焊接技師培訓(xùn)課件

1、第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金第一章第一章 鐵碳合金鐵碳合金第一節(jié)第一節(jié) 鐵碳合金的基本相和組織鐵碳合金的基本相和組織第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金一、鐵碳合金的基本相 鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 液態(tài)純鐵在1538開始結(jié)晶，得到 -Fe 1394 -Fe 912 -Fe （體心立方晶格） （ 面心立方晶格 ） （體心立方晶格）第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金1、鐵素體（F）鐵素體：碳溶解在-Fe 中形成的間隙固溶體。 由于-Fe為體心立方晶格，碳在-Fe 中的溶解度較小，727 時(shí)為0.0218%，室溫時(shí)為0.0008%。 由于F的含碳量很低，故鐵素體的性能與純鐵相似，它具有良好的塑性

2、和韌性，低的強(qiáng)度和硬度第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金2、奧氏體（A） 奧氏體碳溶解在-Fe 中所形成的間隙固溶體。 -Fe為面心立方晶格 ，晶格間隙較大，故奧氏體（A）的溶碳能力較強(qiáng)，1148時(shí)，含碳量2.11%，727 時(shí)，含碳量0.77% 奧氏體的強(qiáng)度和硬度不高，具有良好的塑性，當(dāng)鋼處于奧氏體狀態(tài)時(shí)，能較順利的進(jìn)行加工。第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金3、滲碳體（Fe3C） 滲碳體是鐵和碳的化合物，其含碳量為6.69% 滲碳體硬度很高,約為800HBs（W），脆性很大，而塑性和韌性幾乎等于零。4、珠光體（P）F+ Fe3C珠光體鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。 它是奧氏體在冷卻到

3、727的恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變得到的產(chǎn)物，因此，它只存在于727 以下，其平均含碳量為0.77%第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金 從珠光體的顯微組織中可以看到珠光體中的鐵素體和滲碳體是層層交替排列的。 珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間，強(qiáng)度較高，硬度適中，具有一定的塑性。5、萊氏體（Ld） 萊氏體分為：高溫萊氏體（ 727 以上），A+ Fe3C 低溫萊氏體（ 727 以下），P+ Fe3C 高溫萊氏體用Ld表示，低溫萊氏體用Ld表示第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金高溫萊氏體含碳量為4.3%的鐵碳合金，在1148 時(shí)從液態(tài)中同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體 的機(jī)械混合物。低溫萊氏體由于奧氏體在7

4、27時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w， 所以在727以下的萊氏體由珠光體和 滲碳體組成。 萊氏體的性能和滲碳體相似，硬度很高，塑性差。 鐵碳合金的基本相和組織中，鐵素體、奧氏體、滲碳體是基本相，分別為單相組織，珠光體和萊氏體則是由基本相組成的多相組織第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金二、鐵碳合金狀態(tài)圖 鐵碳合金狀態(tài)圖是表示在極緩慢冷卻（或極緩慢加熱）的情況下，不同成份的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化的一種圖形。溫度第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金1、Fe-Fe3C狀態(tài)圖中幾個(gè)主要臨界點(diǎn)點(diǎn)的符號(hào)溫度含碳量意義ACDEGS153811481227114891272704.36.692.1100.77純鐵的熔點(diǎn)

5、共晶點(diǎn)L A+Fe3C滲碳體熔點(diǎn)碳在-Fe中最大溶解度-Fe -Fe純鐵的同素異體共析點(diǎn)A F+Fe3C第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金2、Fe-Fe3C狀態(tài)圖中的特性物理意義物理線意義ACDAECFGSESECFPSK鐵碳合金液相線鐵碳合金的固相線冷卻時(shí)，從奧氏體中析出鐵素體的開始線。用A3表示碳在奧氏體中溶解度線。用Acm表示L A+Fe3C共晶轉(zhuǎn)變線A F+Fe3C共析轉(zhuǎn)變線。用A1表示第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金3、鐵碳合金的分類 分為：鋼、白口鐵（1）鋼 （含碳量2.11%的鐵碳合金稱為鋼） 亞共析鋼：C%0.77，室溫組織主要是 F+P 共析鋼 ：C%=0.77，室溫組

6、織全部是 P 過共析鋼 ：C%0.77，室溫組織主要是 P+Fe3C（2）白口鐵 （含碳量在2.116.69之間的鐵碳合金） 亞共晶白口鐵：C%4.3,室溫組織是P+ Fe3C+L/d 共晶白口鐵 ：C%=4.3,室溫組織是L/d（低溫萊氏體） 過共晶白口鐵：C%4.3,室溫組織是 Fe3C+L/d 一般將含碳量2.11（一般為2.54%)的鐵碳合金稱為鑄鐵第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金三、鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變 鋼經(jīng)過加熱獲得奧氏體組織后，如在不同的條件下冷卻，最后得到使鋼獲得不同的機(jī)械性能。1、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 奧氏體在臨界溫度A1以下是不穩(wěn)定的，必然要發(fā)生轉(zhuǎn)變，但并不是一冷到A1溫度

7、以下就立即發(fā)生轉(zhuǎn)變，它在轉(zhuǎn)變前要需要停留一段時(shí)間，這個(gè)時(shí)間稱為孕育期。 在A1溫度下暫時(shí)存在的，處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱為“過冷奧氏體”第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金 將高溫奧氏體迅速冷卻到低于A1的某一溫度，并保持恒溫，讓過冷奧氏體在此溫度完成其轉(zhuǎn)變的過程，稱為過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變。 過冷奧氏體在不同溫度進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，將獲得不同的組織和性能。 全面表示過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物之間關(guān)系的圖形，稱為奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線。第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金（1）過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立 由于其曲線形狀與“C”字母相似，故奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線又稱為C曲線，下圖為共析鋼（0.77%含碳量

8、）的C曲線。圖中a為開始轉(zhuǎn)變點(diǎn)，b為轉(zhuǎn)變終了點(diǎn), aa是過冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始線，在轉(zhuǎn)變開始線左邊是過冷奧氏體區(qū)。bb 為過冷奧氏體終了線，在轉(zhuǎn)變終了線右邊，轉(zhuǎn)變已經(jīng)完成，是轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。 aa線與bb 為過冷奧氏體與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存的過度區(qū)。A1奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的臨界溫度Ms過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的開始溫度，約230Mf過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的終了溫度，約-50 第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金 由圖可知，在C曲線拐彎的“鼻尖”處(約550)，孕育期最短，此時(shí)過冷奧氏體最不穩(wěn)定，易分解。二者共存區(qū)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)過冷奧氏體區(qū)bBTbSPaaM sA1AM +AM f溫度（）共 析 鋼 的 曲 線時(shí) 間

9、 （ 秒 ）100000100001000100101727230-508007006005004003002001000-100第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金（2）過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能組織名稱符號(hào)形成溫度范圍顯微組織特征硬度（HRC）珠光體PA1-650粗片狀混合物25索氏體S650-600細(xì)片狀混合物25-35屈氏體T600-550極細(xì)片狀混合物35-40上貝氏體B上550-350羽毛狀組織40-45下貝氏體B下350-Ms黑色針狀組織45-55第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金貝氏體：含量具有一定飽和程度的鐵素體和極分散的滲碳體所組成的混合物。（3）冷卻速度對(duì)奧氏體

