常用低合金高強(qiáng)鋼的焊接性

1、常用低合金高強(qiáng)鋼的焊接性一、金屬焊接性1.概念：金屬焊接性就是金屬是否能適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接頭的特性。含義：一是金屬在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接頭在一定的使用條件下可靠運(yùn)行的能力。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：如果某種金屬采用簡(jiǎn)單的焊接工藝就可獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭并且具有良好的使用性能或滿(mǎn)足技術(shù)條件的要求，就稱(chēng)其焊接性好；如果只有采用特殊的焊接工藝才能不出缺陷，或者焊接熱過(guò)程會(huì)使接頭熱影響區(qū)性能顯著變壞以至不能滿(mǎn)足使用要求，則稱(chēng)其焊接性差。2.影響焊接性的因素1）材料因素 材料是指用于制造結(jié)構(gòu)的金屬材料及焊接所消耗的材料。前者稱(chēng)為母材或基本金屬，即被焊金屬。后者稱(chēng)為焊接材料

2、包括焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體等。 材料因素包括化學(xué)成分、冶煉軋制狀態(tài)、熱處理狀態(tài)、組織狀態(tài)和力學(xué)性能等。其中化學(xué)成分(包括雜質(zhì)的分布與含量)是主要的影響因素。碳對(duì)鋼的焊接性影響最大。含碳量越高，焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向越大，焊接裂紋的敏感性越大。也就是說(shuō)，含碳量越高焊接性越差。除碳外鋼中的一些雜質(zhì)如氧、硫、磷、氫、氮以及合金鋼中常用的合金元素錳、鉻、鈷、銅、硅、鉬、鈦、鈮、釩、硼等都不同程度地增加了鋼的淬硬傾向使焊接性變差。若焊接材料選擇不當(dāng)或成分不合格，焊接時(shí)也會(huì)出現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷，甚至?xí)菇宇^的強(qiáng)度、塑性、耐蝕性等使用性能變差。2）設(shè)計(jì)因素設(shè)計(jì)因素是指焊接結(jié)構(gòu)在使用中的安全性不但受到材料

3、的影響而且在很大程度上還受到結(jié)構(gòu)形式的影響。例如結(jié)構(gòu)剛度過(guò)大或過(guò)小，斷面突然變化，焊接接頭的缺口效應(yīng)，過(guò)大的焊縫體積以及過(guò)于密集的焊縫數(shù)量，都會(huì)不同程度地引起應(yīng)力集中，造成多向應(yīng)力狀態(tài)而使結(jié)構(gòu)或焊接接頭脆斷敏感性增加。3）工藝因素工藝因素包括施焊方法(如手工焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊等)、焊接工藝(包括焊接規(guī)范參數(shù)、焊接材料、預(yù)熱、后熱、裝配焊接順序)和焊后熱處理等。在結(jié)構(gòu)材料和焊接材料選擇正確、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的情況下工藝因素是對(duì)結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量起決定性作用的因素。4）使用因素使用因素指焊接結(jié)構(gòu)的工作溫度、負(fù)荷條件(動(dòng)載、靜載、沖擊等)和工作環(huán)境(化工區(qū)、沿海及腐蝕介質(zhì)等)。一般來(lái)講環(huán)境溫度越低鋼結(jié)構(gòu)越

4、易發(fā)生脆性破壞，承受交變載荷的焊接結(jié)構(gòu)易發(fā)生疲勞破壞。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(duì)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(lái)，求得所謂的“碳當(dāng)量”(ceq)，以ceq值的大小估價(jià)冷裂紋傾向的大小，認(rèn)為ceq值越小，鋼材的焊接性能越好。碳當(dāng)量公式?jīng)]有考慮元素之間的交互作用，也沒(méi)有考慮板厚、結(jié)構(gòu)拘束度、焊接工藝、含氫量等因素的影響。因而用碳當(dāng)量評(píng)價(jià)焊接性是比較粗略的，使用時(shí)應(yīng)注意條件。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(diǎn)、導(dǎo)熱系

5、數(shù)、密度、線(xiàn)脹系數(shù)、熱容量等因素、都對(duì)熱循環(huán)、熔化、結(jié)晶、相變等過(guò)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(diǎn)共晶物，形成何組織等5.利用cct圖或shcct圖分析（二）從焊接工藝條件分析焊接性1. 熱源特點(diǎn)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(shí)顯示出不同的焊接性電渣焊：功率很大，能量密度很低，最高加熱溫度也不高，加熱緩慢

6、，高溫停留時(shí)間長(zhǎng)，焊接熱影響區(qū)晶粒粗大，沖擊韌度下降電子束焊、激光焊：功率小、能量密度高、加熱迅速、高溫停留時(shí)間段、熱影響區(qū)窄、沒(méi)有晶粒長(zhǎng)大危險(xiǎn)2. 保護(hù)方法保護(hù)方法是否恰當(dāng)也會(huì)影響金屬焊接性的效果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)范合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼：在碳素鋼基礎(chǔ)上加入一定的合金元素來(lái)達(dá)到所需要求的鋼種稱(chēng)為合金結(jié)構(gòu)鋼。包括：強(qiáng)度用鋼（熱扎正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼、中碳調(diào)質(zhì)鋼）和專(zhuān)用鋼應(yīng)用范圍：橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、輸變

7、電鐵塔、管道等新發(fā)展：微合金控扎鋼 焊接無(wú)裂紋鋼抗層狀撕裂鋼焊接大線(xiàn)能量熱扎正火鋼的焊接一、熱扎正火鋼典型鋼種成分及性能1.熱扎鋼：s 294343mpa(q295-q345)成分：含c量較低的c-mn，mn-si系列，通過(guò)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2.正火鋼：固溶強(qiáng)化基礎(chǔ)上，通過(guò)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(q345-q490)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、t

8、i、mo等正火的目的：使合金元素以細(xì)小的化合物質(zhì)點(diǎn)從固溶體中充分析出，并同時(shí)細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度的同時(shí)改善塑性、韌性、達(dá)到最佳的綜合性能分類(lèi)：1)正火狀態(tài)下使用的鋼除15mnti外，一般加入v、nb。此外15mnvn、美國(guó)的737c、德國(guó)的fg39加入n形成mn-v-n系列鋼2)正火+回火狀態(tài)下使用的含mo鋼成分：mn-mo系例如：a302b mn-1/2mo 含mo鋼在較高的正火溫度和較大的冷卻速度下得到的組織是上貝氏體和少量的鐵素體為改善低溫韌性 形成mn-nimo系18 mnmonb mn-mo系基礎(chǔ)上加nb3.熱扎正火鋼的發(fā)展：微合金控軋鋼是熱扎及正火鋼中的一個(gè)重要分支。它采用了微合金化

9、(加入微量nb、v、ti等)和控制軋制等新技術(shù)來(lái)達(dá)到細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化相結(jié)合的效果，同時(shí)從冶煉工藝上采取了降c、降s、改變夾雜物形態(tài)、提高鋼的純凈度等措施，使鋼具有均勻的細(xì)晶粒鐵素體基體。因此這類(lèi)鋼在軋制狀態(tài)下就具有相當(dāng)于或優(yōu)于正火鋼的質(zhì)量。焊接無(wú)裂紋鋼實(shí)質(zhì)是含碳量很低的微合金化正火鋼。z向鋼是在某一等級(jí)結(jié)構(gòu)鋼(稱(chēng)為母級(jí)鋼)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)特殊冶煉、鎮(zhèn)靜處理和適當(dāng)熱處理的鋼材，是343正火鋼。由于在冶煉中采用鈣或稀土處理以及真空除氣等特殊措施，z向鋼具有低s、低氣體含量和高的z向(即厚度方向)斷面收縮率等特點(diǎn)。二、熱扎正火鋼的焊接性分析（一） 焊縫中的熱裂紋1）具有較好的抗熱裂性能。2）但當(dāng)材料成

