材料焊接性知識(shí)點(diǎn)整理

1、材料焊接性復(fù)習(xí)第二章焊接性及其試驗(yàn)評(píng)定1. 焊接性概念：焊接性是指同質(zhì)材料或異質(zhì)材料在制造工藝條件下，能夠焊接形成完整接頭 并滿足預(yù)期使用要求的能力。焊接性包括兩個(gè)方面的含義：一是結(jié)合性能，即在給定的焊接工藝條件下對(duì) 形成焊接缺陷的敏感性；二是使用性能，指一定的材料在規(guī)定的焊接工藝條件下 所形成焊接接頭適應(yīng)使用性能的要求。焊接性影響因素：1）材料因素：焊材、母材；2）工藝因素：焊接方法、焊 接工藝；3）結(jié)構(gòu)因素：結(jié)構(gòu)形式、接頭形式；4）使用因素：工況環(huán)境、負(fù)載等 條件、要求。2. 焊接性分析方法：焊接性試驗(yàn)方法：（1）直接試驗(yàn)法；（2）間接分析法 1）根據(jù)金屬的特 性一一a）利用化學(xué)成分分析（

2、Ceq）、b）利用CCT圖或SHCC圖分析；2）根據(jù)工 藝條件3. 碳當(dāng)量法：鋼材的化學(xué)成分對(duì)焊接熱影響區(qū)的淬硬及冷裂傾向有直接影響。碳是各元素中對(duì)冷裂敏感性影響最顯著的，因而人們就將各種元素都按相當(dāng)與若干含碳量折 合疊加起來求得所謂碳當(dāng)量（CE或Q）,用來估計(jì)冷裂傾向的大小。焊接性與碳當(dāng)量的關(guān)系I II HE IV50 100 . V250 131(1JL1(0.10,20,30.40,50.60.70.80.9不同條件下的預(yù)熱要求(參見課本第23頁表2-6)4. 焊接性試驗(yàn):（1）焊接性試驗(yàn)的內(nèi)容：1）焊縫金屬抵抗產(chǎn)生 熱裂紋的能力；2 ）焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生 冷裂紋的能力;3 )焊

3、接接頭金屬抵抗 脆性轉(zhuǎn)變 能力；4 )焊接接頭的 使用能力 。(2)斜 Y 坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)(小鐵研試驗(yàn))斜 Y 坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)主要用于評(píng)價(jià)打底焊縫及其熱影響區(qū) 冷裂紋 傾向。試 驗(yàn)焊縫只有一道，目的是鑒定第一層焊道根部裂紋敏感性。試驗(yàn)焊縫兩端都不得與拘束焊縫相連，應(yīng)各相距2-3mm熔敷焊縫試驗(yàn)以 后，至少 放置 24 小時(shí)，然后進(jìn)行裂紋檢驗(yàn)。(3) 插銷試驗(yàn)：插銷試驗(yàn)是一種 簡便又省材料的試驗(yàn)方法 ,主要用于考核材料的 氫致延遲裂 紋敏感性。當(dāng)加載試棒時(shí)， 插銷可能在載荷持續(xù)時(shí)間內(nèi)發(fā)生斷裂， 記下承載時(shí)間。 在不 預(yù)熱條件下，載荷保持 16h 而試棒未斷裂即可卸載。預(yù)熱條件下，載荷保持至

4、少 24h 才可卸載。 可用金相或氧化等方法檢測缺口根部是否存在斷裂。經(jīng)多次改變載荷，可求出在試驗(yàn)條件下不出現(xiàn)斷裂的臨界應(yīng)力 (7 cr，根據(jù)臨 界應(yīng)力7 cr的大小可相對(duì)比較材料抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力。(4) 壓板對(duì)接(FISCO焊接裂紋試驗(yàn)法：此法主要用于 評(píng)定熱裂紋敏感性 ，也可以做鋼材與焊條匹配性的試驗(yàn)。( 5)可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)法1) 用途： 評(píng)定熱裂紋敏感性 ；2) 試驗(yàn)方法：縱向可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)法橫向可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)法試驗(yàn)原理：改變模塊的R即可改變應(yīng)變量，而達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)在焊縫或熱影響區(qū)發(fā) 生熱裂紋，隨著增加，裂紋的數(shù)目及長度的總和也增加，從而獲得一定的規(guī)律。( 6)拉伸拘束裂紋