10、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的影響（以共析鋼為例）V1-轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體，相當(dāng)于隨爐冷卻（10/分）V2-轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體，相當(dāng)于空冷（10/秒）V3-相當(dāng)于油冷（150/秒），轉(zhuǎn)變產(chǎn)物一部分為屈氏體，另一部分為馬氏體（因?yàn)槔鋮s線未與轉(zhuǎn)變終了線相交）V4-相當(dāng)于水冷（600/秒），冷卻過快，過冷奧氏體來不及分解便被冷卻到Ms以下，全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體V臨-恰好與C曲線的開始轉(zhuǎn)變溫度相切，是奧氏體不發(fā)生分解而全部冷卻到Ms以下向馬氏體轉(zhuǎn)變的最小冷卻速度，稱為臨界冷卻速度，只要V V臨就得到全部馬氏體組織第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金 V1V2V3V臨臨V4二者共存區(qū)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)過冷奧氏體區(qū)bBTbSPaaMsA1A

11、M+AMf溫度（）共析鋼的 曲線時(shí)間（秒）100000100001000100101727230-508007006005004003002001000-100第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金（3）馬氏體轉(zhuǎn)變 當(dāng)冷卻速度大于V臨時(shí)，奧氏體很快過冷到Ms以下， -Fe晶格迅速向 -Fe晶格轉(zhuǎn)變，但由于溫度較低，鋼中碳原子完全失去擴(kuò)散能力，被迫全部留在-Fe晶格中，大大超過了碳在-Fe中的正常溶解度。 這種碳溶于-Fe中的過飽和固溶體稱為馬氏體。馬氏體分為：a.針狀馬氏體：特點(diǎn)是硬度高，脆性大（含碳量1.0%）b.板條馬氏體：特點(diǎn)是具有良好的強(qiáng)度及較好的韌性（含碳 量0.2%）第一章第一章 鐵

12、鐵 碳碳 合合 金金第二節(jié) 鋼的熱處理第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金 鋼的熱處理是通過將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻來改變鋼的內(nèi)部組織，從而獲得所需要性能的一種工藝方法。 根據(jù)工藝不同，鋼的熱處理方法可分為： 退火、正火、淬火、回火、表面處理等。一、鋼在加熱和冷卻時(shí)的臨界溫度 由Fe-Fe3C相圖可知，A1、A3、Am是鋼在極緩加熱和冷卻時(shí)的臨界溫度。第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金 但在實(shí)際的狀態(tài)下，加熱和冷卻的速度是比較快的，所以鋼的組織轉(zhuǎn)變是滯后的。 在加熱時(shí)要高于A1、A3、Am，升高為Ac1、Ac3、Acm。 冷卻時(shí)臨界溫度下降到Ar1、Ar3、Arm第一章第一章 鐵鐵 碳碳

13、 合合 金金二、鋼的熱處理1、退火（1）定義：將鋼加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間， 然后緩慢冷卻到室溫的熱處理工藝。（2）退火的目的a、降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工和冷加工b、細(xì)化晶粒，均勻鋼的組織和成分，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮臒崽幚碜鳒?zhǔn)備。c、消除鋼中的殘余應(yīng)力，防止變形和開裂。第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金（3）常用的退火方法a、完全退火 將鋼加熱到Ac3以上2040，保溫一定時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻，這種退火方法稱為完全退火。完全退火適用中碳鋼及低、中碳合金鋼的鍛件、鑄件b、球化退火 將鋼加熱到Ac1以上2030，保溫一定時(shí)間，以不大于50/min的冷卻速度隨爐冷卻，獲得球狀

14、珠光體組織的退火方法。球化退火適用共析鋼及過共析鋼，如：碳素工具鋼、合金刃具鋼、軸承鋼等。第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金 c 、去應(yīng)力退火（又稱低溫退火） 將鋼加熱到略低于A1的溫度（500650），經(jīng)保溫后緩慢冷卻的退火方法。 對(duì)精度要求較高的工件，如：鍛件、鑄件、焊接以及切削加工后，應(yīng)采取去應(yīng)力退火，以消除工件中的內(nèi)應(yīng)力 2、正火（1）定義：將鋼加熱到Ac3或Acm以上3050，保 溫一定時(shí)間，隨后在空氣中冷卻的熱處理 工藝第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金（2）正火目的 正火與退火的目的基本相同，但正火的冷卻速度比退火稍快，所以正火鋼的晶粒組織比較細(xì)，其硬度和強(qiáng)度比退火高。（3）

15、退火和正火的選擇a、從切削加工考慮b、從使用性能上考慮 正火比退火具有較好的機(jī)械性能。 如果零件的性能要求不變，可用正火作最終處理。 當(dāng)零件的形狀復(fù)雜，正火的冷卻速度較快，有形成裂紋的危險(xiǎn)時(shí)，則采用退火處理。第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金c、從經(jīng)濟(jì)性考慮 正火比退火生產(chǎn)周期短、成本低、操作方便，故可能條件下，優(yōu)先采用正火。3、淬火（1）定義：將鋼加熱到臨界溫度（Ac3或Ac1）以上 溫度，經(jīng)保溫后，快速冷卻（達(dá)到或大于臨界冷卻速度），以獲得馬氏體組織的熱處理工藝（2）目的：主要為了獲得馬氏體組織，以提高鋼的 硬度和耐磨性。第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金（3）淬火加熱溫度 亞共析鋼：

16、淬火溫度在Ac3以上3050 過共析鋼：淬火溫度在Ac1以上3050（4）淬火冷卻介質(zhì) 水、礦物油、鹽水溶液等4、回火（1）定義：將淬火后的鋼加熱到Ac1以下某一溫度， 保溫一定時(shí)間，待組織轉(zhuǎn)變完成后冷卻 到室溫的熱處理方法。（2）淬火鋼回火的目的第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金a、減少或消除工件淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止工件使用過程中的變形和開裂。b、使工件達(dá)到所需要的機(jī)械性能。c、穩(wěn)定組織，使工件在使用過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而保證工件的形狀和尺寸，保證工件的精度。（3）回火的分類 低溫回火：150250，得到回火馬氏體 中溫回火：350500，得到回火屈氏體 高溫回火：500650，得

17、到回火索氏體第一章第一章 鐵鐵 碳碳 合合 金金5、鋼的表面熱處理（1）表面淬火 把鋼的表面迅速加熱到淬火溫度，而心部溫度仍保持在臨界溫度以下，然后快速冷卻，使鋼的表面在一定深度轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，而心部組織不變。 表面淬火分為： a、火焰加熱表面淬火（淬硬層深度一般為26mm） b、感應(yīng)加熱表面淬火（淬硬層深度與感應(yīng)器中電流頻率有關(guān)，頻率越高，淬硬層深度越?。┑谝徽碌谝徽?鐵鐵 碳碳 合合 金金（2）鋼的化學(xué)熱處理a、鋼的滲碳：即向鋼的表面滲入碳原子，以 提高表面硬度和耐磨性b、鋼的氮化（滲氮）：即向鋼的表面滲入氮原子，以提高表面硬度、耐磨性、耐蝕性及疲勞強(qiáng)度c、碳氮共滲（也稱為氰化）d、其他

18、化學(xué)熱處理，如：滲鋁、滲硼等。 滲鋁可提高抗高溫氧化性，滲硼可提高耐磨性、硬度及耐蝕性第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)第二章第二章 焊接性試驗(yàn)和焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)工藝認(rèn)可試驗(yàn)第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)第一節(jié)第一節(jié) 金屬焊接性金屬焊接性一、金屬焊接性概述1、定義：是指金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性和形成 焊接接頭后適應(yīng)使用要求的程度。 它包含二方面內(nèi)容；1）接合性能：在一定工藝條件下，焊接加工時(shí)，金 屬形成完整焊接接頭的能力。2）使用性能：焊后的焊接接頭在使用條件下安全運(yùn) 行的能力。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2、金屬焊接性的相對(duì)性 金屬的焊接性既與金屬本身的材質(zhì)有關(guān)，也與焊接工藝條