10、分不合格，或因嚴(yán)重偏析使局部碳、硫含量偏高時(shí)mn/s比就可能低于要求而出現(xiàn)熱裂紋。3）硫?qū)π纬蔁崃鸭y起直接作用，鋼中的c、si、ni促進(jìn)有害作用，mn抵消有害作用。經(jīng) 驗(yàn)：1）含c量0.12 mn/s不應(yīng)低于102）含c量0.16 mn/s應(yīng)大于40典型鋼種：16mn(q345) 成分：c 0.120.2 s 0.05 mn 1.2 1.6 mn/s 32 問(wèn)：是否可能產(chǎn)生熱裂紋？解 決 辦 法：1）從焊接材料上（選用含碳低含錳高的焊接材料）例：可用低碳鋼焊絲h03mnti含c量0.03 mn1.5 ti微量焊劑sio2 30.28 mno 33.43 2）從工藝上設(shè)法減少熔合比來(lái)調(diào)整焊縫成分

11、以減少由母材進(jìn)入焊縫的c量，焊速不宜過(guò)大，避免形成雨滴狀熔池。可以減少中心裂紋。采用引弧板和熄弧板，將質(zhì)量差和容易產(chǎn)生熱裂紋的起焊點(diǎn)及弧坑引到正式焊縫之外，從而減少焊縫中的裂紋。降低焊接接頭的剛性拘束條件，選擇合理的焊接順序，以減少焊接應(yīng)力。（二）冷 裂 紋1 、淬硬傾向與冷裂傾向的關(guān)系1）熱軋鋼含c量不高，但含有少量的合金元素，這類(lèi)鋼的淬硬傾向比低碳鋼的淬硬傾向大，并且隨著鋼材強(qiáng)度級(jí)別的提高淬硬傾向逐漸增大。以16mn和低碳鋼為例分析淬硬傾向與冷裂傾向的關(guān)系。16mn鋼在快速冷卻時(shí)(厚板手工電弧焊時(shí)的冷卻速度)鐵素體析出后，剩余的富碳奧氏體來(lái)不及轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w而轉(zhuǎn)變成高碳馬氏體和貝氏體。從16

12、mn和低碳鋼的cct曲線(xiàn)估計(jì)，焊接16mn時(shí)會(huì)出現(xiàn)少量鐵素體、貝氏體和大量馬氏體；焊接低碳鋼時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量鐵素體，少量珠光體和貝氏體，更少量的馬氏體。2）正火鋼的強(qiáng)度級(jí)別較高，合金元素含量較多，高溫轉(zhuǎn)變區(qū)較穩(wěn)定，焊接冷卻下來(lái)很易得到貝氏體和馬氏體。因此，其冷裂紋傾向隨著強(qiáng)度級(jí)別的提高而增大。例：比較15mnvn和18mnmonb15mnvn 冷速慢 f+p 、中 f+b 、快m18mnmonb 冷速慢f+b、中 b、快 m2、碳當(dāng)量與冷裂紋傾向的關(guān)系冷裂傾向 淬硬傾向 化學(xué)成分碳的作用因此，可以通過(guò)一些經(jīng)驗(yàn)性的碳當(dāng)量公式來(lái)粗略地估計(jì)不同鋼材的冷裂傾向。以ce為例，一些技術(shù)條件中規(guī)定了最高ce值有

13、時(shí)還同時(shí)規(guī)定了含碳量，如規(guī)定ce0.40，w(c)0.12。但對(duì)含碳量低的鋼材，允許ce值更高些(如w(c)0.08的鋼材，允許ce0.50) 1）熱軋鋼碳當(dāng)量都比較低，除環(huán)境溫度很低或鋼板厚度很大，一般情況下其裂紋傾向都不大。2）當(dāng)正火鋼碳當(dāng)量不超過(guò)0.5時(shí)，淬硬傾向比熱軋鋼大，但不算嚴(yán)重，焊接性尚可。但對(duì)于厚板往往需要進(jìn)行預(yù)熱。當(dāng)碳當(dāng)量大于0.5時(shí)鋼的淬硬傾向和冷裂傾向逐漸增加。防止措施：嚴(yán)格控制線(xiàn)能量、預(yù)熱和焊后熱處理等。3、熱影響區(qū)的最高硬度值與冷裂傾向關(guān)系 為了避免產(chǎn)生對(duì)冷裂敏感的淬硬組織，可將熱影響區(qū)的最高硬度控制在某一剛好不出現(xiàn)冷裂紋的臨界值；反過(guò)來(lái)也可根據(jù)測(cè)得的熱影響區(qū)的最高硬

14、度值來(lái)判斷材料的冷裂傾向和確定預(yù)熱溫度。（三）再 熱 裂 紋1.c-mn和mn-si系熱軋鋼對(duì)再熱裂紋不敏感。例如16mn。2.正火鋼中有一些含有強(qiáng)碳化物形成元素，但實(shí)踐證明它對(duì)再熱裂紋不敏感，例如15mnvn ；3.正火+回火鋼如18mnmonb、14mnmov則有輕微的再熱裂紋敏感性，可提高預(yù)熱溫度和焊后立即后熱來(lái)防止再熱裂紋的產(chǎn)生。（四）層 狀 撕 裂層狀撕裂的產(chǎn)生不受鋼種和強(qiáng)度的限制，它主要發(fā)生于厚板結(jié)構(gòu)中（在熱影響區(qū)甚或遠(yuǎn)離熱影響區(qū)的母材中）。在低碳鋼、熱軋、正火鋼中都可能發(fā)生層狀撕裂。如大型船舶、海上平臺(tái)中某些結(jié)構(gòu)的截面厚度較大，結(jié)構(gòu)上又存在較多的t型、十字型接頭，構(gòu)件厚度方向(z

15、向)承受較大拉伸應(yīng)力。在這種情況下，只要鋼中存在片狀硫化物與層狀硅酸鹽或大量成片地密集于同一平面內(nèi)的氧化鋁夾雜物，就有可能導(dǎo)致z向塑性降低，沿鋼材軋制方向發(fā)生階梯狀的層狀撕裂。一般板層小于16mm時(shí)就不容易發(fā)生層狀撕裂。一般認(rèn)為z向收縮率20鋼材就可以避免層狀撕裂。如日本經(jīng)驗(yàn)，ht50鋼的z向收縮20即使在嚴(yán)酷的拘束條件下也可避免層狀撕裂；英國(guó)在制造北海平臺(tái)時(shí)，經(jīng)驗(yàn)與此一致。合理選用層狀撕裂敏感性較低的鋼材(如z向鋼)，改善接頭形式以及降低鋼板z向所承受應(yīng)力應(yīng)變，在滿(mǎn)足產(chǎn)品使用要求前提下選用強(qiáng)度級(jí)別較低的焊接材料或預(yù)堆低強(qiáng)焊縫，采用預(yù)熱及降氫等措施，都有利于防止層狀撕裂。（五）熱影響區(qū)的性能變

