） 適用對象：碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼,2）、冷裂紋敏感系數(shù)法,PcmCMn/20Si/30Cu/20Ni/60Cr/20Mo/15V/105B（%） 適用條件： wC0.07-0.22%；wSi0.60%；wMn0.4-1.40%；wCu0.50%；wNi1.20%；wCr1.20%；wMo0.7%；wV0.12%；wNb0.04%；wTi0.05%；wB0.005%。19-50mm；H1.0-5.0mL/100g。,板厚（mm） R-拘束度（MPa） H焊縫中擴(kuò)散氫含量（mL/100g）； HD熔敷金屬中的有效擴(kuò)散氫含量（mL /100g） 有效系數(shù)（低氫型焊條=0.5，HD= H；酸性焊條=0.48，HD= H/2）,3）、熱裂紋敏感指數(shù)法 4）、消除應(yīng)力裂紋敏感性指數(shù)法 5）、層狀撕裂敏感性指數(shù)法 6）、焊接熱影響區(qū)（HAZ）最高硬度法,在切點點兩側(cè)各取7個以上的點（測點15個以上），各點的間距0.5mm,（二）、直接試驗法,主要針對焊接中產(chǎn)生裂紋,（1）目的 評定打底焊縫以及HAZ的冷裂傾向 防止冷裂紋的臨界預(yù)熱溫度 （2）應(yīng)用對象 碳素鋼焊接接頭熱影響區(qū)冷裂紋傾向 低合金高強(qiáng)鋼打底焊縫及其熱影響區(qū)冷裂紋傾向,1、焊接冷裂紋敏感性試驗方法 1）、斜Y坡口試驗,=938mm,（3）試驗方法 1）焊接拘束焊縫。先焊背面，再焊正面，交替焊滿坡口。 2）焊接試驗焊縫。若評定鋼材的冷裂敏感性，焊接參數(shù): Ig=17010A; Ug=242V; 焊速V=15010mm/min; 焊條直徑4。 若擬定焊接工藝，焊接參數(shù)是調(diào)整的對象。,（4）計算方法,（1）目的 主要用來考核材料的氫致延遲裂紋敏感性 也可用來考核再熱裂紋和層狀撕裂等的敏感性 （2）應(yīng)用 低合金鋼,2）、插銷試驗,插銷試樣形狀、尺寸實例,1試板；2支點；3加壓；4油缸；5插銷試樣；6加載夾頭 7加載棒；8應(yīng)變片；9載荷；10支柱；11導(dǎo)線,如果保持載荷達(dá)到16h不斷，此應(yīng)力為臨界應(yīng)力cr。 試驗結(jié)果可畫出曲線。 判據(jù)：當(dāng) cr s 時，認(rèn)為工藝安全。,（3）優(yōu)缺點 優(yōu)點 節(jié)省材料（試棒?。?熱循環(huán)接近實際焊接熱循環(huán) 通過調(diào)整基體板板厚來調(diào)整焊接熱循環(huán) 方便、靈活、實用 缺點 需要專用設(shè)備 不適合現(xiàn)場用,2、焊接熱裂紋敏感性試驗方法 1）壓板對接（FISCO) 焊接裂紋試驗方法GB4675.4-84), 可用于評定焊條焊縫的熱裂紋敏感性。 （1）準(zhǔn)備試件 試件材質(zhì)與焊件相 同，采用原板厚，開 I形坡口。 采用機(jī)械加工方法。,（2）試驗裝置,（3）試驗步驟 把試件安裝在C形裝置中，調(diào)好坡口間隙。將螺栓旋緊，在水平、垂直方向頂緊試板。用待試焊條焊4條長約40mm的試驗焊縫。10min后，取出試件，沿焊縫彎斷，觀察斷面有無裂紋。 （4）計算裂紋率C C = (li / Li ) 100% 式中：li 4條試驗焊縫上的裂紋長度之和（mm）； Li 4條焊縫的長度之和（mm ）。,（三） 使用焊接性直接試驗方法 不同產(chǎn)品有不同使用性能要求，共同的性能要求是必需滿足常規(guī)的力學(xué)性能要求。 1、焊接接頭常規(guī)力學(xué)性能試板制備 寬度：應(yīng)滿足焊接接頭拉伸試樣、彎曲試樣長度要求； 長度：應(yīng)滿足制取各種性能試樣以及舍棄部分的要求； 厚度：為焊件板厚。,2、焊接接頭拉伸試驗 板接頭板形拉伸試樣如圖所示，至少1個。 按GB228-87金屬拉伸試驗法，在拉力機(jī)上進(jìn)行。,3、焊接接頭彎曲試驗 試樣種類和數(shù)量按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制取。如無注明，可制取正彎、背彎、側(cè)彎試樣各不少于1個，縱彎不少于2個。尺寸按GB2649-89中的規(guī)定。 試驗按GB232-88金屬彎曲試驗法，在拉力機(jī)上進(jìn)行。,4、焊接接頭沖擊試驗 試樣尺寸如圖所示：,缺口按要求可開在焊縫、熔合線或HAZ，如圖所示。 沖擊試樣每組3個。 試驗按GB2106-80金屬夏比（V形缺口）沖擊試驗方法和GB4159-84金屬低溫夏比沖擊試驗方法，在沖擊試驗機(jī)上進(jìn)行。 （五）其它特殊性能試驗 如：耐腐蝕性能試驗、高溫性能試驗等。,（四）析因理化試驗 目的：分析影響金屬焊接性的內(nèi)在原因。 主要包括： （1）焊接材料熔敷金屬擴(kuò)散氫測定試驗； （2）焊接接頭金相分析試驗； （3）焊接接頭維氏硬度試驗； （4）化學(xué)成分分析試驗； （5）焊接接頭斷口分析試驗。,1、焊接材料熔敷金屬擴(kuò)散氫測定試驗 試驗方法有甘油法、水銀法、色譜法等，常用的 是甘油法。 （1） 甘油法試驗原理： 焊接試樣，利用儀器收 集從試樣擴(kuò)散出來的氫氣。 （2 ） 測定裝置：如圖所示。 （3 ） 試樣：焊條電弧焊： 1002512mm （ 4 ） 試驗方法：試樣焊接 以后，用丙酮清洗、吹干； 在90s內(nèi)放入氫氣收集器內(nèi)； 經(jīng)72h后讀取氣體讀數(shù)Vo。