5、試驗(yàn)( TRC)基本原理是 模擬焊接接頭承受的 平均拘束應(yīng)力 ，主要評(píng)定 冷裂紋敏感性。( 7)剛性拘束裂紋試驗(yàn)( RRC)基本原理是 模擬焊接接頭承受 外部拘束 ，由于接頭冷卻時(shí)金屬收縮所產(chǎn)生的應(yīng)力 而引起裂紋?？梢杂米髟u(píng)價(jià)冷裂紋敏感性的尺度。此試驗(yàn)比TRC試驗(yàn)的恒載拉伸 更接近實(shí)際焊接情況 。( 8)剛性固定對(duì)接裂紋試驗(yàn)(巴東試驗(yàn))此法主要用于測定 焊縫的冷裂紋和熱裂紋 傾向，但也可以測定 熱影響區(qū) 的冷 裂紋傾向。( 9)窗形拘束裂紋試驗(yàn)此法主要用于測定多層焊時(shí)焊縫 橫向冷裂紋及熱裂紋 的敏感性。焊后放置 24小時(shí)再檢查， 一般以有無裂紋為準(zhǔn) ，也可以裂紋率為相對(duì)比較。( 10)Z 向拉

6、伸試驗(yàn)此法用于測定 層狀撕裂敏感性 。試棒拉伸破壞后， 以 Z 向斷面收縮率 為層狀 撕裂敏感性的 判據(jù)。 <58%時(shí)層狀撕裂敏感性嚴(yán)重； >1525%時(shí)，才能較好地抵 抗層狀撕裂。( 11)Z 向窗口試驗(yàn)此法也是測試 層狀撕裂敏感性 的試驗(yàn)方法。焊接順序：先焊 1、2 兩條拘束 焊縫，再焊 3、4 兩條試驗(yàn)焊縫。第三章 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接5. 合金結(jié)構(gòu)鋼的分類 凡是用做機(jī)械零件和各種工程結(jié)構(gòu)的鋼材都稱為結(jié)構(gòu)鋼。 合金結(jié)構(gòu)鋼可分兩 類：（1）強(qiáng)度用鋼；（2）專用鋼。強(qiáng)度用鋼主要應(yīng)用在一些要求常規(guī)條件下能承受靜載和動(dòng)載的機(jī)械零件和 工程結(jié)構(gòu)，主要性能是力學(xué)性能。專用鋼主要應(yīng)用在特殊條件

7、下工作的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)， 除滿足力學(xué)性能 外，還要滿足特殊性能要求。6. 熱軋、正火鋼的主要介紹熱軋鋼：強(qiáng)化機(jī)理一一固溶強(qiáng)化；屈服強(qiáng)度為294343MPa合金系C-Mn或 Mn-Si系；主合金化元素：Mn Mn-Si ;輔合金化元素：V、Nb代替部分Mr;典 型鋼種： 16Mn。正火剛： 強(qiáng)化機(jī)理 固溶強(qiáng)化沉淀強(qiáng)化或細(xì)晶強(qiáng)化 ；屈服強(qiáng)度為 343490MPa 合金系：C-Mn或 Mn-Si （ V、Nb Ti、Mo）系；主合金化元素：Mn Mn-Si ;輔合金化元素：V、Nb Ti、Mo （碳化物、氮化物元素）；熱處理狀態(tài)： 正火，充分發(fā)揮碳化物形成元素的作用；典型鋼種： 15MnVN。7

8、. 熱軋、正火鋼的焊接性分析（1）焊縫中的熱裂紋：熱軋、正火鋼一般含碳量較低，而Mn含量較高，因此Mn/S比能達(dá)到要求， 具有較好的抗熱裂性能。 焊接過程中的熱裂紋傾向較小， 正常情況下焊縫中不會(huì) 出現(xiàn)熱裂紋。 但個(gè)別情況下也會(huì)在焊縫中出現(xiàn)熱裂紋， 這主要與熱軋及正火鋼中 C、S、P等元素含量偏高或嚴(yán)重偏析 有關(guān)。（2）冷裂紋：從材料本身看，淬硬組織 是引起冷裂紋的 決定因素。熱軋鋼的含碳量并不高， 但含有少量的合金元素， 其淬硬傾向比低碳鋼要大些， 但冷裂紋敏感性不大； 正 火鋼由于含合金元素較多， 淬硬傾向有所增加。 強(qiáng)度級(jí)別及碳當(dāng)量較低的正火鋼 冷裂紋傾向不大， 但隨著正火鋼碳當(dāng)量及板厚