16、化1過(guò)熱區(qū)脆化 焊接接頭被加熱到1200至熔點(diǎn)以下的區(qū)域，由于溫度高發(fā)生了奧氏體晶粒的顯著長(zhǎng)大和一些難熔質(zhì)點(diǎn)(如氮化物或碳化物)的溶入。溶入的難熔質(zhì)點(diǎn)在冷卻過(guò)程中，來(lái)不及析出會(huì)使材料變脆；過(guò)熱粗大的奧氏體冷卻下來(lái)會(huì)轉(zhuǎn)變成魏氏體、粗大的馬氏體及塑性很低的鐵素體、高碳馬氏體和貝氏體的混合組織和m-a組元，因此過(guò)熱區(qū)的性能變化取決于在高溫的停留時(shí)間、影響冷卻速度的焊接線(xiàn)能量和鋼材的類(lèi)型及合金系列。不同種類(lèi)的鋼合金化機(jī)理和強(qiáng)化途徑不同，引起過(guò)熱區(qū)脆化的原因也不同。1）熱軋鋼q345 焊接線(xiàn)能量過(guò)大：導(dǎo)致冷速過(guò)慢，過(guò)熱區(qū)將因晶粒長(zhǎng)大或出現(xiàn)魏氏組織等而使韌性降低， 焊接線(xiàn)能量過(guò)?。河捎谶^(guò)熱區(qū)組織中馬氏體比

17、例增大而使韌性降低，這在含碳量偏高時(shí)較明顯。過(guò)熱區(qū)性能的脆化不僅取決于影響高溫停留時(shí)間和冷卻速度的焊接線(xiàn)能量，也與鋼材化學(xué)成分有關(guān)，如圖所示。以cod值表示斷裂韌性的大小。0.17c-1.1mn鋼(屬于熱軋鋼)o時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)脆性，在試驗(yàn)溫度降低(-40)時(shí)，因受線(xiàn)能量影響而表現(xiàn)出韌性下降。2）對(duì)含v、nb的正火鋼焊接時(shí)線(xiàn)能量過(guò)大：會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱區(qū)沉淀相固溶，這時(shí)v、nb的碳、氮化合物細(xì)化晶粒、抑制奧氏體長(zhǎng)大的作用大大削弱，過(guò)熱區(qū)奧氏體晶粒顯著長(zhǎng)大，冷卻過(guò)程中可能產(chǎn)生一系列不利的組織轉(zhuǎn)變，如魏氏體、粗大的馬氏體、塑性很低的混合組織（鐵素體、高碳馬氏體和貝氏體）和m-a組元，再加上過(guò)熱區(qū)金屬碳、氮固溶

18、量的增加，導(dǎo)致過(guò)熱區(qū)韌性降低和時(shí)效敏感性增加。0.15c-1.4mn-nb鋼(屬于正火鋼) 含nb鋼最佳韌性的線(xiàn)能量范圍很窄，而c-mn鋼的較寬。這說(shuō)明正火鋼的過(guò)熱敏感性較熱軋鋼大。3）焊接含鈦正火鋼(ti含量約o.22) 線(xiàn)能量過(guò)大時(shí)：過(guò)熱區(qū)的tin、tic都向奧氏體內(nèi)熔入。由于鈦的擴(kuò)散能力低，在隨后的冷卻過(guò)程中，即使大線(xiàn)能量條件下也來(lái)不及析出而停留在鐵素體中，顯著提高了鐵素體的顯微硬度，降低了材料的沖擊韌性。這就是為什么近代研究的大線(xiàn)能量鋼中的含鈦量都限制得很低(約0.02)。 預(yù)防措施：采用小線(xiàn)能量2、 熱應(yīng)變脆化 產(chǎn)生區(qū)域：熱影響區(qū)中發(fā)生過(guò)塑性變形同時(shí)受熱溫度在acl以下、尤其最高加熱

19、溫度在200-400的區(qū)間。 產(chǎn)生原因：一般認(rèn)為這種脆化是由于氮原子聚集在位錯(cuò)周?chē)瑢?duì)位錯(cuò)造成釘扎作用所造成的。 發(fā)生材質(zhì)：固溶氮含量較高的低碳鋼和強(qiáng)度級(jí)別不高的低合金鋼中。如造船中常用的16mn、16mnc(熱軋鋼)就具有一定的熱應(yīng)變脆化傾向。 鋼中如果加入足夠量的氮化物形成元素(如a1、ti、v等)脆化傾向就顯著減弱。如含a1的ht50鋼(正火鋼)熱應(yīng)變脆化傾向比普通ht50鋼低得多。消除措施：焊后消除應(yīng)力退火經(jīng)驗(yàn)得出：16mn焊后經(jīng)600、1h的退火處理，韌性有很大提高。三、熱扎正火鋼的焊接工藝特點(diǎn)熱軋和正火鋼對(duì)焊接方法無(wú)特殊要求，常用的焊接方法如手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊和電渣焊都

20、可選用。方法的選取主要根據(jù)材料的厚度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和具體施工條件來(lái)確定。(一）焊接材料的選擇1選擇相應(yīng)強(qiáng)度級(jí)別的焊接材料 選擇焊接材料的目的是使焊縫無(wú)缺陷和滿(mǎn)足焊接接頭的使用性能。熱扎正火鋼焊接時(shí)熱、冷裂傾向不大。選擇焊接材料應(yīng)考慮選擇與母材機(jī)械性能相等強(qiáng)度級(jí)別的焊接材料，在沒(méi)有特殊要的前提下，一般不考慮焊接材料的化學(xué)成分、如果選擇與母材化學(xué)成分相同的焊接材料，由于焊接時(shí)冷卻速度很大，將使焊縫金屬具有特殊的過(guò)飽和鑄態(tài)組織，焊縫金屬的性能表現(xiàn)為強(qiáng)度很高，而塑性、韌性很低，這對(duì)焊接接頭的抗裂性能和使用性能是不利的。焊縫含碳量一般要求0.14。其它合金元素低于母材含量例如：焊接15mnti、15mnv相

21、同的c=0.120.18 mn =1.21.6 si=0.20.615mnti 中ti=0.120.20 15mnv中 v =0.040.16 529 mpa用焊條j557成分c0.12 mn1.2 si=0.5 不含ti、v549608 mpa c低，mn 低于母材，同時(shí)具有很高的塑性和韌性2.考慮熔合比和冷卻速度的影響焊縫金屬的機(jī)械性能主要取決于其化學(xué)成分和組織的過(guò)飽和度。焊縫金屬的化學(xué)成分不僅取決于焊接材料的成分，而且與熔合比(與母材的熔入量有關(guān))有很大關(guān)系。焊縫金屬組織的過(guò)飽和程度則與冷卻速度有很大關(guān)系。3.必須考慮焊后熱處理對(duì)焊縫力學(xué)性能的影響一般消除應(yīng)力退火對(duì)強(qiáng)度影響不大，但對(duì)焊縫

22、強(qiáng)度富裕量不大時(shí)，消除應(yīng)力退火后有可能使焊縫金屬的強(qiáng)度低于要求。例如焊接大坡口的15mnv厚板，焊后需進(jìn)行熱處理時(shí)，必須選用咖h08mn2si焊絲，若選用h10mn2焊絲，焊縫金屬的強(qiáng)度會(huì)偏低。(二）焊接工藝參數(shù)的確定1.焊接線(xiàn)能量 焊接線(xiàn)能量的確定主要取決于過(guò)熱區(qū)的脆化和冷裂兩個(gè)因素。因?yàn)楦黝?lèi)鋼的脆化傾向和冷裂傾向不同，所以對(duì)線(xiàn)能量的要求也不同。當(dāng)焊接含c量很低的一些熱軋鋼，如09mn2、09mn2si及含c量偏于下限的16mn時(shí)，對(duì)線(xiàn)能量沒(méi)有嚴(yán)格要求。因?yàn)檫@類(lèi)鋼的過(guò)熱敏感性和淬硬傾向都不大，所以焊接線(xiàn)能量大些或小些都可以。但從提高過(guò)熱區(qū)塑性及韌性出發(fā)，線(xiàn)能量偏小些較為有利。當(dāng)焊接含c量偏高