19、件有密切相關(guān)。3、研究金屬焊接性的目的 在于查明一定的金屬材料，在給定的焊接工藝條件下，可能產(chǎn)生的問題及其原因，以確定焊接工藝的合理性及金屬材質(zhì)的改進(jìn)方向。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)4、金屬焊接性的判斷依據(jù)（1）碳當(dāng)量（CE)的定義 為了取得數(shù)量上的一致性，把鋼中合金元素（包括C）的含量按其作用換算成C的相當(dāng)含量，稱為該種鋼材的碳當(dāng)量 碳當(dāng)量（CE)可以作為評(píng)定鋼材焊接性的一種指標(biāo)，對(duì)于碳鋼和低碳鋼，碳當(dāng)量的計(jì)算公式如下： 碳當(dāng)量（CE）=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%)第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)（2）金屬焊接性的判斷依據(jù)a、當(dāng)CE0.4%時(shí)，鋼材

20、的焊接性優(yōu)良，淬硬傾向不明顯，焊接時(shí)不必預(yù)熱注：該處是否預(yù)熱還要看具體的板材厚度和環(huán)境溫度，結(jié)合WPS（焊接工藝規(guī)程）執(zhí)行b、當(dāng)CE=0.40.6%時(shí)，鋼材的淬硬傾向逐漸明顯，需要采取適當(dāng)預(yù)熱和控制線能量等措施c、當(dāng)CE0.6%時(shí)，鋼材的淬硬傾向強(qiáng)，屬于較難焊的材料，需采取較高的預(yù)熱溫度等嚴(yán)格的工藝措施第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)二、焊接裂紋二、焊接裂紋 焊接裂紋的分類：1、按裂紋的形狀和位置分（1）弧坑裂紋 （2）縱向裂紋 （3）橫向裂紋（4）焊趾裂紋 （5）焊道下裂紋（6）根部裂紋（7）層狀撕裂2、按形成的條件和溫度分（1）熱裂紋 （2）冷裂紋（3）再熱裂紋 （4）層狀撕裂第二章 焊接

21、性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)第二節(jié)第二節(jié) 熱裂紋熱裂紋一、熱裂紋的特征1、形成時(shí)期 焊接接頭冷卻時(shí)，溫度處于11481538，液相轉(zhuǎn)化為固相階段。2、存在部位焊縫及近縫區(qū)3、宏觀特征裂口有明顯氧化色彩，表面無光澤4、微觀特征沿晶界斷裂5、種類多邊化裂紋、液化裂紋、結(jié)晶裂紋第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)二、熱裂紋形成條件(具有高溫沿晶斷裂性質(zhì))1、多邊化裂紋1）主要出現(xiàn)在熔合線附近2）出現(xiàn)在固相線溫度以下的高溫區(qū)3）主要由于結(jié)晶不平衡，形成多邊化邊界，造成大量晶格缺陷2、液化裂紋1）是一種沿奧氏體晶界開裂的微裂紋（一般在0.5mm以下）。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2）產(chǎn)生在熱影響區(qū)或多層焊的焊道

22、之間3）主要由于奧氏體晶界上的低熔共晶物被重新熔化，在拉應(yīng)力作用下，沿奧氏體晶間開裂。3、結(jié)晶裂紋1）主要在固相線附近高溫區(qū)形成2）主要在含雜質(zhì)較多的碳鋼、單相奧氏體鋼等鋼種的焊縫中產(chǎn)生。3）焊縫中，以縱、橫裂紋或弧坑裂紋形成出現(xiàn)4）主要是焊縫中存在液態(tài)薄膜和焊縫凝固過程中受到拉應(yīng)力的共同作用。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)三、結(jié)晶裂紋的控制1、結(jié)晶裂紋的影響因素1）冶金因素a、硫、磷在鋼中形成多種低熔共晶，使結(jié)晶過程中極易形成液態(tài)薄膜b、碳的存在加劇其他元素的有害作用c、錳具有脫硫作用，可防止硫引起的結(jié)晶裂紋d、一次結(jié)晶時(shí)的晶粒越大，柱狀晶的方向越明顯，產(chǎn)生結(jié)晶裂紋傾向越大。第二章 焊接性

23、試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2) 力學(xué)因素 結(jié)構(gòu)拘束度越大，焊接應(yīng)力越大，越容易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋2、防止結(jié)晶裂紋的措施1）冶金方面： a)控制焊縫中硫、磷含量，（0.030.04%） b)改善焊縫一次結(jié)晶 c)向焊縫中加入細(xì)化晶粒元素，如Mo，V，Nb等第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2）工藝方面： a)采用合適或偏低的線能量 b)改善焊縫的成型系數(shù) 熔深熔深 焊縫成型系數(shù)焊縫成型系數(shù)= 1 (一般在一般在0.40.6) 熔寬熔寬 c)控制焊縫冷卻速度 d)正確選擇焊接順序盡量在較小剛度條件下焊接 e)對(duì)焊件進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱和緩冷第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)第三節(jié)第三節(jié) 冷裂紋冷裂紋一、冷裂紋的特征 冷裂

24、紋：是在較低溫度下，由于拘束應(yīng)力、淬硬組織和氫的作用，在焊接接頭中產(chǎn)生的裂紋，又稱為低溫裂紋形成時(shí)期 在較低溫度（約230）以下產(chǎn)生，具有延遲性質(zhì)。 冷裂紋主要發(fā)生在，中碳鋼、高碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼以及鈦合金的熱影響區(qū)，但也會(huì)在焊縫中出現(xiàn)，特別是在厚板的多層焊的焊縫中，其主要是貫穿晶粒的晶內(nèi)裂紋，也有部分是沿晶擴(kuò)展的，但絕不是沿晶開裂。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)二、冷裂紋的種類1、焊趾裂紋 發(fā)生在母材與焊縫交界的部位 有明顯的應(yīng)力集中部位 走向與焊縫平行，由焊趾表面向母材深處擴(kuò)展2、焊道下裂紋 經(jīng)常發(fā)生在淬硬傾向大，含氫量高的熱影響區(qū) 一般走向與熔合線平行，少量垂直熔合線第二章 焊接性試驗(yàn)和

25、工藝認(rèn)可試驗(yàn)3、根部裂紋 主要發(fā)生在含氫量高，預(yù)熱溫度不足二、冷裂紋產(chǎn)生機(jī)理 冷裂紋產(chǎn)生的三要素：鋼的淬硬傾向、氫的含量、拘束應(yīng)力1、鋼種的淬硬傾向 淬硬傾向 由鋼的化學(xué)成分、板厚、焊接工藝、 冷卻條件決定。 淬硬傾向越大，則越容易產(chǎn)生裂紋第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2、氫的作用 氫是高強(qiáng)鋼時(shí)引起延遲裂紋的重要因素之一，由于具有延遲性，常把由氫引起的延遲裂紋稱為氫致裂紋。高強(qiáng)鋼焊接接頭的含氫量越高，則裂紋的傾向越大，當(dāng)含氫量超過某一臨界值時(shí)，便開始出現(xiàn)裂紋，隨著含氫量的增多，裂紋的尺寸和數(shù)量也在不斷增加。 在焊接條件下，焊接材料中的水分、焊件坡口及邊緣的油污、鐵銹以及空氣中的濕氣等都是焊縫