9、的增加， 淬硬性及冷裂傾向隨之增 大。（3）再熱裂紋 ：一般C-Mn和Mn-Si系的熱軋鋼由于不含碳化物形成元素，對(duì)再熱裂紋不敏 感。正火鋼中的18MnMoN和14MnMo有一定的再熱裂紋傾向，這是因?yàn)镸n-Mo-Nb 和Mn-Mo-V系低合金鋼對(duì)再熱裂紋的產(chǎn)生有一定的敏感性。（4）層狀撕裂：一般板厚在16mm以下就不會(huì)產(chǎn)生層狀撕裂，從鋼材本身的來講，主要取決 于冶煉條件，鋼中的片狀硫化物等雜質(zhì)。層狀撕裂兩個(gè)基本條件是厚板焊接， 且 在厚度方向上存在拉應(yīng)力。（5）熱影響區(qū)的性能變化： 主要是過熱區(qū)的脆化 ，及還有可能是 熱應(yīng)變脆化 問題。1）過熱區(qū)脆化：主要原因有：a ）大線能量時(shí)奧氏體嚴(yán)重長

10、大，得到魏氏體 和粗大馬氏體或混合組織、M-A組元；b）難溶質(zhì)點(diǎn)的溶入。2）熱應(yīng)變脆化： 熱應(yīng)變脆化 和室溫下預(yù)應(yīng)變后的 應(yīng)變時(shí)效脆化 ，本質(zhì)上都 是由固溶氮引起的。熱應(yīng)變脆化容易發(fā)生于一些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，若加入足夠的 N化物形成元素（Ai、Ti、V ）后，脆化 傾向就減弱。8. 熱軋、正火鋼的焊接工藝參數(shù)熱軋及正火鋼焊接對(duì) 焊接方法的選擇無特殊要求 ，可根據(jù)材料厚度、 產(chǎn)品結(jié) 構(gòu)、使用性能要求及生產(chǎn)條件等選擇。（1）焊接材料的選擇：考慮兩個(gè)問題： 1）焊縫沒有缺陷 ；2）滿足使用性能要求。對(duì)于熱軋、 正火鋼， 裂紋一般不會(huì)產(chǎn)生， 主要根據(jù)使用性能要求來選擇

11、焊接 材料。注意以下問題：1）選擇相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)的焊接材料為達(dá)到焊縫與母材的 力學(xué)性能匹配 ，在選擇焊接材料時(shí)應(yīng)考慮從母材的 力學(xué) 性能 出發(fā)，而不是從化學(xué)成分出發(fā)。2）必須同時(shí)考慮到熔合比和冷卻速度的影響3）必須考慮到熱處理對(duì)焊縫力學(xué)性能的影響（2）焊接工藝參數(shù)的確定： 焊接線能量的確定，取決于： 1）過熱區(qū)的脆化； 2）冷裂紋。熱軋鋼，線能量沒有特別限制，但一般小于50KJ正火鋼，小線能量+預(yù)熱。對(duì)于碳當(dāng)量小于0.40%的熱軋及正火鋼，女口 Q295、09Mn2Si和Q345,焊接 熱輸入的選擇可 適當(dāng)放寬。碳當(dāng)量大于 0.40%的鋼種，由于淬硬傾向加大，馬氏 體含量也增加， 小熱輸入時(shí)冷裂

12、傾向會(huì)增大， 過熱區(qū)的脆化也變得嚴(yán)重， 在這種 情況下熱輸入寧可偏大一些比較好。但在加大熱輸入、 降低冷速的同時(shí)， 會(huì)引起接頭區(qū)過熱的加劇 （增大線能量 對(duì)冷速的降低效果有限，但對(duì)過熱的影響較明顯） 。在這種情況下采用大熱輸入 的效果不如采用 小熱輸入預(yù)熱 更有效。 預(yù)熱溫度控制恰當(dāng)時(shí)， 既能避免產(chǎn)生裂 紋，又能防止晶粒的過熱。預(yù)熱溫度與鋼材的 淬硬性、板厚、拘束度和氫含量 有關(guān)。焊后熱處理的原則： 1）不要超過母材原來的回火溫度； 2）對(duì)于有回火脆性 的材料，要避開出現(xiàn)回火脆性的溫度區(qū)域。9. 低碳調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)化機(jī)理一一相變強(qiáng)化；屈服強(qiáng)度為 4901000MPa;合金系：低 C、 Mn-Ni-C