23、的16mn鋼時(shí)，由于淬硬傾向大，所以在這種清況下線(xiàn)能量應(yīng)偏大些。對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別較高的正火鋼如15mnti、15mnvn來(lái)說(shuō)，為了避免由于沉淀相的溶入以及晶粒的過(guò)熱所引起的脆化，線(xiàn)能量應(yīng)選得偏小些。對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別更高、含碳量和合金元素量含較高的正火鋼(如18mnmonb)來(lái)說(shuō)，淬硬傾向增加，容易產(chǎn)生延遲裂紋，所以焊接時(shí)應(yīng)選大一些的線(xiàn)能量，或選較小些的線(xiàn)能量，而配合適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，既能避免裂紋，又能防止晶粒的過(guò)熱。2.預(yù)熱 焊接時(shí)進(jìn)行預(yù)熱的目的是防止裂紋和適當(dāng)?shù)馗纳坪附咏宇^性能。預(yù)熱溫度的確定較復(fù)雜，它與以下多種因素有關(guān)：1）材料的成分(決定材料的淬硬傾向)，ce0.4%基本上沒(méi)有淬硬傾向，不必預(yù)熱2）冷

24、卻速度(取決于環(huán)境溫度、板厚、焊接線(xiàn)能量、焊接方法等)，3）結(jié)構(gòu)的拘束度，拘束度增加，預(yù)熱溫度要求提高4）含氫量(取決于焊接材料的烘干等)，含氫量增加，預(yù)熱溫度要求提高5）焊后熱處理。焊后不熱處理，預(yù)熱溫度應(yīng)偏高，對(duì)減少內(nèi)應(yīng)力和改善性能有利3.焊后熱處理熱扎正火鋼一般焊后不需要熱處理但對(duì)于抗應(yīng)力腐蝕的焊接結(jié)構(gòu)、低溫下使用的焊接結(jié)構(gòu)及厚壁高壓容器，焊后需要消除應(yīng)力的高溫回火。原則：不要超過(guò)母材原來(lái)的回火溫度，以免影響母材本身的性能回火避開(kāi)脆性溫度區(qū)間例如含v（v、mo）低合金鋼，回火時(shí)避開(kāi)600以免v的二次碳化物析出脆化15mnvn t0=550（消除應(yīng)力退火）低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接一、低碳調(diào)質(zhì)鋼典型

25、鋼種成分及性能熱扎和正火條件下，鋼中通過(guò)增加合金元素的含量來(lái)提高強(qiáng)度，其結(jié)果是塑性和韌性降低，而且隨著強(qiáng)度提高越多，塑性和韌性降低越多。當(dāng)鋼中合金元素含量超過(guò)一定范圍后會(huì)出現(xiàn)韌性的大幅度下降。因此，抗拉強(qiáng)度大于600mpa的高強(qiáng)鋼一般都需要調(diào)質(zhì)處理。因此低碳調(diào)質(zhì)鋼提高強(qiáng)度不單純通過(guò)合金強(qiáng)化，還要通過(guò)熱處理調(diào)質(zhì)強(qiáng)化處理。鋼中一般加入mn、cr、ni、mo、v、nb、b、ti等元素，目的是保證足夠的淬透性和馬氏體回火穩(wěn)定性，使珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變推遲，使馬氏體轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度下降大。常用的低碳調(diào)質(zhì)鋼為了獲得良好的綜合性能和焊接性，一般含碳量不大于0.18，這樣通過(guò)淬火和回火(即調(diào)質(zhì)處理)得到回火索

26、氏體和回火馬氏體組織，使之具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性。另外，除了取決于化學(xué)成分外，還要執(zhí)行正確的熱處理制度。一般為奧氏體化淬火回火，也有少數(shù)鋼采用奧氏體化正火回火。低碳調(diào)質(zhì)鋼的特性是具有較高的強(qiáng)度(屈服強(qiáng)度490980mpa)，并有良好的塑性、韌性和耐磨性。鋼中強(qiáng)度級(jí)別不同加入的合金元素及其含量也不同。成分：抗拉強(qiáng)度b: 600mpa si-mn 和si-mn基礎(chǔ)上加少量cr、ni、mo、v二、低碳調(diào)質(zhì)鋼的可悍性分析 低碳調(diào)質(zhì)鋼含碳量低，合金成分的確定也都考慮了材料的可焊性，其工藝要求基本與正火鋼相似差別是這類(lèi)鋼通過(guò)調(diào)質(zhì)強(qiáng)化，故在焊接接頭熱影響區(qū)除了脆化外還有軟化問(wèn)題。（一）熱裂紋低碳調(diào)質(zhì)鋼中

27、s、p雜質(zhì)控制嚴(yán)，含c量低、含mn量較高因此熱裂紋傾向較小。對(duì)一些高ni低mn型低合金高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼（hy80），焊縫中的含mn量可通過(guò)焊接材料加以調(diào)整，焊接熱裂紋是不會(huì)產(chǎn)生的。（二） 熱影響區(qū)的液化裂紋液化裂紋主要發(fā)生在高ni低mn的低合金高強(qiáng)鋼中.這是因?yàn)楹琺n量低，對(duì)脫s不利，焊縫金屬中的s和ni、fe形成低熔點(diǎn)共晶，低熔點(diǎn)共晶處于晶界上而產(chǎn)生液化裂紋。液化裂紋產(chǎn)生傾向與含c量及mns有關(guān)，含c量越高，要求mn/s也較高。如當(dāng)w(c)0.2，w(mn)w(s)30時(shí)，液化裂紋敏感性較小。因此，避免液化裂紋的關(guān)鍵在于控制c和s含量,保證高數(shù)值的w(mn)w(s)。此外，焊接線(xiàn)能量越大，金屬晶粒

28、長(zhǎng)得越大晶界熔化得越嚴(yán)重液態(tài)晶間層存在的時(shí)間越長(zhǎng)，液化裂紋產(chǎn)生的傾向越大。（三） 冷裂紋低碳調(diào)質(zhì)鋼是通過(guò)加入提高 淬透性的合金元素，保證獲得強(qiáng)度高、塑性和韌性好的低碳馬氏體和部分下貝氏體。由于淬透性增加，使得cct曲線(xiàn)大大右移，除非冷卻速度很緩慢，高溫轉(zhuǎn)變一般不會(huì)發(fā)生。但是，這類(lèi)鋼馬氏體含碳量很低，馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度ms較高，在該溫度下以較慢的速度冷卻，形成的馬氏體還能來(lái)得及進(jìn)行一次“自回火”處理，所以實(shí)際上冷裂傾向并不一定很大。若馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)冷卻速度較快，得不到“自回火”效果，冷裂傾向就會(huì)增大。低碳調(diào)質(zhì)鋼是通過(guò)加入提高 淬透性的合金元素，保證獲得強(qiáng)度高、塑性和韌性好的低碳馬氏體和部分下貝氏體