,（ 5） 計算： V o = PVTo/PoWT 100 式中： P 實驗室氣壓 KPa ; V 收集的氫氣體積數(shù) ml ; W 熔敷金屬質(zhì)量 （焊后試樣質(zhì)量焊前試樣質(zhì)量） g ; Po 101 KPa ; To 273 K ; T （273+t） k ; t 恒溫箱中的溫度 。 每組做4個試樣，求平均值。,2、焊接接頭金相分析試驗 從裂紋試件截取金相分析試樣，對斷面進(jìn)行磨光、拋光和浸蝕，在光學(xué)顯微鏡下觀察。 觀察部位：焊縫、熔合 區(qū)、HAZ、母材。 3、焊接接頭維氏硬度試驗 在金相分析試樣斷面畫一 條平行于表面，且穿過各個區(qū) 的直線，在維氏硬度計上打硬 度。每隔0.5mm打一硬度，分 布曲線如圖所示，取HVmax為 評定參數(shù)。,（三）、常用焊接工藝措施,1、預(yù)熱 焊接開始前對焊件的全部（或局部）進(jìn)行加熱的工藝措施，預(yù)熱需達(dá)到的溫度稱為預(yù)熱溫度。 （1）作用： A、減緩焊后的冷卻速度，便于焊縫擴(kuò)散氫的逸出，同時減輕焊縫及HAZ淬硬程度，提高接頭抗裂性； B、降低焊接應(yīng)力； C、降低焊接結(jié)構(gòu)的拘束度，降低裂紋發(fā)生率。 但焊前預(yù)熱將增加能耗，同時使焊接條件惡化，因此，只要可能都應(yīng)采用不預(yù)熱或低溫預(yù)熱；鉻鎳A鋼，預(yù)熱將增加晶間腐蝕傾向，一般不能進(jìn)行預(yù)熱。,（2）預(yù)熱溫度選擇：,多層多道焊時，應(yīng)保證層間溫度不低于預(yù)熱溫度。,（3）預(yù)熱方法： 對接接頭每側(cè)加熱寬度不得小于板厚的5倍，一般在坡口兩側(cè)各75-100mm范圍內(nèi)保持一個均熱區(qū)域； 局部預(yù)熱，應(yīng)根據(jù)被焊工件拘束度而定，一般應(yīng)為焊縫區(qū)周圍各3倍壁厚，且不小于150-200mm。,2）、后熱 焊接后立即對焊件的全部（或局部）進(jìn)行加熱或保溫，使其緩冷的工藝措施。 后熱的作用可避免形成淬硬組織及使氫逸出焊縫表面，防止裂紋產(chǎn)生。 消氫處理：焊后立即將焊件加熱到250-350溫度范圍，保溫2-6h后空冷，它可使焊縫中的擴(kuò)散氫加速逸出，大大降低焊縫和HAZ中的氫含量，防止冷裂紋。 對于焊后要求進(jìn)行熱處理的焊件，熱處理過程中可以除氫，不需另做消氫處理。 后熱的加熱方法、加熱區(qū)寬度與預(yù)熱相同。,3、焊后熱處理 焊接后為改善焊接接頭的組織和性能或消除殘余應(yīng)力而進(jìn)行的熱處理。 （1）應(yīng)用范圍 A、母材金屬強(qiáng)度等級較高，產(chǎn)生延遲裂紋傾向大的低合金鋼； B、處在低溫下工作的壓力容器及其它焊接結(jié)構(gòu)，尤其在脆性轉(zhuǎn)變溫度一下使用的壓力容器； C、厚度超過一定限度的壓力容器，如GB150-1998規(guī)定，碳鋼32mm，16MnR 30mm，16MnV 28mm; D、焊后機(jī)械加工余量大，或?qū)Τ叽绶€(wěn)定性要求高的焊接結(jié)構(gòu)； E、有應(yīng)力腐蝕危險的結(jié)構(gòu)。,（2）熱處理種類 去應(yīng)力退火：加熱溫度一般為600-650，與高溫回火相同；含V低合金鋼，應(yīng)在550-590下進(jìn)行（在600-620會導(dǎo)致塑性和韌性變差）； 保溫時間：按厚度1-2min/mm確定，厚度超過50mm，每增加25mm加15min，最短不少于30min，最多不超過3h。 （3）焊后熱處理方法 A、整體熱處理：將焊件整體置于加熱爐中，可消除80-90%殘余應(yīng)力。 焊件進(jìn)爐和出爐溫度應(yīng)在300以下，在300以上的加熱和冷卻速度與板厚有關(guān)，一般應(yīng)滿足 v20025/（v：冷卻速度）,B、局部熱處理 局部熱處理應(yīng)保證焊縫兩側(cè)有足夠的加熱寬度，對筒體： B=5(R）1/2 B：筒體加熱寬度； R：筒體半徑。 （4）注意事項 A、母材和焊縫金屬性能惡化：如低溫用Ni鋼經(jīng)消除應(yīng)力處理后，斷裂韌度下降； B、對含有一定量Cr、Mo、V等的低合金鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)防止出現(xiàn)再熱裂紋； C、A不銹鋼應(yīng)防止出現(xiàn)晶間腐蝕傾向； D、母材為調(diào)質(zhì)鋼的，焊后消除應(yīng)力退火溫度應(yīng)比母材回火溫度低30-60； E、熱處理過程中，要注意防止結(jié)構(gòu)變形。,四 利用焊接性試驗擬定焊接工藝的基本思路,一 焊接工藝 在GB1T3375-1994焊接術(shù)語中下的定義是： 焊接工藝是制造焊件所有有關(guān)的加工方法和實施要求。包括： 1 焊前準(zhǔn)備 2 選擇焊接方法 3 選擇焊接材料 4 選擇焊接參數(shù)：例如：焊接電流、電弧電壓、焊接速度等。 5 制定工藝措施：例如：預(yù)熱、焊后緩冷、焊后熱處理 、焊后去氫處理等 。 6 制定操作要求,二 擬定焊接工藝的基本思路,1 選擇焊接方法 依據(jù)：a 被焊材料的種類； b 焊接產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點； c 生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。 