13、rMo系；主合金化元素： Mn-Ni-Cr-Mo ；輔合金化元素：V、Nb、Ti、B Cu。10. 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（1）焊縫中的熱裂紋：一般無熱裂紋。由于采用了先進(jìn)的冶煉工藝，鋼中氣體含量及 S、P等雜質(zhì) 明顯降低，氧、氮、氫含量均較低。高純潔度使這類鋼的熱裂紋傾向較低。（2）熱影響區(qū)的液化裂紋：一般無液化裂紋，但對(duì) 高 Ni 低 Mn 類型的鋼種有一定的液化裂紋敏感性， 如 HY-80、 HY-130 。主要是 因?yàn)镹i與S P雜質(zhì)易形成低熔點(diǎn)共晶。（3）冷裂紋：由于有 低碳馬氏體的自回火作用 ，冷裂紋的敏感性較小。但是在焊接厚板， 且冷卻速度過大時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生冷裂紋。（4）再熱裂紋：

14、有一定的再熱裂紋傾向，特別是 V、 Mo 存在時(shí)，再熱裂紋敏感性更大。（5）層狀撕裂： 低碳調(diào)質(zhì)鋼多數(shù)屬于高強(qiáng)鋼，冶煉技術(shù)水平較高，層狀撕裂敏感性很低， 到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)層狀撕裂現(xiàn)象。（6）熱影響區(qū)的性能變化：1）過熱區(qū)的脆化：（參見課本 7879 頁）除了奧氏體晶粒粗化的原因外，更主要由于 上貝氏體和 M A組元。M-A 組元一般在中等冷速下形成，是 奧氏體中碳含量升高 的結(jié)果。因此，M-A組元的存在導(dǎo)致脆化，M-A組元數(shù)量越多脆化越嚴(yán)重。M-A組元 實(shí)質(zhì)上成為 潛在的裂紋源 ，起了應(yīng)力集中的作用。因此 M-A 組元的產(chǎn)生對(duì)低碳 調(diào)質(zhì)鋼熱影響區(qū)韌性有不利的影響。2）熱影響區(qū)的軟化：（參見

15、課本 7980頁） 熱影響區(qū)峰值溫度高于母材回火溫度會(huì)導(dǎo)致軟化； 碳化物沉淀和聚集長大也 會(huì)導(dǎo)致母材軟化。11. 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)這類鋼的特點(diǎn)是 碳含量低，基體組織是強(qiáng)度和韌性都較高的 低碳馬氏體下 貝氏體，這對(duì)焊接有利。但是，調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的鋼材，只要加熱溫度超過它的回火 溫度，性能就會(huì)發(fā)生變化。 因此焊接時(shí)由于熱的作用使熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性的下 降幾乎是不可避免的。因此，焊接時(shí)應(yīng)注意兩個(gè)基本問題：1）要求馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的 冷卻速度不能太快 ，使馬氏體有一 “自回火 ”作用， 以防止冷裂紋的產(chǎn)生；2）要求在800500C之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界速度。（1）焊接方法：為了消除裂

16、紋和提高焊接效率，一般采用 MIG焊或MAG;對(duì)于焊后不能再 進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的， 要限制焊接過程中熱量對(duì)母材的作用。 低碳調(diào)質(zhì)鋼常用的焊接 方法有焊條電弧焊、CO2焊和A葉CQ混合氣體保護(hù)焊等。（2）焊接材料的選擇：低碳調(diào)質(zhì)鋼焊后一般不再進(jìn)行熱處理， 在選擇焊接材料時(shí)要求焊縫金屬在焊 態(tài)下應(yīng) 接近母材的力學(xué)性能 。特殊條件下， 如結(jié)構(gòu)的剛度很大， 冷裂紋很難避免 時(shí)，應(yīng)選擇比母材強(qiáng)度稍低一些的材料作為填充金屬。（3）焊接工藝參數(shù)的選擇：焊接線能量和預(yù)熱的選擇 原則：不出現(xiàn)裂紋和脆化 。低碳調(diào)質(zhì)高強(qiáng)高韌性鋼對(duì)接頭區(qū)強(qiáng)韌性要求較高， 這類鋼對(duì)焊接熱輸入、 預(yù) 熱溫度、層間溫度的控制更為嚴(yán)格，應(yīng)采用