29、。：冷卻速度小f+p、中速b+m、快冷m馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度ms較高，大于400，在該溫度下，以較慢的速度冷卻，形成的馬氏體還能來(lái)得及進(jìn)行一次“自回火”處理。（四） 再熱裂紋從合金系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，為加強(qiáng)其淬透性和提高抗回火性能，加入的合金元素cr、mo、v、ti、nb、b等，大多數(shù)都能引起再熱裂紋其中v的影響最大，mo的影響次之。一般認(rèn)為，mo-v鋼、(cr-mo-v鋼對(duì)再熱裂紋較敏感；cr-mo 鋼、mo-b鋼有一定的再熱裂紋傾向，焊接時(shí)都應(yīng)該注意再熱裂紋問(wèn)題。多元化鋼ht-80 si-mn-cr-ni-mo-cu-v-b含有多種促使再熱裂紋的元素。500650加熱2小時(shí)就出現(xiàn)再熱裂紋。14mnmo

30、nbb對(duì)再熱裂紋也敏感。（五）層狀撕裂 低碳調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)控制較嚴(yán)，其雜質(zhì)含量低,純凈度高,層狀撕裂的敏感性低，到目前尚來(lái)見(jiàn)這方面報(bào)導(dǎo)。（六）熱影響區(qū)性能的變化l、過(guò)熱區(qū)的脆化 低碳調(diào)質(zhì)鋼的合金化是通過(guò)合金元素的作用提高其淬透性，保證獲得高強(qiáng)度、高塑性和韌性的低碳馬氏體和下貝氏體。凡是不利形成低碳馬氏體+下貝氏的原因都會(huì)引起組織塑性和韌性下降脆化，如由于過(guò)熱造成奧氏體晶粒粗化引起的脆化；形成上貝氏體引起的脆化；由于合金化程度增加提高了奧氏體的穩(wěn)定性，在貝氏體中的鐵素體之間形成m-a組元引起的脆化等。這類(lèi)鋼焊接時(shí)各自都有一個(gè)韌性最佳的t8-5(800500冷卻時(shí)間)，在這時(shí)得到低碳馬氏體+(103

31、0)貝氏體，韌性最好。冷卻時(shí)間小于該值時(shí)可得到100低碳馬氏體，韌性雖較好，但不如前者。2、焊接熱影響區(qū)的軟化 調(diào)質(zhì)鋼是經(jīng)過(guò)淬火+高溫回火熱處理，獲得回火索氏體組織，滲碳體為球狀。焊接時(shí)，焊接接頭熱影響區(qū)受到不同熱循環(huán)的影響，組織發(fā)生了相應(yīng)變化(變化程度和區(qū)域與焊接方法及工藝參數(shù)有關(guān))，致使焊接接頭熱影響區(qū)綜合機(jī)械性能低于母材(也就是說(shuō)焊接調(diào)質(zhì)鋼，焊接接頭熱影響區(qū)為焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的薄弱處)，這種影響對(duì)焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的低碳調(diào)質(zhì)鋼優(yōu)其顯著，焊接時(shí)必須考慮到這一問(wèn)題。三、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝 低碳調(diào)質(zhì)鋼的組織為低碳馬氏體+下貝氏體，強(qiáng)度和韌性都較高。這在一般電弧焊條件下就可獲得與母材相近的熱影響

32、區(qū)。但是，為了保證焊接接頭的性能制定低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝的主要依據(jù)一是要求在馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)冷速不能太快，以免產(chǎn)生冷裂；二是要求在800500之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界溫度。至于熱影響區(qū)的軟化問(wèn)題在采用小線(xiàn)能量的焊接后就可基本解決。（一） 焊接工藝方法和焊接材料的選擇1.焊接工藝方法調(diào)質(zhì)鋼只要加熱溫度超過(guò)其回火溫度，它的性能(綜合機(jī)械性能)就會(huì)降低，問(wèn)題隨調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)度級(jí)別的提高而變得更加顯著。通常解決辦法是焊后重新調(diào)質(zhì)處理，盡量限制焊接過(guò)程中的熱量輸入。對(duì)于s480mpa的凋質(zhì)鋼，手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、熔化極氣體保護(hù)焊和鎢極氬弧焊都可以采用(但對(duì)s686mpa的調(diào)質(zhì)鋼，熔化極氣體保護(hù)焊

33、是最適宜的自動(dòng)焊法)。 對(duì)于輸入熱量多、冷卻速度慢的多絲埋弧焊或電渣焊，如果必須采用就要進(jìn)行焊后調(diào)質(zhì)處理。2.焊接材料 低碳調(diào)質(zhì)鋼焊后般不再進(jìn)行熱處理，要求焊縫金屬在焊接狀態(tài)具有與母材近似相等的機(jī)械性能。特殊情況(結(jié)構(gòu)剛度很大)，為避免裂紋可選擇比母材強(qiáng)度稍低些的焊接材料。幾種調(diào)質(zhì)鋼的焊接材料見(jiàn)表（二）焊接工藝參數(shù)的選擇主要考慮冷裂紋和脆化兩方面。防止冷裂紋要求冷卻速度慢些，脆化則要求冷卻速度要快些為好（m+b下）冷速上限不產(chǎn)生冷裂紋，下限保證haz不產(chǎn)生脆化的混合組織，應(yīng)該保證過(guò)熱區(qū)的冷卻速度剛好在該區(qū)內(nèi)。但對(duì)于大厚板，即使采用大線(xiàn)能量，冷速也很大，要預(yù)熱來(lái)解決。1焊接線(xiàn)能量 在保證不出裂紋

34、，滿(mǎn)足熱影響區(qū)塑性、韌性的條件下，線(xiàn)能量應(yīng)該盡可能選擇大些。幾種鋼材的最大線(xiàn)能量見(jiàn)表2預(yù)熱溫度 當(dāng)線(xiàn)能量的數(shù)值達(dá)到了最大允許值時(shí)還不能避免裂紋的發(fā)生，必須采取預(yù)熱措施。預(yù)熱主要是為了防止冷裂，但從800500區(qū)間的冷卻速度來(lái)看，由于預(yù)熱減緩了該區(qū)域內(nèi)的冷卻速度，獲得上貝氏體的可能性增加，熱影響區(qū)的塑性和韌性會(huì)受到不利的影響，預(yù)熱溫度一般低于200 。幾種低碳調(diào)質(zhì)鋼的最低預(yù)熱溫度和層間溫度見(jiàn)表3焊后熱處理 低碳馬氏體+下貝氏體組織的低碳調(diào)質(zhì)鋼能保證其焊接熱影響區(qū)在快速冷卻時(shí)獲得高強(qiáng)度及塑性和韌性，為了防止焊件脆斷的消除應(yīng)力退火就沒(méi)有必要。消除應(yīng)力退火處理只用于要求耐應(yīng)力腐蝕的焊件，為了保證材料的

35、性能，消除應(yīng)力退火的溫度應(yīng)比該鋼材調(diào)質(zhì)時(shí)的回火溫度低30左右。不銹鋼的焊接不銹鋼的類(lèi)型和特性一、類(lèi)型定義：用途：1.不銹鋼2.抗氧化性鋼3.抗熱強(qiáng)鋼4.無(wú)磁鋼按組織分：1.奧氏體鋼：18-8鋼、25-20鋼、25-35鋼2.鐵素體鋼：高cr鋼，含cr1730% 1cr17 1cr25si23.馬氏體鋼：1cr13 2cr13 3cr13 4cr13 1cr12mow4.沉淀硬化鋼:5. 鐵素體-奧氏體雙相鋼二、特性（一）不銹鋼的耐蝕性能1. 均勻腐蝕2. 點(diǎn)蝕3. 縫隙腐蝕4. 晶間腐蝕5. 應(yīng)力腐蝕（二）耐蝕鋼的高溫性能1. 抗氧化性2. 抗熱強(qiáng)性3. 高溫脆化奧氏體鋼、雙相鋼焊接奧氏體型不