2 選擇焊接材料 依據(jù)：a 被焊材料的化學(xué)成分或力學(xué)性能； b 產(chǎn)品的工作條件和使用性能要求； c 焊件剛性的大小、幾何形狀的復(fù)雜程度； d 焊接施工條件； f 勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)合理性。,3 選擇焊接參數(shù) （1）利用間接的焊接性試驗方法分析材料的焊接性和初步擬定焊接參數(shù)。 （2）利用直接的焊接性試驗方法對初步擬定的焊接參數(shù)進(jìn)行檢驗和調(diào)整。 a 利用工藝焊接性試驗（焊接冷裂紋敏感性試驗）確定熱輸入E的下限 E = 36IU/V b 利用使用焊接性試驗（焊接接頭沖擊試驗）確定熱輸入E的上限。 4 確定工藝措施 當(dāng)按上述方法確定的熱輸入下限高于上限時，應(yīng)考慮采用預(yù)熱、緩冷、后熱、焊后熱處理等工藝措施。,1、熱扎鋼 ：S 294343Mpa，基本屬于C-Mn，Mn-Si系列的鋼種，有時通過固溶強(qiáng)化獲得高強(qiáng)度、或在特殊狀態(tài)下以V、Nb代替部分Mn，以達(dá)到細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化的作用。 典型鋼種：16Mn 組織：細(xì)晶鐵素體+珠光體 特例：15MnV V細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化,第二節(jié) 合金鋼的焊接,一、熱軋及正火鋼的焊接 熱軋及正火鋼的分類、成分、性能,2、正火鋼：固溶強(qiáng)化基礎(chǔ)上，通過細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化提高強(qiáng)度保證韌性的低合金高強(qiáng)鋼 S 343490 Mpa 成分：C-Mn，Mn-Si系列基礎(chǔ)上加入一些碳化物和氮化物的形成元素V、Nb、Ti、Mo等 正火的目的：使合金元素以細(xì)小的化合物質(zhì)點從固溶體中充分析出，并同時細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度的同時改善塑性、韌性、達(dá)到最佳的綜合性能,16Mn化學(xué)成分,第六章 金 屬 焊 接 性,（一）焊接性分析,焊接缺陷（裂紋）；材料性能（脆化）,1、熱裂紋 熱裂紋是在焊接高溫下產(chǎn)生的，其中危害最為嚴(yán)重的是結(jié)晶裂紋，由于結(jié)晶裂紋是在結(jié)晶后期，由低熔點物質(zhì)所形成液態(tài)薄膜而引發(fā)的。它與焊縫金屬的成分，主要是C、S、Mn有關(guān)。 16Mn含w(C)較低，w(Mn)較高，Mn/S比可以達(dá)到要求，具有較好的抗熱裂性能、抗結(jié)晶裂紋性能，正常情況下不會出現(xiàn)熱裂紋。 當(dāng)成分不合格，出現(xiàn)波動，偏析C、S含量偏高M(jìn)n/S比 低于要求出現(xiàn)裂紋 可以通過焊接材料調(diào)整焊縫金屬成分。降低焊劑中的C、S含量,第六章 金 屬 焊 接 性,2、冷裂紋 大量的生產(chǎn)實踐和理論研究表明，鋼種的淬硬傾向、一定的含氫量和足夠的約束應(yīng)力是焊接時產(chǎn)生冷裂紋的三大主要因素。 （1）淬硬傾向： 16Mn由于其含碳量低，故在淬火時，如冷卻速度不是太快，就會得到低碳馬氏體組織，或者是鐵素體十珠光體組織，由于這些組織的硬度不高.因而其淬硬傾向小，只有在冷卻速度較快時，才會得到高碳馬氏體組織，則有一定的淬硬傾向。 （2）拘束應(yīng)力 焊接時，焊縫中的應(yīng)力主要包括熱應(yīng)力、組織應(yīng)力和由于自身拘束條件所造成的應(yīng)力。 由式可見，拘束度與材料板厚有很大關(guān)系，板厚越大，所造成的拘束度也越大，則拘束應(yīng)力也就越大，因而我們只要選擇合適的板厚，就可以控制拘束應(yīng)力。,（3）含氫量 焊縫中的氫主要來源干焊接材料中的水分、焊件坡口處的鐵銹、油污，以及環(huán)境濕度等。對16Mn來說，只要板厚不太大，冷卻速度控制得當(dāng)，由于焊接溫度高，增強(qiáng)了氫的話動能力，使大部分氫會從焊縫中擴(kuò)散逸出；同時，當(dāng)焊縫冷卻時，其組織會由奧氏體向鐵素體等轉(zhuǎn)變，由于氫在奧氏體中的溶解度大大高于在鐵素體中的溶解度，又會有部分氮逸出。因而到最后，焊縫中的殘余氫量就不足以形成冷裂紋。,（4）脆硬傾向,（5）碳當(dāng)量,（6）熱影響區(qū)最高硬度 熱影響區(qū)最高硬度是評定剛才脆硬傾向的一個簡單辦法。 Hmax350HV 現(xiàn)在不適用,因此，16Mn鋼在板厚不是太大，冷卻速度適當(dāng)?shù)那闆r下是不會出現(xiàn)冷裂紋的，只有在板厚(40mm以上)太大，冷速較快的情況下，才有出現(xiàn)冷裂紋的傾向，不過，我們可以通過焊前適當(dāng)預(yù)熱等措施來預(yù)防。,3、再熱裂紋 再熱裂紋是由于鋼中含有Cr, Mo,V,Nb等強(qiáng)碳化物形成元素，以及存在一定的殘余應(yīng)力，并在焊后進(jìn)行再次加熱的情況下產(chǎn)生的。由表可知,16Mn不含強(qiáng)碳化物形成元素，在熱軋狀態(tài)下供貨，焊后一般不進(jìn)行熱處理，因而對再熱裂紋不敏感. 如有強(qiáng)碳化物形成元素，則要注意。例如： 18MnMoNb和14MnMoV有輕微的再熱裂紋敏感性。 18MnMoNb 預(yù)熱溫度：180提高到220 或焊后立即1802h的后熱,第六章 金 屬 焊 接 性,4、層狀撕裂 主要與板厚有關(guān)，不受鋼材限制。 