17、較小焊接熱輸入的多層多道焊工藝 。12. 中碳調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)化機(jī)理一一相變強(qiáng)化；屈服強(qiáng)度：880MPa1200MPa；合金系：中C、Cr -Mn -Ni-Mo-Si系；主合金化元素： Cr-Mn-Ni-Mo-Si;輔合金化元素：V13. 中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（1）焊縫中的熱裂紋： 中碳調(diào)質(zhì)鋼含碳、硅及合金元素較多，焊縫凝固結(jié)晶時(shí)，固-液相溫度區(qū)間大，結(jié)晶偏析傾向嚴(yán)重，焊接時(shí)易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，具有較大的熱裂紋傾向。（2）冷裂紋： 中碳調(diào)質(zhì)鋼因含碳較高，合金元素多，淬硬傾向明顯，冷裂紋傾向大。（3）熱影響區(qū)的性能變化：1）過熱區(qū)的脆化： 中碳調(diào)質(zhì)鋼因?yàn)樘己枯^高，合金元素較多，淬硬傾向 大，馬氏體無“自

18、回火”過程，因此在焊接熱影響區(qū)容易出現(xiàn)大量的高碳馬氏體， 導(dǎo)致熱影響區(qū)脆化，生成的高碳馬氏體越多，脆化越嚴(yán)重。2）熱影響區(qū)的軟化： 焊前為調(diào)質(zhì)態(tài)焊接時(shí)， 被加熱到該鋼回火溫度以上時(shí)， 焊接熱影響區(qū)將出現(xiàn)軟化；而退火態(tài)焊接時(shí)，則沒有軟化問題。14. 中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)（1）退火態(tài)下焊接時(shí)的工藝特點(diǎn)：因可焊后熱處理， 所以焊接材料 要選擇成分與母材相當(dāng) ，以便得到熱處理所 要的性能。 焊接工藝及焊接參數(shù)要求不嚴(yán)。 焊接參數(shù)的確定主要是保證在調(diào)質(zhì)處 理之前不出現(xiàn)裂紋，接頭性能由焊后熱處理來保證。（2）調(diào)質(zhì)態(tài)焊接時(shí)的工藝特點(diǎn)：因焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理， 此時(shí)的主要問題是防止裂紋和避免軟化， 以及熱

19、 影響區(qū)高碳馬氏體引起的硬化和脆化。 因此為了防止延遲裂紋， 要適當(dāng)采用預(yù)熱、 曾間溫度控制、 中間熱處理等； 焊接材料應(yīng)選用塑韌性好的奧氏體焊條。 為了避 免軟化，應(yīng)選用小焊接線能量，使其峰值溫度在回火溫度以下。第四章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接15. 不銹鋼、耐熱鋼的類型和特性（1）不銹鋼分類（參見課本 114115 頁）：按用途分：1）不銹鋼（耐腐蝕，但對(duì)強(qiáng)度要求不高） ；2）抗氧化鋼（耐高溫抗氧化性） ；3）熱強(qiáng)剛（高溫抗氧化、高溫強(qiáng)度）1）奧氏體不銹鋼： 18-8型、25-20 型、 25-35型；2）鐵素體不銹鋼：無 Ni；3）馬氏體不銹鋼： Cr 含量少，低于 17%；4）鐵素體 -奧

20、氏體雙相不銹鋼：含碳量很低，耐蝕性好；5）沉淀硬化鋼。（2）不銹鋼腐蝕形式：1）均勻腐蝕： 氧化性酸（硝酸）不易腐蝕；還原性酸（硫酸）馬氏體鋼， 鐵素體鋼不耐腐蝕；奧氏體鋼耐腐蝕；含氯離子的介質(zhì)，只有含 Mo 的鋼耐腐蝕。2）點(diǎn)腐蝕：一般不銹鋼耐點(diǎn)蝕都不理想。提高 Cr、Ni、Mo、S、Cu可改善 耐點(diǎn)蝕性能。超低碳也有利。點(diǎn)蝕指數(shù)： Pl= Cr+ 3.3Mo +（1316） N, 般希 望 PI 大于 3540。3）縫隙腐蝕： 縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕具有共同性質(zhì)的腐蝕現(xiàn)象。耐點(diǎn)蝕的鋼都耐 縫隙腐蝕，也可以用點(diǎn)蝕指數(shù)來衡量耐縫隙腐蝕的傾向。4）晶間腐蝕： 多半與晶界層“貧鉻”現(xiàn)象有聯(lián)系。不銹鋼固溶處