36、銹鋼顯微組織：奧氏體 一般屬于耐蝕鋼成分：高鉻不銹鋼+適量的ni 825%典型鋼種：18-8鋼 0cr18ni9 1cr18ni9ti25-20鋼 2cr25ni20si2 4cr25ni2025-35鋼 0cr21ni32 4cr25ni35 4cr25ni35nb奧氏體不銹鋼以鐵基合金為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上隨著不同的用途，發(fā)展成一系列的奧氏體鋼1） 0cr18ni9 00cr19ni10 00cr17ni14mo2 00cr18ni14mo2cu2ti2） 0cr18ni9 1cr18ni93） 0cr18ni9 0cr18ni9ti 1cr18ni9ti 1cr18ni11nb4） 0cr1

37、8ni9 1cr18ni12mo2ti 1cr18ni12mo3ti 0cr18ni12mo2cu25） 0cr18ni9 1cr23ni13 1cr25ni206） 0cr18ni9 1cr17mn6ni5n 1cr18mn8ni5n18-8型不銹鋼按其化學(xué)成分中c的含量不同分三個(gè)等級(jí)一般含c量wc0.15%低含c量wc0.08%超低含c量wc0.03%奧氏體鋼的焊接性是本章重點(diǎn)掌握的內(nèi)容，一、奧氏體鋼焊接接頭耐蝕性（一）晶間腐蝕 奧氏體不銹鋼焊接接頭中可能會(huì)產(chǎn)生焊縫的晶間腐蝕、熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕和熱影響區(qū)過(guò)熱區(qū)（熔合區(qū)）的“刀蝕”。 1.焊縫的晶間腐蝕 當(dāng)焊縫成分選擇不當(dāng)時(shí)，在焊縫中達(dá)

38、到敏化溫度的區(qū)域，如多層焊的前一層焊道中或焊縫再次經(jīng)歷敏化溫度，處于該區(qū)段的金屬晶粒內(nèi)部過(guò)飽和固溶c原子會(huì)逐步向晶粒邊緣擴(kuò)散，與晶粒邊緣cr原子結(jié)合成碳化物，會(huì)在晶界上析出鉻的碳化物(cr23c6)而使晶粒邊界貧鉻（ cr12%），耐腐蝕性下降。如果該區(qū)恰好露在焊縫表面并且與腐蝕介質(zhì)接觸，則將產(chǎn)生晶間腐蝕。(平衡態(tài)敏化溫度區(qū)間是450850，而在熱影響區(qū)中敏化溫度區(qū)間是6001000。)防止焊縫區(qū)晶間腐蝕采取措施冶金措施：1）焊縫金屬超低碳，或含有足夠的穩(wěn)定化元素鈮由于在一定溫度下18-8鋼中鈮和鈦會(huì)優(yōu)先與碳形成穩(wěn)定的nbc或tic，阻止了cr23c6的形成，也就不會(huì)產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象。因此應(yīng)選用含

39、有足夠鈮和鈦的焊接材料或選用超低碳焊接材料，一般nb8c或nb=1%，數(shù)量不足不能可靠的固定c2）調(diào)整焊縫化學(xué)成分獲得一定數(shù)量的鐵素體(412，5%時(shí)最優(yōu))。希望有一定的鐵素體相原因：（1）打亂單相柱狀晶的方向性單相組織的焊縫金屬具有發(fā)達(dá)的柱狀晶特征，出現(xiàn)的貧鉻層可以貫穿于晶粒之間構(gòu)成腐蝕通道，具有熱裂傾向，晶間腐蝕傾向，若存在相，樹(shù)枝晶打散不能構(gòu)成腐蝕通道。（2）相富碳化物可以?xún)?yōu)先在相內(nèi)部邊緣沉淀，而不致于在晶界形成貧鉻層，合適的比值在(4-12合適，5%時(shí)最優(yōu))，過(guò)多促使形成相對(duì)于晶間腐蝕的產(chǎn)生，還與腐蝕介質(zhì)有關(guān)，在硫酸或尿素之類(lèi)的介質(zhì)中，相優(yōu)先腐蝕。相的檢測(cè)，一般采用金相法或磁性法檢測(cè)相

40、的數(shù)量也可采用舍夫勒焊縫圖來(lái)判斷工藝措施：a、選用適當(dāng)?shù)暮附臃椒?，使它輸入焊接熔池的熱量最小，讓焊接接頭盡可能地縮短在敏化溫度區(qū)段下停留時(shí)間。薄板：高能量真空電子束焊，等離子弧焊中厚板：熔化極氣體保護(hù)焊大厚板：埋弧焊b、工藝參數(shù)方面，用小的焊接電流，最快的焊接速度c、操作方面，盡量采用窄焊縫，多道多層焊，每一道焊縫或每一層焊縫焊后，要等焊接處冷卻到室溫再進(jìn)行次一道或次一層焊d、 焊接區(qū)快速冷卻，焊縫被面可用純銅墊2.熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕 焊接熱影響區(qū)中加熱峰值溫度處于敏化溫度區(qū)間的部位也會(huì)由于奧氏體晶粒邊界析出碳化成晶粒邊界貧鉻而產(chǎn)生晶間腐蝕。產(chǎn)生溫度：6001000只有普通的18-8鋼才會(huì)

41、有敏化區(qū)，含有鈦、鈮的奧氏體不銹鋼、含有一定數(shù)量鐵素體的雙相不銹鋼、以至超低碳的奧氏體不銹鋼母材，不易有敏化區(qū)出現(xiàn)。焊接工藝上選用較低線(xiàn)能量、快速冷卻的工藝措施等有利于防止熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕。3.刀口腐蝕在熔合區(qū)產(chǎn)生的晶間腐蝕，有如刀削切口的形式，故稱(chēng)刀口腐蝕。腐蝕區(qū)的寬度初期不超過(guò)35個(gè)晶粒，逐步擴(kuò)展到1.01.5mm發(fā)生材質(zhì)：含有鈮、鈦的18-8鋼的過(guò)熱區(qū)產(chǎn)生原因：這種鋼的焊接接頭的過(guò)熱區(qū)內(nèi)，加熱溫度超過(guò)1200的部位，nbc或tic將全部或大部固態(tài)溶解于奧氏體晶粒內(nèi)。冷卻時(shí)，體積小且活潑的碳原子向奧氏體晶界擴(kuò)散并聚集于此，而ti來(lái)不及擴(kuò)散留在晶內(nèi)。這種狀態(tài)如果再經(jīng)歷6001000中溫

42、敏化加熱，就會(huì)在晶界產(chǎn)生cr23c6沉淀，造成該區(qū)晶粒邊界的貧鉻。在一定腐蝕介質(zhì)作用下，將從表面開(kāi)始產(chǎn)生晶間腐蝕，直至形成刀切狀腐蝕破壞。形成刀蝕的必要條件是高溫過(guò)熱和中溫敏化。不含鈦或不含鈮的18-8鋼不應(yīng)有刀蝕發(fā)生，超低碳不銹鋼不但不發(fā)生敏化區(qū)腐蝕，也不會(huì)有刀蝕?？刂拼胧?）降低含c量0.06%2）焊接時(shí)盡量減少過(guò)熱、盡量避免交叉焊縫和采用小的e，避免敏化區(qū)落在haz的過(guò)熱區(qū)（二）應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(簡(jiǎn)稱(chēng)scc) 焊接接頭應(yīng)力腐蝕是奧氏體不銹鋼焊接中最不易解決的問(wèn)題之一。奧氏體不銹綱在氯化物、氟化物等介質(zhì)中對(duì)應(yīng)力腐蝕破壞較為敏感。引起應(yīng)力腐蝕的拉應(yīng)力主要來(lái)源于：焊接殘余拉應(yīng)力，零件冷加工(如冷