板厚16mm以下，不易出現(xiàn) 冶金軋制質(zhì)量，片狀硫化物帶狀分布，影響大 抗層狀裂紋的Z向鋼。Z向斷面收縮率達(dá)到20%， 即不會出現(xiàn)層狀撕裂 對于16Mn來說，其本身雜質(zhì)與有害元素含量控制嚴(yán)格，所以只要我們控制其板材厚度與選擇合適焊接工藝，其層狀撕裂是可以減少或避免的.,第六章 金 屬 焊 接 性,5、HAZ的性能 主要是過熱區(qū)的脆化問題。 合金化方式影響過熱區(qū)脆化。 Mn-Si，固溶強(qiáng)化，合金元素在完全固溶條件下有 優(yōu)良的綜合性能 Mn-V、Mn-Nb、Mn-Ti等，固溶強(qiáng)化，沉淀強(qiáng)化 正火處理 正火鋼的過熱敏感性比熱軋鋼大 出現(xiàn)冷裂，采用小線能量焊接，可降低脆化,過熱脆化主要產(chǎn)生在被加熱到1100到熔點以下的區(qū)域，它的產(chǎn)生原因與鋼材成分及強(qiáng)化方式有關(guān)。對16Mn鋼來說，當(dāng)碳含量偏于下限(0.12%-0.14%)時，由于其本身含碳量少，又是通過固溶強(qiáng)化方式來獲得較好的強(qiáng)度和韌性的，因而其脆化傾向小。只有當(dāng)焊接線能量過大時，會導(dǎo)致過熱區(qū)奧氏體晶粒嚴(yán)重粗化，冷卻時生成魏氏組織，這時才會出現(xiàn)脆化現(xiàn)象。 而當(dāng)含碳量偏于上限（0.20%）時，此時不僅線能量過大會因形成魏氏組織而脆化，而且當(dāng)線能量偏低、冷速過大時還會因形成高碳馬氏體而發(fā)生脆化。 因而只要我們控制16Mn鋼的成分與線能量，其過熱區(qū)脆化也是可以減少或避免的。,綜合以上分析，我們知道在裂紋方面,16Mn對熱裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂不敏感，只有當(dāng)板材厚度過大，且冷卻 過快時對冷裂紋有一定的敏感性；在脆化方面, 16Mn有一定 的熱應(yīng)變脆化現(xiàn)象，對過熱區(qū)脆化不敏感。在生產(chǎn)實際中， 我們只要通過一些簡單的焊接工藝就可以解決16Mn中由于 部分原因?qū)附有詭淼牟焕绊憽?因而，總的來說，16Mn具有優(yōu)良的焊接性，這正是它廣泛用于各種焊接結(jié)構(gòu)中的一個重要原因。,第六章 金 屬 焊 接 性,（二）焊接工藝特點 焊接方法不是關(guān)鍵，無特殊要求。 根據(jù)材料厚度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和具體施工條件選擇： 手弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊、電渣焊,1、熱軋鋼 （1）主要特點 碳當(dāng)量較低，強(qiáng)度不高，具有較好的塑性、韌性及焊接性，HAZ淬硬傾向略大于低碳鋼。焊件較厚，接頭剛性大，環(huán)境溫度低時易產(chǎn)生冷裂紋。,第六章 金 屬 焊 接 性,（2）工藝措施 要求焊縫與母材等強(qiáng)的焊件，選用相應(yīng)強(qiáng)度級別的焊條； 不要求等強(qiáng)的焊件，選用強(qiáng)度略低的焊條，提高塑性、韌性； 盡量使用低氫焊條；對強(qiáng)度級別低地低合金鋼、非動載荷構(gòu)件，可使用酸性焊條； 板厚增加，剛性變大，應(yīng)提高預(yù)熱溫度； 在環(huán)境溫度0oC以下施工，構(gòu)件預(yù)熱100150oC 酸性焊條150250oC烘干，堿性焊條350 450oC烘干后在100150oC保溫。,第六章 金 屬 焊 接 性,（3）焊接規(guī)范 295MPa級，Ceq0.280.35%，09Mn2、09Mn2Cu、 09Mn2Si、09MnV、12Mn、18Nb6等，可以不預(yù)熱，不后熱， 常采用J422、J423、J426、J427焊條。 345MPa級，Ceq0.310.39%，16Mn、16MnCu、16MnRe 、16MnSiCu、12MnNb、14MnNb等，厚度大于40mm，需要 大于100預(yù)熱 ，焊后600650 回火，常采用J502、J503、 J506、J507焊條。 390MPa級，Ceq0.380.42%，15MnV、15MnCu、 15MnVRe、16MnNb、15MnTi、15MnTiCu，厚度大于32mm ，需要大于100 預(yù)熱 ，用J506、J507焊條，焊后560590 回 火；用J556、J557焊條，焊后600650 回火。,第六章 金 屬 焊 接 性,2、正火鋼 （1）主要特點 碳當(dāng)量較高，焊接HAZ有明顯的淬硬傾向，焊后于800500 冷卻速度越大，淬硬越嚴(yán)重，冷裂敏感性增加。輸入焊接線能量不可過低（焊接電流小，焊接線速度高），否則易產(chǎn)生淬硬組織；線能量過高，過熱度大，晶粒粗大，接頭塑性降低。,第六章 金 屬 焊 接 性,（2）工藝措施 要求焊縫與母材等強(qiáng)的焊件，選用相應(yīng)強(qiáng)度級別的焊條； 不要求等強(qiáng)的焊件，選用強(qiáng)度略低的焊條，提高塑性、韌性； 使用低氫焊條；適當(dāng)控制線能量和焊后冷卻速度； 強(qiáng)度級別高或厚度較大的焊件，焊后應(yīng)及時熱處理，或在200350 保溫26 h； 焊件、焊條應(yīng)保持低氫狀態(tài)，定位焊也應(yīng)采取預(yù)熱措施； 嚴(yán)禁在非焊接部位引弧。 