26、金屬中富氫的主要因素。 第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)3、焊接接頭的應(yīng)力1）不均勻的加熱和冷卻過程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力 與母材和填充金屬的熱物理性質(zhì)有關(guān)，同時(shí)也與被焊件的剛度有關(guān)2）金屬相變產(chǎn)生組織應(yīng)力 奧氏體分解時(shí)析出鐵素體、珠光體、馬氏體等都會(huì)引起體積膨脹，并且不是在自由狀態(tài)下進(jìn)行，而是受到周圍金屬的拘束，同時(shí)焊接時(shí)不均勻的加熱和冷卻，因此組織轉(zhuǎn)變也是不均勻的，結(jié)果產(chǎn)生了應(yīng)力。3）結(jié)構(gòu)自身拘束條件下造成的應(yīng)力外拘束應(yīng)力 如結(jié)構(gòu)形式、焊縫的位置、施焊的順序、部件的自重以及夾持部件的松緊程度都會(huì)使焊接接頭承受不同的應(yīng)力。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)三、冷裂紋的影響因素及防止措施1、鋼種化學(xué)成

27、分的影響2、拘束應(yīng)力的影響3、氫的有害影響4、焊接工藝的影響1）線能量的影響2）預(yù)熱的影響3）后熱的影響4）多層焊的影響第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)四、防止冷裂紋的途徑1、冶金方面（1）選用優(yōu)質(zhì)的低氫的焊接材料 如采用低氫焊條和焊劑、對(duì)于某些非常重要的結(jié)構(gòu)，為了防止裂紋的出現(xiàn)，還采用了含氫量1.0ml/100g的超低氫焊條（2）嚴(yán)格控制氫的來源 嚴(yán)格烘焙焊條、焊劑，并妥善保管，焊前仔細(xì)清理坡口及相關(guān)區(qū)域，可有效提高抗裂性和防止延遲裂紋的產(chǎn)生（3）用合金元素改善焊縫金屬的性能 適當(dāng)加入某些元素提高焊縫金屬的塑性，也可防止冷裂紋的產(chǎn)生。如加入少量能細(xì)化晶粒的鉬-釩合金元素等。此外采用奧氏體組織

28、的焊條，焊接某些淬硬傾向較大的低合金高強(qiáng)鋼，也能較好的避免冷裂紋。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2、工藝方面（1）正確選用焊接規(guī)范（2）焊前預(yù)熱、焊后緩冷及焊后熱處理 焊前預(yù)熱及焊后緩冷可降低焊縫金屬的冷卻速度，有利于焊縫中氫的逸出，降低焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量；焊后熱處理主要用于一些高強(qiáng)度的厚壁容器、大剛度的焊接結(jié)構(gòu)，以及一些低溫、耐蝕條件下工作的構(gòu)件，一般消除應(yīng)力只采用回火熱處理即可，而焊后熱處理一方面能消除焊接殘余應(yīng)力，另一方面改善組織，能使已產(chǎn)生的馬氏體高溫回火，并能進(jìn)一步脫氫，對(duì)于消除延遲裂紋，改善HAZ塑性起較好作用。（3）捶擊焊縫表面，跟蹤回火（4）改善結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)、焊縫位置和施

29、焊順序第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)3、降低焊接接頭的拘束應(yīng)力（1）設(shè)計(jì)上要防止焊縫的分布過分密集，在滿足焊縫金屬強(qiáng)度的基本要求下，應(yīng)盡量減少填充金屬的用量，坡口形狀以對(duì)稱為宜。（2）工藝上可采取適當(dāng)?shù)念A(yù)熱、緩冷及焊后熱處理等，對(duì)降低焊接接頭的拘束應(yīng)力十分有效。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)第四節(jié)第四節(jié) 再熱裂紋再熱裂紋一、再熱裂紋主要特征1、產(chǎn)生在焊接熱影響區(qū)的過熱粗晶部位，沿晶界開裂。 裂紋大體上沿熔合線方向在奧氏體粗晶粒邊界發(fā)展2、與加熱的溫度和加熱的時(shí)間有關(guān) 存在一個(gè)最易于產(chǎn)生再熱裂紋的敏感性溫度范圍，如低合金高強(qiáng)鋼一般在500700之間，且鋼種不同，其敏感溫度范圍也有所不同3、產(chǎn)

30、生時(shí)必須存在大的殘余應(yīng)力和應(yīng)變 如大拘束度的厚大工件或應(yīng)力集中部位最易產(chǎn)生再熱裂紋4、含有一定的沉淀強(qiáng)化元素 合金元素含量較多的合金鋼具有明顯的再熱裂紋傾向第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)二、再熱裂紋形成條件 再熱裂紋主要是焊接接頭焊后再次加熱過程中，原接頭中存在殘余應(yīng)力，發(fā)生應(yīng)力松弛而引起。1、晶界雜質(zhì)析集弱化作用 雜質(zhì)在晶界析集造成脆化作用2、晶內(nèi)沉淀強(qiáng)化作用（也稱為二次硬化作用） 合金元素含量較多的鋼材具有明顯的再熱裂紋傾向，如含鉻、鉬、釩等能形成碳化沉淀相的低合金鋼（特別是珠光體耐熱鋼），是易于產(chǎn)生再熱裂紋的典型金屬材料。3、蠕變脆化作用 再熱過程中的應(yīng)力松弛是應(yīng)力逐步隨時(shí)間而降低的蠕

31、變現(xiàn)象，可直接用蠕變斷裂理論來解釋再熱裂紋的形成，可以認(rèn)為再熱裂紋是溫度和應(yīng)力變動(dòng)下的一種蠕變斷裂現(xiàn)象。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)三、再熱裂紋的影響因素及其防止1、冶金方面1）化學(xué)成分的影響 化學(xué)成分對(duì)再熱裂紋的影響，隨鋼種的不同而有差異2）鋼的晶粒度影響 晶粒度越大，則晶間開裂所需應(yīng)力越小，越容易形成再熱裂紋。3）焊接接頭不同部位對(duì)再熱裂紋的影響第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2、焊接工藝影響1）焊接方法 不同的焊接方法，所使用的線能量不同，則再熱裂紋傾向也不同。2）預(yù)熱和后熱的影響3）選用低匹配的焊接材料4）降低殘余應(yīng)力和避免應(yīng)力集中第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)第五節(jié)第五節(jié) 層狀

32、撕裂層狀撕裂一、層狀撕裂的特征1、層狀撕裂是一種內(nèi)部的低溫開裂2、層狀撕裂主要出現(xiàn)在鋼板中，呈現(xiàn)階梯狀開裂3、層狀撕裂基本平行于鋼板軋制平面4、層狀撕裂部位可發(fā)現(xiàn)不同類型的非金屬夾雜物5、層狀撕裂主要發(fā)生在高強(qiáng)度鋼的厚板結(jié)構(gòu)中6、層狀撕裂產(chǎn)生位置：熱影響區(qū)沿夾雜開裂 熱影響區(qū)焊趾或根部冷裂紋誘發(fā)層狀撕裂 遠(yuǎn)離熱影響區(qū)母材中沿夾雜開裂第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)二、層狀撕裂形成機(jī)理及其影響因素1、形成機(jī)理 沿鋼板軋制方向稱L向 沿鋼板厚度方向稱Z向第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)造成層狀撕裂的根本原因是： 在于鋼板在軋制過程中，把鋼內(nèi)一些非金屬夾雜物軋成平行于軋制方向的帶狀?yuàn)A雜物，這就造成鋼