43、彎、切削、打磨)熱加工(如熱彎、火焰矯正、焊后熱處理)及安裝過(guò)程中產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力，工件使用過(guò)程中產(chǎn)生的工作應(yīng)力。 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的防止： 1)降低殘余應(yīng)力水平，如采用小線(xiàn)能量、短道焊，合理布置焊縫的位置和焊接次序。消除殘余應(yīng)力是防止應(yīng)力腐蝕最有效的措施之一，如焊后錘擊、焊接區(qū)表面噴九、焊后退火等。退火時(shí)要注意退火溫度必須避開(kāi)產(chǎn)生晶間腐蝕的敏化溫度。 2)接頭設(shè)計(jì)要盡量減少應(yīng)力集中。設(shè)計(jì)時(shí)還要注意防止產(chǎn)生“死區(qū)”而使接頭區(qū)因存在濃縮和沉積的介質(zhì)而產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。 3)選材上，注意選擇在工作介質(zhì)中對(duì)于應(yīng)力腐蝕不敏感的母材。對(duì)于焊縫金屬，關(guān)鍵是選擇焊接材料，如選擇可產(chǎn)生雙相組織(奧氏體+鐵索體)的

44、焊接材料，有利于提高在氯化物中的耐應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能。 4)注意保護(hù)奧氏體不銹鋼表面的鈍化膜。酸洗處理或隨意在母材表面打弧都可能造成表面鈍化膜的破壞而引起應(yīng)力腐蝕。（三）點(diǎn)蝕發(fā)生材質(zhì)：奧氏體鋼、雙相鋼 含mo鋼耐點(diǎn)蝕性好一些產(chǎn)生部位：熔合區(qū)中不完全混合區(qū)；也有人稱(chēng)它為夠近熔合區(qū)的焊縫，成分與母材相同，但經(jīng)歷了熔化凝固過(guò)程。若焊接材料選擇不當(dāng)，焊縫中心部位也會(huì)有點(diǎn)蝕產(chǎn)生，其主要原因應(yīng)歸結(jié)為耐點(diǎn)蝕成分cr與mo的偏析?？刂品椒ǎ?. 不能進(jìn)行自熔焊接（或填同質(zhì)焊絲）否則造成cr與mo的偏析2. 焊接材料與母材必須超合金化匹配，提高焊接材料中cr、ni、mo的含量3. 必須考慮母材的稀釋作用，以保證足

45、夠的合金含量4. ni提高，cr與mo的偏析降低。選擇高ni焊絲二、奧氏體鋼焊接接頭熱裂紋奧氏體不銹鋼具有較高的焊接熱裂紋敏感性。焊縫結(jié)晶裂紋和haz液化裂紋。25-20型奧氏體鋼焊接熱裂傾向最大，其次是18-8鋼。奧氏體鋼焊接熱裂傾向還未有十分有效的解決措施。（一）奧氏體鋼焊接熱裂的基本原因1.焊縫金屬凝固期間存在較大的拉應(yīng)力是產(chǎn)生凝固裂紋的必要條件奧氏體鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小，線(xiàn)膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻的條件下，焊接接頭易形成較大的拉應(yīng)力。2.奧氏體鋼及焊縫的合金成分較復(fù)雜，焊接時(shí)容易形成各種低熔共晶分布于晶界成為液態(tài)薄膜因此焊縫和近縫區(qū)都可能產(chǎn)生熱裂紋。3.奧氏體焊縫結(jié)晶時(shí)易形成方向性極

46、強(qiáng)的柱狀晶(特別是單相奧氏體鋼)，結(jié)晶時(shí)有利于雜質(zhì)偏析而形成液膜，因而易引起焊縫的結(jié)晶裂紋。（二）影響因素主要影響因素是合金成分和一次結(jié)晶組織形態(tài)1.熱裂紋與凝固模式（組織形態(tài)有關(guān)系）研究表明，單相奧氏體組織形成熱裂紋的傾向比較大。如果在奧氏體組織中有少量的第二相存在則可使鋼的抗裂性能大大提高。因?yàn)樯倭康牡诙嗄艽騺y奧氏體結(jié)晶方向，使晶粒得到細(xì)化，降低雜質(zhì)的偏聚程度。25-20鋼creq/ nieq1.5 含ni量越高，其比值越小，所以具有明顯的熱裂傾向2.化學(xué)成分1） 限制有害雜質(zhì)的含量s、p等2） 適當(dāng)?shù)暮辖鸹浔全@得所需組織，從而改善熱裂(1)雙相組織+、+c1、+b1(2)單相組織（a

47、）對(duì)于某些特殊要求，如低溫韌性或無(wú)磁性，希望焊縫金屬為單一相，如何防止熱裂？經(jīng)驗(yàn)：凝固模式fa模式，焊后室溫組織為單一相例如：3）合金元素在不同鋼中作用差異(1)、mn的作用單相a鋼中mn是有益的，但是mn、cu共存，促進(jìn)偏析焊接普通25-20鋼時(shí)，提高mn量，熱裂降低。焊接cr23ni28mo3cu3ti則不加mn(2)、si的作用si在18-8鋼中有利于促使產(chǎn)生相，提高抗裂性。25-20鋼中si偏析強(qiáng)烈，易引起熱裂紋，（硅化物共晶）(3)、mo、w、v的作用溶解度大，不會(huì)引起熱裂紋(4)、ni、cr奧氏體鋼焊縫提高ni，熱裂傾向增加。提高cr影響不大(5)、cu的作用含ni量低的a鋼，cu

48、增加，熱裂傾向增加。3.焊接工藝的影響1） 小的e 為避免焊縫枝晶粗大和過(guò)熱區(qū)晶粒粗化2） 不預(yù)熱 降低層間溫度3） 焊接速度不要過(guò)大，適當(dāng)降低焊接電流。三、奧氏體鋼焊縫的脆化通常奧氏體鋼在常溫或不太高的溫度350條件下使用，要求耐蝕性，對(duì)力學(xué)性能無(wú)特殊要求。在低溫條件下，保證韌性。對(duì)熱強(qiáng)鋼，要求焊接接頭與母材等強(qiáng)性，但長(zhǎng)期工作，也要保證其有足夠的韌性。（一）焊縫低溫脆化為了保證低溫韌性，有時(shí)采用18-8鋼，焊縫希望得到單一相，避免出現(xiàn)相，相的存在，使低溫韌性降低。實(shí)際上相形態(tài)不同，韌性也不同。焊縫中相有三種形態(tài)球狀蠕蟲(chóng)狀（居多數(shù)）韌性降低花邊狀 少量的花邊狀相，可以改善低溫韌性（二）焊縫相脆