焊條350450 烘干，使用前100150 保溫,第六章 金 屬 焊 接 性,（3）焊接規(guī)范 440MPa級，Ceq0.410.43%，15MnVN、 15MnVNCu、15MnVTiRe、14MnVTiRe等，厚度大于 32mm，需要大于100oC預(yù)熱，常采用J556、J557、J606 、J607焊條。 490MPa級，Ceq0.500.55%，18MnMoNb、 14MnMoV、15MnMoVCu、14MnMoVN等，大于150oC 預(yù)熱，焊后600650oC回火；12Ni4CrMoV鋼，大于 150oC預(yù)熱，保持層溫150300oC，焊后600650oC回火 ；常采用J607、J606焊條。 540MPa級，Ceq0.47%，14MnMoVB，200250oC 預(yù)熱，焊后55020oC或66020oC回火，用J706、J707焊條,三、熱軋及正火鋼的焊接工藝 焊接方法的選擇無特殊要求，在此僅討論焊接材料和工藝參數(shù)的確定。 坡口加工、裝配及定位焊 焊接材料的選擇 考慮兩個問題： 無焊接缺陷； 滿足使用性能要求。,對于熱軋、正火鋼，裂紋一般不會產(chǎn)生，主要根據(jù)使用性能要求來選擇焊接材料。 注意以下問題： 1、選擇與母材力學(xué)性能匹配的相應(yīng)級別的焊接材料 等強(qiáng)匹配或低強(qiáng)匹配，C0.14%，合金元素低于母材。,2、同時考慮熔合比和冷卻速度的影響 焊縫金屬的化學(xué)成分、力學(xué)性能取決于： 母材的熔入量即熔合比； 組織的過飽和度。 組織的過飽和度取決于：冷卻速度 3、考慮焊后熱處理對焊縫力學(xué)性能的影響,焊接工藝參數(shù)的確定 1、焊接熱輸入（線能量） 焊接線能量的確定，取決于： 過熱區(qū)的脆化； 冷裂紋。 對于Ceq小于0.40%的熱軋正火鋼，焊接線能量可適當(dāng)放寬； 對于Ceq0.40%-0.60%正火鋼，小焊接線能量預(yù)熱。,典型工藝參數(shù)： 1）焊條電弧焊 打底焊道和非平焊位置，焊條直徑小些，在保證質(zhì)量前提下，盡量采用大焊條、大電流。表3-7 2）自動焊 埋弧焊、電渣焊、CO2氣體保護(hù)焊。表3-8、9 3）氬弧焊 主要用于打底焊。,2、預(yù)熱和焊后熱處理 目的：防止裂紋，改善組織、性能。 1) 預(yù)熱,2）焊后熱處理 a) 不要超過母材原來的回火溫度，以免影響母材本身的性能； b) 對于有回火脆性的材料，避開出現(xiàn)回火脆性的溫度區(qū)域。,焊接接頭的力學(xué)性能 WM和HAZ的力學(xué)性能是影響接頭使用可靠性的基本性能，而其中強(qiáng)度與韌性又是關(guān)鍵的考核要素。表3-14,二 低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接,低碳調(diào)質(zhì)鋼 碳含量：在0.09-0.23%，大部分0.16-0.18% 強(qiáng)化機(jī)理：相變強(qiáng)化（調(diào)質(zhì)處理) 屈服強(qiáng)度：為490MPa 980MPa 合金系 ：低C、Mn-Ni-Cr-Mo系 主合金化元素： Mn、Ni、Cr（1.6%）、Mo 輔合金化元素：V、Nb、Ti、B、Cu 熱處理狀態(tài)：淬火回火，低碳馬氏體或下貝氏體， 綜合機(jī)械性能好 典型鋼種：14MnMoVN、HT60-HT80、HY80-HY130,CF鋼,低碳調(diào)質(zhì)鋼中的焊接無裂紋鋼(CF鋼)，其特點是含碳量低 (0.09)、總碳當(dāng)量低(CEQ2=0.39%)、裂紋敏感系數(shù)低(PCM0.19)。由于在鋼材生產(chǎn)過程中采用新技術(shù)，如在線余熱淬火等，在碳當(dāng)量不大情況下，增加其淬透性，并加入多種微量元素，所以能在保證高強(qiáng)度的同時提高其塑性和韌性(-40時其AKv200J甚至達(dá)300以上)。,過熱區(qū)脆化 HAZ軟化 裂紋,(一)、焊接性分析,含碳量很低，而且對硫、磷等雜質(zhì)控制嚴(yán)格，因而有良好的焊接性,1.裂紋,（1）熱裂紋 A、結(jié)晶裂紋：C低、Mn高，S、P控制嚴(yán)， Mn/S高，敏感性小 B、HAZ液化裂紋： 在高Ni、低Mn的低合金高強(qiáng)鋼中出現(xiàn)，其產(chǎn)生與Mn/S有關(guān)，C高，要求Mn/S高； 線能量越大，過熱區(qū)晶粒粗大，晶界熔化嚴(yán)重，晶界面積減少，容易形成液態(tài)薄膜，液化裂紋敏感性增大 熔池凹度越大，敏感性大,預(yù)防液化裂紋措施： （1）Ni高時，控制C、S含量，提高M(jìn)n/S比； （2）小q； （3）控制熔池形狀，減小凹度。,（2）冷裂紋 含碳低，合金元素多，得到低碳M或B，在Ms附近冷速低， Ms 較高，M能進(jìn)行“自回火”，可避免產(chǎn)生冷裂紋。 低碳調(diào)質(zhì)鋼對擴(kuò)散氫H比較敏感，當(dāng)H控制不嚴(yán)時，冷裂紋敏感性還是相當(dāng)高,自回火：碳原子通過擴(kuò)散沿晶體缺陷偏聚而使M強(qiáng)化的現(xiàn)象,（3）層狀撕裂 低碳調(diào)質(zhì)鋼對雜質(zhì)控制嚴(yán)格，抗層狀撕裂能力較好,（3）再熱裂紋 MoV鋼，特別是CrMoV鋼對再熱裂紋的敏感性最高 MoB鋼、Cr-Mo鋼也有一定的敏感性 低碳調(diào)質(zhì)鋼中合金元素，提高再熱裂紋敏感性作用最大的是V、其次是Mo，Cr影響與含量有關(guān)，當(dāng)wCr1%，隨其含量增加，再熱裂紋敏感性降低。