33、材力學(xué)性能的各向異性。2、影響層狀撕裂的因素 1)非金屬夾雜物的種類、數(shù)量和分布狀態(tài)是產(chǎn)生層狀撕裂的本質(zhì)原因。 常見的夾雜物有：硫化物、硅酸鹽、鋁酸鹽等。2）Z向拘束應(yīng)力 焊接過程中，Z向承受較大拉應(yīng)力的作用，導(dǎo)致Z向變形能力大于材料變形能力。 第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)3）氫的影響 在熱影響區(qū)附近，由于擴(kuò)散氫導(dǎo)致冷裂紋產(chǎn)生，而誘發(fā)層狀撕裂。4）金屬基體性能3、防止層狀撕裂的措施1）控制夾雜物2）選用具有抗層狀撕裂的鋼種，如Z向鋼3）防止基體金屬脆化基體金屬塑性、韌性的改善可提高其抗層狀撕裂性能4）設(shè)計(jì)和施工中的措施 主要避免Z向應(yīng)力集中第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)a、采用焊接量少的

34、對(duì)稱焊縫替代焊接量大的焊縫b、改善接頭形式第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)c、對(duì)于T型接頭，可以在面板上預(yù)先堆焊一層低強(qiáng)度的材料（必須在接頭設(shè)計(jì)所允許的情況下）d、焊接中，盡量減少焊縫中的含氫量，防止冷裂紋產(chǎn)生而誘發(fā)層狀撕裂第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)第六節(jié)第六節(jié) 焊接接頭試驗(yàn)方法焊接接頭試驗(yàn)方法一、焊接冷裂紋的試驗(yàn)方法1、冷裂紋的間接評(píng)定方法間接評(píng)定法：根據(jù)焊件材料的化學(xué)成分或焊接接頭熱影響區(qū)的最高硬度，進(jìn)行材料冷裂紋的評(píng)定方法。1）熱影響區(qū)最高硬度法 硬度測(cè)定試樣焊縫檢測(cè)斷面第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)試樣制備：L=200mm，B=75mm，l=125mm，=20mm試樣數(shù)量：二件

35、。1#在室溫下進(jìn)行 2#在預(yù)熱下進(jìn)行焊接條件：焊條4mm，I=170A，Vf=150mm/min焊接后12小時(shí)加工取樣測(cè)試結(jié)論：對(duì)熱影響區(qū)硬度與鋼材規(guī)定的最大允許值 比較，若超過允許值，說明材料冷裂敏感 傾向大。 這種測(cè)試，只是考慮了組織因素，沒有涉及氫和應(yīng)力，所以不能判斷實(shí)際產(chǎn)品的冷裂傾向。只能作為對(duì)不同材料的相對(duì)比較。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2）碳當(dāng)量法：將鋼中的合金元素（包括碳）的含量 按其作用換算成碳的當(dāng)量。常用的：CE=C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5（%）經(jīng)典的：CE=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4（%） 這個(gè)公式適用于1

36、030mm板厚 CE值越高，鋼的淬硬傾向越大，冷裂敏感性愈大。 當(dāng)CE0.4時(shí)，焊接性好，不易產(chǎn)生冷裂紋 當(dāng)CE=0.40.6時(shí)，焊接性較差，易產(chǎn)生冷裂紋 當(dāng)CE0.6時(shí)，焊接性很差，很容易產(chǎn)生冷裂紋第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)說明：1、碳當(dāng)量只是在一定范圍內(nèi)對(duì)鋼材的估算， 適用范圍有限。 2、碳當(dāng)量的值只表達(dá)鋼材的化學(xué)成分對(duì)冷裂 傾向的影響。 3、計(jì)算碳當(dāng)量必須選用化學(xué)成分的上限值。3）根部裂紋敏感性評(píng)定法 是評(píng)定根部裂紋的碳當(dāng)量Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15 +V/10+5B（%） 根部裂紋敏感性也是根據(jù)化學(xué)成分得出。第二章 焊接性試

37、驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn) 為了進(jìn)一步較正確的計(jì)算，由引入公式： Pw=Pcm+/600+H/60（%） 板厚 H焊縫中的擴(kuò)散氫的含量（ml/100g）目的：進(jìn)一步把氫和板厚（代表應(yīng)力）因素一起考慮2、焊接冷裂紋的直接試驗(yàn)方法1）冷裂紋的自身拘束試驗(yàn)a、斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn) 這種試驗(yàn)產(chǎn)生的裂紋，多出現(xiàn)在焊根尖角處的熱影響區(qū)，當(dāng)焊縫金屬抗裂性差時(shí)，裂紋會(huì)擴(kuò)展到焊縫。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)焊接工藝條件：焊接在室溫下進(jìn)行，焊條直徑：4mmI = 17010A，U = 242V，Vf = 15010mm/min/2/2拘束焊縫拘束焊縫試驗(yàn)焊縫第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)焊后48小時(shí)進(jìn)行裂紋的解剖

38、和檢測(cè)：主要計(jì)算：表面裂紋率、根部裂紋率、斷面裂紋率 當(dāng)裂紋率20%時(shí)，則判斷實(shí)際生產(chǎn)中不會(huì)發(fā)生冷裂紋。b、搭接接頭焊接裂紋試驗(yàn) 主要適用于低合金鋼焊接熱影響區(qū)，由馬氏體轉(zhuǎn)變而引起的裂紋試驗(yàn)C、T形接頭焊接裂紋試驗(yàn) 適用于碳素鋼T形接頭角焊縫的裂紋試驗(yàn)第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2）冷裂紋的外拘束試驗(yàn)a、插銷式試驗(yàn) 主要用于評(píng)定氫致延遲裂紋中的焊根裂紋b、拉伸拘束裂紋試驗(yàn) 主要用于研究焊縫根部的冷裂紋 二、焊接熱裂紋的試驗(yàn)方法1、壓板對(duì)接焊接裂紋試驗(yàn) 主要適用于低碳鋼和低合金鋼、不銹鋼的焊接裂紋試驗(yàn) 第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2、環(huán)形鑲塊裂紋試驗(yàn)3、可變拘束試驗(yàn)4、魚骨狀可變拘束裂紋

39、試驗(yàn)5、對(duì)接接頭剛性拘束焊接裂紋試驗(yàn) 主要適用于碳鋼及低合金鋼手工電弧焊、埋弧焊及氣體保護(hù)焊工藝方法，可用于鋼材及焊接材料對(duì)接接頭的抗裂性對(duì)比及焊接工藝適用性試驗(yàn)。目的是測(cè)定焊縫的熱裂紋敏感性，也可以測(cè)熱影響區(qū)的冷裂紋敏感性。6、窗形拘束對(duì)接裂紋試驗(yàn) 主要適用于考核多層焊時(shí)焊縫產(chǎn)生橫向裂紋的敏感性，以及為防止這類裂紋而選擇合適的焊接材料和焊接工藝條件。這種試驗(yàn)方法比較接近大型容器（如球罐等）的實(shí)際焊接條件。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)三、焊接再熱裂紋的試驗(yàn)方法1、再熱裂紋間接評(píng)定方法常用的：1、日本中村關(guān)系式 G=Cr+3.3Mo+8.1V1.39（%） 當(dāng)G0時(shí)，再熱裂紋敏感性強(qiáng) 2、日