21、理后再經(jīng) 450850C（敏化加熱）會(huì)沿晶界沉淀出 Cr3C6或（Fe, Cr） 23C6 ，以至使晶界 邊界層含Cr量低于12%,即發(fā)生“貧鉻”。（3）貧鉻造成的晶間腐蝕奧氏體不銹鋼會(huì)發(fā)生晶間腐蝕是由于這類鋼加熱到450C850C溫度區(qū)間會(huì)發(fā)生 敏化，其機(jī)理是過飽和固溶的碳向晶粒邊界擴(kuò)散， 與晶界附近的鉻結(jié)合成Cr23C6或（Fe,Cr）23C6（常寫成MkC6）,并在晶界析出，由于碳比鉻的擴(kuò)散快得多， 鉻來不及從晶內(nèi)補(bǔ)充到晶界附近，以至于臨近晶界的晶粒周邊層 Cr 的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 小于 12%，即所謂的“ 貧鉻”現(xiàn)象，從而造成 晶間腐蝕 。450C850E溫度區(qū)間稱為 敏化溫度區(qū)。當(dāng)溫度低于敏

22、化溫度區(qū)時(shí)，C,Cr元素沒有足夠的擴(kuò)散能力；當(dāng)溫度超出敏化溫度區(qū)時(shí) 形成的碳化物沉淀相因 溫度過高又重新溶解。 以上兩種情況均不易產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象 , 因而不會(huì)形成晶間腐 蝕。貧鉻現(xiàn)象的防止措施 ：1）降低鋼中的含碳量： 若鋼中含碳量低于其溶解度， 就不致有 Cr23C6 析出，因而不會(huì)有貧鉻現(xiàn)象； 2）加入能形成穩(wěn)定碳化物的元素 Nb或Ti，穩(wěn)定化處理，使之優(yōu)先形成 NbC或TiC，也不會(huì)產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象。（4）高鉻鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕 高鉻鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕， 其原理和奧氏體不銹鋼一樣， 但其敏化溫度區(qū)和奧氏體不銹鋼相反 ，這是由于碳在鐵素體組織中的溶解度小， 擴(kuò)散速度又快， 因此在高溫階段

23、就已沉淀析出碳化物，因而造成貧鉻現(xiàn)象。（5）奧氏體不銹鋼中鐵素體相 S對(duì)晶間腐蝕性能的影響：奧氏體不銹鋼中鐵素體相 S對(duì)提高其耐晶間腐蝕性能是有利的，這是由于：1）Cr在S相中溶解度大，擴(kuò)散速度又快，因而有良好的供 Cr條件，可減少 g相晶粒形成貧Cr層；2）S相在g相中呈彌散分布，因而使得 Cr也在g相 較均勻分布（6）超低碳不銹鋼的晶間腐蝕：沒有Cr23C6組織，也沒有經(jīng)過敏化加熱。這時(shí) 貧鉻”理論無法解釋。主要是 P、Si 等雜質(zhì)沿晶界偏析而導(dǎo)致晶間腐蝕 。（ 7）應(yīng)力腐蝕：應(yīng)力腐蝕是在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì) 雙重因素 作用下產(chǎn)生的， 由于焊接結(jié)構(gòu)都在一 定程度上存在一些 殘余應(yīng)力 ，這是誘發(fā)應(yīng)

24、力腐蝕的力的因素。16. 奧氏體鋼的焊接：奧氏體鋼的焊接性問題主要有： 熱裂紋、接頭耐蝕性、脆化（ 1 ）耐蝕性問題：1 ）晶間腐蝕（參見課本 121123 頁）：a）焊縫區(qū)晶間腐蝕：防止焊縫區(qū)晶間腐蝕的發(fā)生：第一采用超低碳焊縫或 含足夠穩(wěn)定化元素Nb;第二調(diào)整焊縫成分獲得一定數(shù)量的鐵素體（3。）焊縫中鐵素體（S的作用：其一，可打亂單一 g相拄狀晶的方向性，不形成 連續(xù)貧Cr層；其二，鐵素體（S富Cr,有良好的供Cr條件，可減少g相晶粒形 成貧Cr層，一般鐵素體（在 412%左右。b）HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕：發(fā)生在600 1000T的敏化區(qū)，碳化物沉淀引起的。C）刀口腐蝕：在熔合區(qū)，經(jīng)歷1200