,2.過熱區(qū)脆化,原因:冷速較低時， F首先析出后剩余的奧氏體富碳，這部分高碳A在繼續(xù)冷卻時將轉(zhuǎn)變?yōu)楦咛嫉腗或B。這種由F、高碳M和高碳B組成的混合組織使過熱區(qū)嚴(yán)重脆化。,但也不是冷速越高越好，過分提高冷速可能使塑性下降并導(dǎo)致冷裂紋產(chǎn)生，對強(qiáng)度級別高的鋼都存在一個韌性最佳的冷卻時間t8/5，此時對應(yīng)的組織為M+B下（10-30%）；,低合金調(diào)質(zhì)鋼當(dāng)含Ni較高時，形成的高Ni馬氏體（甚至上B）都有很高的韌性，因此，增加鋼中的含Ni量能改善近縫區(qū)的韌性,預(yù)防：提高冷卻速度 ，避免或盡可能減少先共析F的析出 但過分提高冷速也會使塑性降低或產(chǎn)生冷裂紋,低碳調(diào)質(zhì)鋼中由于含有較多固C、N的元素，一般不出現(xiàn)熱應(yīng)變脆化。,母材的強(qiáng)度越高，軟化越顯著 調(diào)質(zhì)處理的回火溫度越低，軟化區(qū)越寬 焊接熱源越不集中，軟化區(qū)越寬 焊接E越大、預(yù)熱溫度過高，軟化加重,3.HAZ軟化,軟化： 熱影響區(qū)的強(qiáng)度低于母材焊前強(qiáng)度的現(xiàn)象。 軟化部位：加熱溫度為t回Ac1之間的區(qū)域,（二）、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點 BM組織：ML+BL； 注意問題：M轉(zhuǎn)變時的冷卻速度不能太快，使M自回火，防止冷裂；800-500的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性組織的臨界速度。 焊接方法、材料的選擇,第3節(jié)低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接,解決問題：裂紋；保證強(qiáng)度的同時，提高韌性。 一般無PWHT，焊后強(qiáng)度、韌性下降時可采用PWHT。常采用的焊接方法有SMAW、MIG、MAG。 采用熱量集中的氣保焊或焊條電弧焊焊接高強(qiáng)高韌性鋼。 采用低強(qiáng)匹配焊材和氣保焊焊接不同強(qiáng)度級別的兩種低碳調(diào)質(zhì)鋼接頭。,第3節(jié)低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接,焊接參數(shù)的選擇 1、焊接熱輸入的確定，應(yīng)合適 冷卻速度的上限不產(chǎn)生冷裂紋，下限HAZ不出現(xiàn)脆化混合組織。Wc=0.18%是ML形成界限。,先根據(jù)HAZ韌性確定熱輸入，再通過冷裂確定預(yù)熱,tbt8/5tm,2、預(yù)熱溫度、焊后熱處理 預(yù)熱目的是降低M轉(zhuǎn)變時的冷卻速度，通過M自回火作用來提高抗裂性能。PWHT溫度比BM原回火溫度低約30。一般焊態(tài)使用。,焊接接頭的力學(xué)性能,WCF62鋼焊接 生產(chǎn)：940水淬十630回火。為了保證母材性能在制造過程中不下降，不允許采用熱彎、熱卷成形，矯正的加熱溫度不得超過焊前回火溫度。 焊接方法：一般用焊條電弧焊、CO2或Ar+20CO2氣體保護(hù)電弧焊。 焊接材料：焊條選用E60l5-G型，如J607RH等。焊條烘焙溫度4001h，烘后應(yīng)立即放人低溫干燥保溫筒內(nèi)，隨用隨取。在保溫筒內(nèi)存放時間不應(yīng)超過4h。氣體保護(hù)焊焊絲為H08MnSiMo、或MnNiMo系焊絲。保護(hù)氣體的純度及含水量應(yīng)嚴(yán)加控制，CO2氣體應(yīng)符合GB6052中規(guī)定的I級或II級1類氣體的要求。,成分：,焊接線能量：在E為1725kJcm時韌性最高；超過25kJcm，且低于17 kJcm時，韌性下降幅度不大，超過50 kJcm時，則韌性明顯下降。因此，最佳線能量為1725 kJcm，允許線能量為10一40 kJcm。 預(yù)熱溫度：與H有關(guān)，當(dāng)焊條經(jīng)400烘干，H2m1100g時可不進(jìn)行預(yù)熱。板厚較大或母材CE（或Pcm）偏高時，應(yīng)進(jìn)行50的預(yù)熱。 熱處理：一般焊后不得進(jìn)行熱處理。當(dāng)36 mm時，要求進(jìn)行消除應(yīng)力退火。退火溫度應(yīng)低于焊前回火溫度，若超過回火溫度強(qiáng)度將明顯下降。綜合考慮保證性能及防止消除應(yīng)力裂紋，退火溫度應(yīng)選在550一580之間，保溫時間為/25（mm）h，加熱速度在300以上時不超過120h，保溫后隨爐冷至300后再出爐空冷。 為了防止消除應(yīng)力裂紋，可采用以下措施： A、降低消除應(yīng)力退火溫度。B、控制母材中V、B的含量。 C、適當(dāng)預(yù)熱（100）。D、焊后及時進(jìn)行200 x（0.5-1）h后熱。,中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接,一、中碳調(diào)質(zhì)鋼 強(qiáng)化機(jī)理：相變強(qiáng)化（調(diào)質(zhì)處理 屈服強(qiáng)度：為880MPa1176MPa 合金系：中C（0.25% 0.5%）、Cr-Mn-Ni-Mo-Si系 主合金化元素：Cr-Mn-Ni-Mo-Si 輔合金化元素：V 熱處理狀態(tài)：淬火回火 組織：S回、M回 ，M為片狀 典型鋼種：30CrMnSi、40Cr、35CrMoA、35CrMoVA,分類： A、Cr鋼 ：以Cr為主加元素 （1%，提高回火穩(wěn)定性 ），有回火脆性 ； 典型：40Cr ，用于制造在交變載荷下工作的重要零件，如大型齒輪、軸等 。 