40、本伊藤關(guān)系式 Psr=Cr+Cu+2Mo+7Nb+5Ti2（%） Psr0時(shí)，再熱裂紋敏感性不強(qiáng)第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2、焊接再熱裂紋直接試驗(yàn)方法1）斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)2）反面拘束焊道再熱裂紋試驗(yàn)3）平板對(duì)接剛性板拘束試驗(yàn)四、層狀撕裂試驗(yàn)方法1、Z向窗口試驗(yàn)：該方法模擬實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)的層狀撕裂，應(yīng)用較多。2、Z向拉伸試驗(yàn)：這是一種間接的試驗(yàn)方法。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)第七節(jié)第七節(jié) 焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)一、焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)概述 鋼的機(jī)械性能是指金屬材料在外力作用下能抵抗變形和破壞的能力，它包括：硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性。1、強(qiáng)度金屬材料抵抗外力破壞作用

41、的最 大能力。材料強(qiáng)度分為：抗拉強(qiáng)度（Rm） 屈服強(qiáng)度（Re） 抗壓強(qiáng)度（Rbc） 抗彎強(qiáng)度（Rbb） 實(shí)際工作中常用的是抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2、塑性 鋼材的塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生變形而不被破壞的能力。 代表鋼材塑性的指標(biāo)是：伸長率和斷面收縮率伸長率（延伸率）是指經(jīng)過拉伸斷裂后，鋼材試樣伸長的比例，用百分?jǐn)?shù)表示。符號(hào)為A。斷面收縮率是指經(jīng)過拉伸斷裂后，試樣斷面面積縮小量與原截面積之比，用百分?jǐn)?shù)表示。符號(hào)為。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)3、韌性 金屬材料抵抗沖擊力而不被破壞的能力叫做沖擊韌性。以沖擊韌性值k表示。 鋼的機(jī)械性能與其含碳量有關(guān)，隨著鋼中的

42、含碳量的不斷增加，鋼的硬度、強(qiáng)度不斷增加，而塑性卻不斷降低。第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)二、拉伸試驗(yàn)二、拉伸試驗(yàn) 拉伸試驗(yàn)是將焊接接頭或焊縫金屬，按規(guī)定制成一定形狀和尺寸的試樣，放在專門的拉力機(jī)上，隨著載荷的增加，試樣產(chǎn)生伸長變形直至被拉斷。1、拉伸試驗(yàn)的目的 是測(cè)定焊縫金屬或焊接接頭的強(qiáng)度（包括：抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度）和塑性（包括：延伸率、斷面收縮率）。2、試樣的形式 板形試樣、圓形試樣、整管試樣第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)三、彎曲試驗(yàn)三、彎曲試驗(yàn) 彎曲試驗(yàn)是將焊接接頭按規(guī)定制成一定形狀和尺寸的試樣，放在專門的壓力機(jī)上加上一定的載荷，使試樣彎曲一個(gè)角度，檢查其拉伸面上有無裂紋的試驗(yàn)方法

43、。1、彎曲試驗(yàn)?zāi)康?檢驗(yàn)焊接接頭的塑性，并同時(shí)可反映出各區(qū)域的塑性差別，暴露焊接缺陷和考核熔合線的質(zhì)量。2、彎曲試驗(yàn)的種類 面彎、背彎、側(cè)彎第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)四、沖擊試驗(yàn)四、沖擊試驗(yàn) 沖擊試驗(yàn)是將焊接接頭按規(guī)定制成一定形狀和尺寸的試樣，放在專門的沖擊試驗(yàn)機(jī)上加上一定的沖擊載荷將試樣打斷。1、沖擊試驗(yàn)的目的 測(cè)定焊接接頭的沖擊韌性和缺口敏感性，作為評(píng)定材料斷裂韌性和冷作時(shí)效敏感性的一個(gè)指標(biāo)。2、沖擊試樣的形式 U型缺口 V型缺口第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)五、硬度試驗(yàn)五、硬度試驗(yàn) 硬度試驗(yàn)是將焊接接頭按規(guī)定制成一定形狀和尺寸的試樣，放在專門的硬度機(jī)上打硬度。1、硬度試驗(yàn)的目的

44、測(cè)量焊縫和熱影響區(qū)金屬材料的硬度，并可間接判斷材料的焊接性。2、硬度試驗(yàn)的分類 布氏硬度（HB） 三種數(shù)值可以通過 洛氏硬度（HRB、HRC） 查表互相換算 維氏硬度（HV）第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)六、壓扁試驗(yàn)六、壓扁試驗(yàn) 將被測(cè)試的管子焊接接頭制成一定尺寸的試管，在壓力機(jī)下進(jìn)行壓扁的試驗(yàn)。1、壓扁試驗(yàn)的目的 測(cè)定管子焊接對(duì)接接頭的塑性2、壓扁試驗(yàn)試管的分類 環(huán)縫壓扁 縱縫壓扁第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)第八節(jié)第八節(jié) 焊接接頭無損檢驗(yàn)焊接接頭無損檢驗(yàn)一、焊接接頭的射線探傷1、射線探傷 采用射線或射線照射焊接接頭，檢查內(nèi)部缺陷的無損檢驗(yàn)方法。、2、射線的性質(zhì)1）是一種不可見光，并且只

45、能作直線傳布2）是透過不透明物體，波長越短，穿透能力越強(qiáng)3）穿透物體時(shí)，能量被吸收，引起射線源衰減第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)4）能殺傷生物的白血球3、射線的產(chǎn)生方法射線當(dāng)高速的自由電子打擊在金屬表面時(shí)，在金 屬表面就產(chǎn)生射線。射線放射性同位素，例Co60等會(huì)產(chǎn)生由正電微 粒組成的射線。4、射線探傷的原理 射線射線 通過通過 金屬金屬 部分能量被吸收部分能量被吸收 射線發(fā)生衰減射線發(fā)生衰減第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn) 當(dāng)焊縫內(nèi)部存在缺陷時(shí)，產(chǎn)生的衰減也不同，透過較厚或密度較大物體時(shí)，衰減大，因而射到底片上的強(qiáng)度就弱，底片上的感光度較小，經(jīng)過顯影后得到的黑度就淺。5、底片上缺陷的辨認(rèn) 焊

46、縫經(jīng)射線照射后，由于焊縫的余高，使透過焊縫的射線能量比周圍母材要少，在所獲得的底片上有一條白色帶，這就是焊縫的圖像。1）未焊透的辨認(rèn) 未焊透在底片上的影像呈現(xiàn)規(guī)則的，直至細(xì)直線狀的黑色線條，在Y、X型坡口的焊縫中，未焊透都出現(xiàn)在焊縫中間的鈍邊部位，因此黑色線條一般位于焊縫中心，而K型坡口則偏離焊縫中心第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2）裂紋的辨認(rèn) 裂紋的影像一般呈直線或帶鋸齒狀的細(xì)致暗線，輪廓分別，兩端尖細(xì)，中部稍寬，有時(shí)呈樹柱狀影像3）夾渣的辨認(rèn) 夾渣的影像為形狀不規(guī)則（有點(diǎn)、條、塊等）的暗線，黑度不均勻，一般條狀?yuàn)A渣都與焊縫平行4）氣孔的辨認(rèn) 氣孔多數(shù)為圓形、橢圓形黑點(diǎn)，其中心處黑度較大，