49、化1. 相性質(zhì)：脆硬而無(wú)磁性的fe-cr金屬間化合物，主要析集于柱狀晶的晶界。2. 相的產(chǎn)生高鉻鐵素體鋼在550850溫度下長(zhǎng)期上作，很易出現(xiàn) 相脆化問(wèn)題；對(duì)于純奧氏體鋼來(lái)說(shuō)，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生相脆化問(wèn)題；這就說(shuō)明。相既可以由鐵素體中產(chǎn)生，即也可以由奧氏體中轉(zhuǎn)變而來(lái)，但鐵素體中比奧氏體中更易形成相。所以，一切鐵素體化元素(如si、ti、mo、al、cr、w、nb等)均能促使相的形成。由于不同的鋼種，產(chǎn)生相的溫度也各不相同，如18-8和18-8nb鋼為594,18-12mo鋼為758，低碳的cr28鋼為622而25-20型鋼為815。含cr、ni量高的鋼，一般產(chǎn)生相的溫度均偏高，其產(chǎn)生與成長(zhǎng)時(shí)間也長(zhǎng)。

50、3.防止措施1） 提高奧氏體化元素ni、n當(dāng)?shù)蚽時(shí)（0.02%）虛以上部分區(qū)域是出現(xiàn)相脆化狀態(tài)，增加n含量0.10.2%,相脆化區(qū)則移到實(shí)線(xiàn)以上區(qū)域，脆化區(qū)域減輕2） 若采用同質(zhì)焊絲仍不能保證焊縫耐點(diǎn)蝕質(zhì)量，而不得不采用異質(zhì)焊絲，必須超合金化。如果將mo量提高到8.5%。即使在高n條件下，焊絲ni量也應(yīng)大于50%。如果熔合比過(guò)大，焊縫成分將有落入 相脆化區(qū)的危險(xiǎn)。例：選用ni基焊絲含ni量62%，熔合比小于0.3%才可靠。3）焊接時(shí)應(yīng)盡量采用較小的焊接線(xiàn)能量，焊前不預(yù)熱，焊后可采用快速冷卻，以減少焊接接頭在高溫下的停留時(shí)間。五、奧氏體鋼焊接工藝（一）焊接工藝要點(diǎn)1.合理選擇最適當(dāng)?shù)暮附臃椒ㄓ捎?/p>

51、導(dǎo)熱系數(shù)小，線(xiàn)脹系數(shù)大，自由狀態(tài)下焊接易產(chǎn)生變形，應(yīng)選焊接能量集中的方法，以機(jī)械化快速焊為好。2.必須控制焊接參數(shù)，避免接頭產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象奧氏體鋼導(dǎo)熱系數(shù)小，熱量不易散失。在同樣電流下比結(jié)構(gòu)鋼時(shí)得到較大的熔深，焊接所用焊接電流和焊接線(xiàn)能量比焊接碳鋼要小20%左右。應(yīng)避免交叉焊縫，不應(yīng)預(yù)熱，快冷卻，保持較低的層間溫度。3.接頭設(shè)計(jì)要合理例如：坡口角度 同質(zhì)焊接材料，60異質(zhì)焊接材料，由于金屬流動(dòng)更為粘滯，坡口角度要增大到80，60 時(shí)很容易發(fā)生熔合不良現(xiàn)象。4.盡可能控制焊接工藝穩(wěn)定以保證焊縫金屬成分穩(wěn)定因?yàn)楹缚p性能對(duì)化學(xué)成分的變動(dòng)有較大的敏感性，為 保證焊縫成分穩(wěn)定，必須保證熔合比穩(wěn)定。5.控制

52、焊縫成形。表面成形是否光整，是否有易產(chǎn)生應(yīng)力集中之處，均會(huì)影響到接頭的工作性能。6.保護(hù)焊件的工作表面應(yīng)處于正常狀態(tài)隨處任意引弧造成弧擊，鐵錘敲擊，打沖眼等都是腐蝕根源；控制焊縫施焊程序，保證面向介質(zhì)的焊縫在最后施焊，這樣可以避免面對(duì)介質(zhì)的焊縫在最后施焊，以避免面對(duì)介質(zhì)的焊縫極其haz發(fā)生敏化。（二）焊接方法的選擇1.手弧焊最常用的焊接方法之一，焊條電弧焊勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)效率低，適于單件或小批量產(chǎn)品的焊接。對(duì)于短焊縫，不規(guī)則的各種空間位置，難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接的接頭用它最合適。從抗裂角度采用堿性焊條，但焊縫外觀成形不如鈦鈣型，對(duì)耐蝕不利。2.埋弧焊適用于板厚大于6mm的中厚板的焊接，生產(chǎn)率高。缺

53、點(diǎn)是熔池體積大，冷卻速度小，易引起合金元素及雜質(zhì)偏析。3.co2保護(hù)焊適用于焊奧氏體耐熱鋼，用于不銹鋼有一定困難，必須用專(zhuān)用焊絲。主要是co2可使焊縫增c，合金元素?zé)龘p。焊接過(guò)程中，消耗電極（焊絲，焊條）熔滴過(guò)渡方式1） 短路過(guò)渡使受電弧熱熔化的消耗電極（焊條）前端與母材熔池短路，邊重復(fù)進(jìn)行燃弧，短路熔滴邊過(guò)渡的形態(tài)叫短路過(guò)渡式，這種形式在co2焊接與mig 焊接的小電流，低電壓區(qū)焊接時(shí)尤為顯著，被應(yīng)用于熔深較淺的薄板焊接。電極前端的熔融部分逐漸變成球狀并增大形成熔滴，與母材熔池里的熔融金屬相接觸，借助于表面張力向母材過(guò)渡。短路過(guò)渡在采用低電流裝置和較小焊絲直徑的條件下產(chǎn)生，短路過(guò)渡易形成一個(gè)

54、較小的、迅速冷卻的熔池，適合于焊接留較大根部間隙的橫梁結(jié)構(gòu)，適合于全位置焊接。焊絲通過(guò)電弧間隙時(shí)沒(méi)有熔滴過(guò)渡發(fā)生，當(dāng)接觸到焊接熔池時(shí)才會(huì)發(fā)生熔滴過(guò)渡。以下對(duì)一個(gè)完整的焊接工藝過(guò)程進(jìn)行分析.a 當(dāng)電弧正常工作時(shí)，母材和焊絲都處于高溫狀態(tài)，送絲機(jī)構(gòu)穩(wěn)定的送進(jìn)焊絲。當(dāng)焊絲接觸到熔池時(shí)，同時(shí)伴隨著如下3個(gè)過(guò)程發(fā)生。較大的焊接電流通過(guò)焊絲進(jìn)入焊縫和母材，使焊絲末端開(kāi)始熔化。在圖中短弧區(qū)，焊接電流迅速提高。當(dāng)初始焊接電弧較短時(shí)，電弧電壓值降低，電弧熄滅。b 采用平特性焊接電源可以使電流持續(xù)增加，主要是為了保持焊接電壓穩(wěn)定并提高電弧電壓。此時(shí)電弧保持穩(wěn)定，熔化的焊絲繼續(xù)向焊接熔池熔敷金屬。c 當(dāng)焊接電流與電壓繼續(xù)增加時(shí)，焊絲在焊縫上形成一個(gè)圓錐形區(qū)域，通過(guò)持續(xù)的送絲過(guò)程，將更多的焊絲送進(jìn)該圓錐形區(qū)域中。d 隨著焊接電壓和電流繼續(xù)增加，更多焊絲的送進(jìn)，錐形區(qū)域不斷擴(kuò)大，接著焊絲在錐形頂部開(kāi)始產(chǎn)生縮頸，為下一步的剪切作準(zhǔn)備。電磁剪切力主要是焊接電流通過(guò)焊絲與焊縫熔敷金屬之間的短路過(guò)渡產(chǎn)生