B、Cr-Mo鋼 ：Cr鋼中加入Mo（0.15-0.25，消除其回火脆性，提高淬透性，并提高鋼的中溫強(qiáng)度 ）； 典型： 35C rMoA。33CrMoVA，用于制造動力設(shè)備上承受高負(fù)荷的大截面零部件。 C、 Cr-Mn-Si鋼 ：價格低廉，在退火狀態(tài)下具有P+F，調(diào)質(zhì)狀態(tài)下為回火M或回火S ，有回火脆性 典型： 30CrMnSiNi2A制造飛機(jī)上的一些構(gòu)件 D、Cr-Ni-Mo鋼 ：加入Ni和Mo，使鋼具有強(qiáng)度高、韌性好、淬透性大 典型： 40CrNiMoA、34 CrNiMoA ，用于制造高負(fù)荷、大截面的軸類以及承受沖擊載荷的構(gòu)件，如汽輪機(jī)、噴氣渦輪機(jī)軸以及噴氣式客機(jī)的起落架和火箭發(fā)動機(jī)外殼等,二、焊接性分析,1、熱裂傾向 （結(jié)晶裂紋） CS、P偏析熱裂傾向 C多，合金多TB（液固相區(qū)間）熱裂 容易在弧坑和焊縫中凹下的部位開裂。 預(yù)防： A、選用焊接材料時，應(yīng)盡量選用含碳量比母材低，硫磷等雜質(zhì)少的填充金屬 ； B、選用焊接參數(shù)時要注意降低熔合比 ； C、操作時應(yīng)注意填滿弧坑及保證良好的焊縫成形。,2、冷裂敏感性 在焊接中常見的低合金鋼中，中碳調(diào)質(zhì)鋼具有最大的冷裂紋敏感性 ，原因： A、C 、Ceq大，易得到淬硬組織 B、 C ，使Ms點下降，M沒有“自回火”效應(yīng) C、獲得的馬氏體C，硬度與脆性高 預(yù)防：焊接時，T0+Tp（焊后及時進(jìn)行回火處理） 3、過熱區(qū)脆化 原因：在冷速較大時很容易形成硬脆的高碳M ； 預(yù)防：盡量降低800-500溫度范圍內(nèi)的冷卻速度 ，采取預(yù)熱、緩冷和適當(dāng)加大線能量相配合的措施，既可減少A在相變溫度以上停留的時間，又可降低在共析轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)的冷卻速度，獲得韌性較高的組織。,4、HAZ軟化 與低碳調(diào)質(zhì)鋼一樣。軟化最明顯區(qū)域： Ac1- Ac3。,中碳調(diào)質(zhì)鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接時，防止冷裂紋、脆化和軟化的措施是互有矛盾的，只能在防止冷裂的前提下盡量降低軟化的程度，,三、焊接工藝,1、指導(dǎo)思想 防止裂紋、過熱區(qū)脆化和HAZ軟化,2、在退火態(tài)下焊接，焊后整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行淬火+回火處理 原則：防止裂紋 ，接頭性能則由焊接材料與焊后熱處理來保證 A、焊接方法：由于不強(qiáng)調(diào)線能量對接頭性能的影響，基本上不受限制。 B、不顧慮回火區(qū)的軟化，可以采用較大的線能量+適當(dāng)高溫預(yù)熱，從而防止冷裂。般預(yù)熱溫度及層間溫度可控制在200-350之間。 C、焊接材料：為保證焊縫與母材在相同的熱處理條件下獲得相同的性能，應(yīng)保證熔敷金屬的成分與母材基本相同。同時，為了防止產(chǎn)生熱裂紋，要求采用低碳焊絲，焊絲中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在0.15%以內(nèi)，最高不超過0.25%，并且控制硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于0.03%0.035%。 。 D、為了防止延遲裂紋，焊后應(yīng)及時進(jìn)行熱處理。若及時進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理有因難，可進(jìn)行中間退火或在高于預(yù)熱的溫度下保溫一段時間（如低溫回火或650680高溫回火 ）。作用：排除擴(kuò)散氫并軟化熱影響區(qū)組織；消除應(yīng)力的作用。 E、對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊縫較多的產(chǎn)品，為防止由于焊接時間過長而在中間發(fā)生裂紋，可在焊完一定數(shù)量的焊縫后，進(jìn)行一次中間退火。 F、在焊后回火時，注意回火脆性。,3、鋼在調(diào)質(zhì)態(tài)下焊接 原則：保證不產(chǎn)生裂紋的前提下盡量保證接頭的性能。 工藝要點： A、預(yù)熱、焊后及時回火處理：預(yù)熱溫度、層間溫度及焊后回火溫度均應(yīng)低于焊前回火溫度50以上 B、焊接方法：采用熱量集中、能量密度高的焊接熱源，在保證焊透的條件下盡量用小線能量，以減小熱影響區(qū)的軟化。選用氬弧焊或等離子弧焊、電子束焊效果較好 ； C、因焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，焊接材料成分可與母材有較大差別。為了防止冷裂紋，可以用奧氏體不銹鋼焊條或鎳基焊條 ，此時工藝注意異種鋼焊接。,4焊接方法及焊接材料 1）焊接方法 焊條電弧焊、氣保焊、埋弧焊；脈沖氬弧焊、等離子弧焊及電子束焊等。