47、此外還有針狀、柱狀氣孔其分布情況不一，有單個(gè)的、密集的和鏈狀的5）未熔合的辨認(rèn)第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn) 對(duì)于開坡口的焊縫未熔合一般在坡口側(cè)面的交界處，底片上的影像一般呈現(xiàn)一側(cè)平直，另一側(cè)有彎曲，黑度淡而均勻的黑線。層間未熔合的影像不規(guī)則，不易分辨6、射線和射線的比較1）射線在檢查焊縫厚度30mm時(shí)，靈敏度比射線高2）射線透照時(shí)間短，速度快3）射線設(shè)備復(fù)雜，費(fèi)用高4）射線穿透能力強(qiáng)，能透照300mm的鋼板5）射線設(shè)備輕巧，操作簡單，透視不需要電源，但透照時(shí)間長，對(duì)勞動(dòng)保護(hù)輻射損傷的要求高第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)6）當(dāng)厚度50mm時(shí)，一般可采用射線 當(dāng)厚度50mm時(shí)，一般可采用射線

48、二、焊接接頭超聲探傷二、焊接接頭超聲探傷(UT) 超聲探傷是利用超聲波探測(cè)材料內(nèi)部缺陷的無損檢測(cè)。1、超聲波性質(zhì)1）超聲波是一種頻率20000Hz的機(jī)械震動(dòng)2）超聲波在同一均勻介質(zhì)中按直線傳播3）超聲波從一種介質(zhì)傳播到另一介質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射和折射第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)2、超聲波特點(diǎn)1）只能用于厚度在5mm以上的焊件2）超聲波適用大厚件，當(dāng)焊件厚度300mm時(shí)，靈敏度比射線還好3）超聲波成本低，對(duì)人體無害4）超聲波只能通過波形識(shí)別缺陷，無法直接判斷缺陷性質(zhì)，但可判斷缺陷的位置三、焊接接頭表面探傷三、焊接接頭表面探傷1、磁粉探傷利用外界施加的強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行磁化，由其表面產(chǎn)生的漏磁現(xiàn)

49、象來發(fā)現(xiàn)工件表面和近表面的缺陷第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)1）磁粉探傷原理2）常用磁粉牌號(hào) 四氧化三鐵（Fe3O4），三氧化二鐵（Fe2O3）第二章 焊接性試驗(yàn)和工藝認(rèn)可試驗(yàn)3）磁化電流 交流： 只局限于焊件表面缺陷的檢查 直流和整流：可檢查焊件表面及淺表面的缺陷2、滲透探傷1）熒光法利用滲透礦物油的氧化鎂粉在紫外線 的照射下，能發(fā)出黃綠色熒光的特性 使缺陷顯露出來。2）著色法探傷原理與熒光法相同，只是不用熒 光液作為發(fā)光材料，而是用顯示劑來 顯示缺陷第三章金屬材料的焊接第三章金屬材料的焊接第三章金屬材料的焊接第三章金屬材料的焊接第一節(jié)第一節(jié) 珠光體耐熱鋼的焊接珠光體耐熱鋼的焊接一、概述1

50、、耐熱鋼是以Cr、Mo為基底的鋼種 含Cr量一般為0.59% 含Mo量一般為0.51%2、具有良好的抗氧化性和熱強(qiáng)性有良好的抗硫和氫腐蝕能力，工作溫度可達(dá)600。3、鋼中加入V、W、Nb、Ti元素后，可進(jìn)一步提高熱強(qiáng)性。4、根據(jù)鋼中合金元素可分為：第三章金屬材料的焊接低合金耐熱鋼 （合金元素總量5%）中合金耐熱鋼 （合金元素總量510%）高合金耐熱鋼 （合金元素總量10%）二、珠光體耐熱鋼的主要焊接問題二、珠光體耐熱鋼的主要焊接問題1、淬硬性 珠光體耐熱鋼的淬硬性程度取決于它的含碳量及其它合金元素的含量。 形成淬硬的主要合金元素是Cr、Mo，而Cr、Mo又是耐熱鋼的主要元素。Mo的淬硬性比Cr

51、還大，約為Cr的50倍。第三章金屬材料的焊接 從改善珠光體耐熱鋼的淬硬性出發(fā)，降低含碳量，選擇堿性焊條焊接，能有效降低鋼因淬硬而產(chǎn)生冷裂紋的傾向。2、再熱裂紋 為了防止耐熱鋼焊接接頭由于擴(kuò)散氫的影響而產(chǎn)生延遲裂紋和改善接頭性能，往往焊接后進(jìn)行消除應(yīng)力處理。但這類鋼的焊接接頭在消除應(yīng)力時(shí)，容易產(chǎn)生再熱裂紋。產(chǎn)生原因：1、C與Cr、Mo、V形成碳化物，增大再熱 裂紋傾向。第三章金屬材料的焊接2、隨著Cr的含量增大，再熱裂紋傾向也增大。但當(dāng)Cr的含量1%時(shí)，再熱裂紋傾向明顯減小。產(chǎn)生位置：在熔合區(qū)附近，沿奧氏體晶間擴(kuò)展3、防止措施1）嚴(yán)格控制母材和焊材的合金成分2）選用高溫塑性高于母材的焊接材料3）

52、提高預(yù)熱溫度和層間溫度 一般預(yù)熱溫度在250以上，層間溫度在300左右4）采用低線能量焊接減小過熱區(qū)寬度5）選擇合理熱處理方法避免敏感溫度區(qū)停留時(shí)間第三章金屬材料的焊接三、焊接工藝三、焊接工藝1、焊接方法：盡可能采用線能量小的焊接方法2、焊接材料1）首先考慮焊縫的合金成分與母材的化學(xué)成分相當(dāng)2）其次要求焊縫的機(jī)械性能與母材接近3）焊材的含碳量應(yīng)比母材低，C控制在0.080.1%3、焊接線能量：一般選擇低的線能量 小線能量有利于用細(xì)化晶粒，改善顯微組織而提高沖擊韌性。4、操作要求：采用多層多道焊，焊條(絲)擺動(dòng)要小第三章金屬材料的焊接5、預(yù)熱：耐熱鋼焊接一般都要預(yù)熱 一般預(yù)熱溫度在2003506

53、、焊后熱處理：耐熱鋼焊接后一般要進(jìn)行回火處理 一般回火溫度在680780之間第三章金屬材料的焊接第二節(jié)第二節(jié) 不銹鋼的焊接不銹鋼的焊接一、不銹鋼的概述一、不銹鋼的概述1、含Cr量12%，在空氣、水中不受腐蝕和生銹2、除Cr外，還加入Ni、Mn等元素，以增加抗腐蝕性能。3、除Cr外，還加入Si、Al等元素，以提高高溫下抗氧化能力4、不銹鋼分類1）馬氏體不銹鋼 在弱酸中有耐腐蝕性，在熱處理及拋光后具有最好的機(jī)械性能。如：2Cr13、9Cr18等。2）鐵素體不銹鋼 具有良好的熱加工和冷加工性，但加熱到475會(huì)發(fā)生脆化第三章金屬材料的焊接3）奧氏體不銹鋼 無磁性，經(jīng)淬火后也不發(fā)生硬化，具有更優(yōu)良的耐腐