小E、預(yù)熱、后熱 2）焊接材料 采用低碳合金系、降S、P。 3）預(yù)熱和焊后熱處理 預(yù)熱和PWHT是其焊接的重要工藝措施。 預(yù)熱溫度一般為200-350。,例：30CrMnSiA鋼的焊接,典型中碳調(diào)質(zhì)鋼，屬于Cr-Mn-Si系統(tǒng)，前蘇聯(lián)的主要合金鋼種，不含貴重的Ni元素，在我國得到了較為廣泛的應(yīng)用。 退火狀態(tài)組織：F+P 調(diào)質(zhì)狀態(tài)組織：回火索氏體 低溫回火組織：回火馬氏體 第一類回火脆性：300450 第二類回火脆性：450600,30CrMnSiA鋼的焊接工藝,3.2 U=20-25V I=90-110A,0.8,Q=10-14l/min U=17-19V I=85-110A V=150-180m/h,2.5 U=21-38V I=290-400A V=27m/h,第六章 金 屬 焊 接 性,第三節(jié) 異種鋼焊接問題,焊接方法,第四節(jié) 焊接方法特點,一、手工電弧焊,手弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的一種電弧焊。,第六章 金 屬 焊 接 性,一、手工電弧焊 1、特點 （1）操作靈活 適合各種位置（全位置）焊接，平焊、立焊、仰焊，對接、搭接、角接、T型接頭等，室內(nèi)室外，復(fù)雜結(jié)構(gòu) （2）待焊接頭裝配要求低 焊接過程主要由焊工操作控制 （3）可焊金屬材料廣 幾乎沒有什么限制 （4）熔覆速度低 焊接電流小，需更換焊條 （5）依賴性強(qiáng) 焊接接頭的性能對焊工的操作水平和臨場發(fā)揮依賴性強(qiáng),第六章 金 屬 焊 接 性,2、手弧焊設(shè)備 焊接電源 電源外特性、動特性、規(guī)范調(diào)節(jié)特性 交流弧焊機(jī)、旋轉(zhuǎn)式直流弧焊發(fā)電機(jī)、弧焊整流器、逆變弧焊整流器（新型直流電源，體積小、質(zhì)量小、高效節(jié)能、動態(tài)響應(yīng)好）,3、手弧焊輔助設(shè)備 電焊鉗（焊把），面罩和護(hù)目鏡，電焊條保溫筒 ，焊縫接頭尺寸監(jiān)測器，清渣榔頭和鋼絲刷，夾具及 變位器，氣動打渣工具及高速角向砂輪機(jī),第六章 金 屬 焊 接 性,4、手弧焊電源選擇 （1）根據(jù)焊接金屬材質(zhì)、焊條類型、焊接結(jié)構(gòu)選擇: 酸性焊條焊接低碳鋼：交流弧焊變壓器 堿性焊條焊接高壓容器、高壓管道等重要結(jié)構(gòu)，焊接 非鐵金屬、合金鋼、鑄鐵等：弧焊整流器、弧焊發(fā)電等直流電源 通用性較強(qiáng)地交、直流焊機(jī)：多用途 （2）根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)所用材料、板厚范圍、結(jié)構(gòu)形式等因素確定所需弧焊電源的容量，參照弧焊電源技術(shù)數(shù)據(jù)，選用相應(yīng)的電源 （3）價格、效率、電網(wǎng)容量、操作維修費(fèi)用、占地面積以及場地設(shè)施等,二、埋弧自動焊 以裸金屬焊絲與焊件（母材）間所形成電弧為熱 源，以覆蓋在電弧周圍的顆粒狀焊劑及其熔渣作保護(hù) 的電弧焊方法。,第六章 金 屬 焊 接 性,焊接電弧在焊絲與工件之間燃燒。電弧熱將焊絲端部及電弧附近的母材和焊劑熔化、熔化的金屬形成溶池，熔融的焊劑稱為熔渣、溶池受熔渣和焊劑蒸汽的保護(hù)，不與空氣接觸。 埋弧焊有自動埋弧焊和半自動埋弧焊兩種方式。,第六章 金 屬 焊 接 性,第六章 金 屬 焊 接 性,1、特點 優(yōu)點： （1）焊縫質(zhì)量高 電弧掩埋在焊劑及熔渣之下，保護(hù)性好； 對焊工的依賴性小，焊縫化學(xué)成分、機(jī)械性能穩(wěn)定性好。 （2）生產(chǎn)率高 焊接電流和電流密度均高于手弧焊，保護(hù)性好 （3）勞動條件好 無弧光輻射，焊工的主要工作是操縱焊機(jī),第六章 金 屬 焊 接 性,缺點： （4）焊接位置：只適用于平焊 顆粒狀焊劑 （5）對焊劑要求高 成分控制要嚴(yán)，難以焊接鋁、鎂等氧化性強(qiáng)的金屬及其合金 （6）只適合于長焊縫 短焊縫的生產(chǎn)率還低于手弧焊 （7）電弧弧柱電位梯度大，不適合1mm以下的薄板,第六章 金 屬 焊 接 性,2、設(shè)備 等速送絲式，變速送絲式埋弧自動焊 （1）組成及要求 送絲及行走機(jī)構(gòu)，弧焊電源，送絲及行走電機(jī) 拖動控制系統(tǒng)，焊頭調(diào)整機(jī)構(gòu)。 （2）機(jī)械結(jié)構(gòu)類型 小車式，門架式（大車式），懸臂式（容器環(huán) 縫、縱縫專用）。,第六章 金 屬 焊 接 性,3、高生產(chǎn)率的埋弧自動焊方法 （1）雙絲和多絲串列電弧埋弧自動焊 沿焊接方向前后串列的雙絲或多絲埋弧自動焊：提高焊接效率 前列電弧可采用足夠大的電流以保證熔深，后隨電弧則用來改善焊縫成形，可采用較低的電流和稍高的電弧電壓；焊絲之間的距離和傾角可以調(diào)整焊縫形狀。,第六章 金 屬 焊 接 性,（2）窄間隙埋弧自動焊 超過100mm的超厚板，傳統(tǒng)的X或U型坡口： 生產(chǎn)率低，性能差 近年發(fā)展窄間隙埋弧自動焊 關(guān)鍵： a 研制能在窄坡口中實現(xiàn)埋弧焊的焊嘴 能伸入窄坡口的導(dǎo)電嘴、焊劑輸出口，焊縫跟蹤自動檢測傳感器 b 研制在窄坡口條件下具有良好脫渣性的專用焊劑,第六章 金 屬 焊 接