54、蝕性、耐熱性和塑性。但含貴重元素Ni較多。 如：0Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti 316L二、不銹鋼的焊接性二、不銹鋼的焊接性1、焊接接頭的腐蝕1）整體腐蝕2）晶間腐蝕 晶間腐蝕可分別發(fā)生在熱影響區(qū)、焊縫或熔合線上 在熔合線上的腐蝕稱刀狀腐蝕第三章金屬材料的焊接3）應(yīng)力腐蝕 不銹鋼在內(nèi)應(yīng)力或外應(yīng)力作用下，在腐蝕介質(zhì)中發(fā)生的破壞。2、晶間腐蝕 不銹鋼具有抗腐蝕能力的首要條件含Cr量12% 在某些條件下，當(dāng)Cr12%（稱貧鉻區(qū)）時(shí)，在腐蝕介質(zhì)作用下，貧鉻區(qū)的金屬就失去抗腐蝕能力，而形成晶間腐蝕。影響晶間腐蝕的因素：1）加熱溫度和加熱速度第三章金屬材料的焊接當(dāng)t450時(shí)：碳不會(huì)溶解于奧氏體，不

55、會(huì)形成鉻化 物。當(dāng)t 850時(shí)：碳會(huì)溶解于奧氏體，但在這個(gè)溫度以 上，鉻擴(kuò)散能力增強(qiáng)，有足夠的鉻擴(kuò) 散到晶界和碳結(jié)合。 產(chǎn)生晶間腐蝕的危險(xiǎn)溫度：450850之間，其中650是最危險(xiǎn)溫度。加熱時(shí)間：當(dāng)加熱時(shí)間過短，碳來不及向晶間擴(kuò)散當(dāng)加熱時(shí)間過長，鉻有充分時(shí)間向晶間擴(kuò)散第三章金屬材料的焊接2）鋼中的含碳量 隨著鋼中的含碳量增加，在晶界生成的碳化鉻增加，結(jié)晶時(shí)在晶間形成的貧鉻區(qū)的機(jī)會(huì)也增加。3）金相組織 單相奧氏體組織抗晶間腐蝕能力差，如果組織中加入鐵素體，形成雙相組織，則C會(huì)與雙相組織中的Fe結(jié)合，也不會(huì)形成貧鉻區(qū)。3、防止晶間腐蝕的措施1）采用超低碳不銹鋼（C0.03%），00Cr19Ni92

56、）形成雙相組織第三章金屬材料的焊接3）添加穩(wěn)定合金元素，如：Ti、Nb等4）進(jìn)行固溶處理 焊接后將接頭加熱到10501100，此時(shí)，形成碳化鉻中的C重新分解溶入奧氏體，然后迅速冷卻，使碳無法在短時(shí)間內(nèi)向晶間擴(kuò)散。5）穩(wěn)定化處理（或稱均勻化處理） 將接頭加熱到850900，保溫2小時(shí)。使鉻有充分時(shí)間擴(kuò)散到晶界。6）加大冷卻速度如：焊接時(shí)反面澆水、工藝上采用小電流、快速焊、短弧、多道焊等。以縮短在危險(xiǎn)溫度停留時(shí)間。第三章金屬材料的焊接4、應(yīng)力腐蝕 由于不銹鋼容器存放帶有Cl的介質(zhì)，往往會(huì)產(chǎn)生腐蝕。同時(shí)，由于焊接產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力的作用，腐蝕部位就會(huì)發(fā)生裂紋并擴(kuò)展，造成容器破壞。5、熱裂紋裂紋的形式

57、：焊縫的縱向和橫向裂紋 弧坑裂紋 打底層根部裂紋 多層焊層間裂紋 含Ni量越高的奧氏體不銹鋼更容易產(chǎn)生裂紋第三章金屬材料的焊接產(chǎn)生裂紋的原因：1、奧氏體導(dǎo)熱系數(shù)低，線膨脹系數(shù)大，焊接后會(huì)產(chǎn)生較大焊接應(yīng)力。2、材料中的C、S、P、Ni等元素容易形成低熔共晶。3、不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)低，結(jié)晶時(shí)間長，雜質(zhì)容易產(chǎn)生偏析防止熱裂紋的措施：1、形成雙相組織2、采用堿性焊條，小電流、快速焊，收弧填滿弧坑或采用氬弧焊打底。3、控制化學(xué)成分第三章金屬材料的焊接三、奧氏體不銹鋼的焊接工藝三、奧氏體不銹鋼的焊接工藝 奧氏體不銹鋼具有良好的焊接性，常用的焊接方法都能焊接。1、焊接材料的選擇按等化學(xué)成分原則堿性焊條：抗裂性較

58、好，但焊縫成型差，抗腐蝕差。酸性焊條：操作工藝性能好。 生產(chǎn)中用的較普遍的是酸性焊條2、坡口 與常規(guī)的焊接坡口類同3、焊接工藝參數(shù)第三章金屬材料的焊接 奧氏體不銹鋼焊接，焊接電流應(yīng)比碳鋼焊條低1020%，防止焊條藥皮發(fā)紅和開裂，同時(shí)也是防止晶間腐蝕和熱裂紋。4、操作技術(shù)1）焊條不應(yīng)作橫向擺動(dòng)，焊縫寬度不超過焊條直徑3倍2）采用小電流、快速焊3）層間溫度應(yīng)低于604）與腐蝕介質(zhì)接觸面的焊縫，為防止過熱而產(chǎn)生晶間腐蝕，應(yīng)最后焊接，焊后可采取強(qiáng)制冷卻5）不能在焊件表面隨意引弧第三章金屬材料的焊接5、TIG焊（GTAW鎢極氬弧焊） 適宜于8mm板的結(jié)構(gòu)，特別適宜于3mm以下薄板的焊接。6、MAG焊 M

59、AG焊，焊縫成型較差，可在保護(hù)氣體中加入0.51%的氧，采用混合氣體，則可改善焊縫成型。7、埋弧自動(dòng)焊 由于埋弧自動(dòng)焊熔池體積大，冷卻速度慢，容易引起合金元素及雜質(zhì)的偏析。一般情況下，盡可能不選用埋弧自動(dòng)焊。第三章金屬材料的焊接8、奧氏體不銹鋼的焊后處理 為增加奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性，焊接后應(yīng)進(jìn)行表面處理。處理的方式有拋光和鈍化。1）拋光 表面粗糙度越細(xì)，抗腐蝕性能越好，粗糙度細(xì)就會(huì)在不銹鋼表面產(chǎn)生一層致密而均勻的氧化膜。2）鈍化 鈍化處理是在不銹鋼表面人工地形成一層氧化膜。第三章金屬材料的焊接四、鐵素體不銹鋼的焊接四、鐵素體不銹鋼的焊接1、鐵素體不銹鋼的焊接性主要問題： 由于熱影響區(qū)晶粒急劇

60、長大，從而使鋼的脆性增大，塑性和韌性降低，在焊接應(yīng)力作用下，容易產(chǎn)生冷裂紋。2、焊接工藝 鐵素體不銹鋼一般采用手工焊或TIG焊1）焊接材料 一般選用與母材成分相匹配的焊接材料第三章金屬材料的焊接 對(duì)焊縫要塑性高時(shí)，可選用奧氏體焊材，如A102A312等，焊后可不進(jìn)行熱處理。2）焊前預(yù)熱 由于鐵素體不銹鋼韌性差，容易產(chǎn)生裂紋，一般采用預(yù)熱可防止裂紋產(chǎn)生，預(yù)熱溫度70200。若材料中的含Cr較高時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高預(yù)熱溫度。3）焊接 與奧氏體不銹鋼類同4）焊后退火處理 一般退火溫度750850，退火后快冷第三章金屬材料的焊接五、馬氏體不銹鋼的焊接五、馬氏體不銹鋼的焊接1、馬氏體不銹鋼的焊接性 馬氏體不銹