25、C的高溫過熱作用，由于 TiC固溶使C 重新以原子的形式存在，并在經(jīng) 450 850C的中溫敏化加熱與Cr結(jié)合形成碳化 物 沉淀相形成貧Cr層。2）應(yīng)力腐蝕開裂：焊接結(jié)構(gòu)中的殘余應(yīng)力是引起應(yīng)力腐蝕開裂的力的因素。3）點(diǎn)蝕：奧氏體鋼焊接接頭有點(diǎn)蝕傾向，即使耐點(diǎn)蝕性能優(yōu)異的雙相不銹 鋼有時(shí)也會(huì)有點(diǎn)蝕產(chǎn)生。（2）熱裂紋問題：1）奧氏體鋼焊接易于熱裂的原因：a）導(dǎo)熱系數(shù)小、線膨脹系數(shù)大，焊縫凝固時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力較大；b）奧氏體焊縫為方向性強(qiáng)的柱狀晶，易形成偏析；c）焊縫成分復(fù)雜，易形成多種低熔共晶。2）熱裂紋與凝固模式：a） S相對(duì)熱裂紋的改善作用：S相可打亂奧氏體組織柱狀晶的方向性；S相比？ 相能溶解

26、更多的硫、磷等雜質(zhì)元素；S相可以改變低熔點(diǎn)夾雜物的形態(tài)。b） 奧氏體焊縫的凝固模式： 全鐵素體凝固模式（F）晶粒界面：8-5;鐵素 體凝固模式（FA）晶粒界面：8?;先奧氏體凝固模式（AF）晶粒界面：?- 8；全奧氏 體凝固模式（A）晶粒界面：？-?。建固攜式甌衍Io5購203圖 3-2偽二元相圏（團(tuán)中標(biāo)出鮭同檎式FA 不會(huì)有熱裂傾向；單純F, A 有熱裂傾向；AF 有一定的熱裂傾向。（3）奧氏體焊縫的脆化：1）焊縫中S相對(duì)脆化的影響a）低溫脆化：由于S相的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方，存在一脆性轉(zhuǎn)變溫度，因 而在低溫下易導(dǎo)致脆化。b）高溫脆化：S相在650850C高溫下長期運(yùn)行易析出脆性的 c相因而導(dǎo)

27、 致脆化。2） 防止措施：嚴(yán)格限制Cr、Mo、S、Nb等鐵素體形成元素，控制 S相的 含量。17. 雙相不銹鋼的焊接（1 ）耐蝕性特點(diǎn)：1 ）雙相不銹鋼屈服強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高，在應(yīng)力作用下表面氧化膜不易 破裂；2）雙相不銹鋼中第二相（S或丫相）對(duì)裂紋擴(kuò)展具有機(jī)械屏障或阻擋作用， 這在一定程度上降低了應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展的程度；3）在腐蝕介質(zhì)中S相對(duì)丫相具有陰極保護(hù)作用；4）由于各元素（其余還有 Mo、 N 等）組合的特點(diǎn)，耐孔蝕能力比 18-8型奧 氏體不銹鋼優(yōu)越，不易形成孔蝕，減少了以孔蝕為起點(diǎn)的應(yīng)力腐蝕裂紋源。（ 2）雙相不銹鋼焊接接頭相比例失調(diào)問題：雙相不銹鋼焊接時(shí)， 不論是焊縫還是熱影響

28、區(qū)， 由于焊接熱循環(huán)的非平衡特 性，使得在加熱過程中發(fā)生 丫 相變，隨后在急速冷卻過程中又發(fā)生 S 逆 相變過程未能充分進(jìn)行， 因而導(dǎo)致奧氏體和鐵素體兩相比例的失調(diào) （奧氏體相減 少），進(jìn)而影響雙相不銹鋼焊接接頭的塑性及耐蝕性能。因此，對(duì)于雙相鋼焊縫應(yīng)當(dāng)用奧氏體元素（Ni、N）進(jìn)行超合金化，以保證 焊縫中S/有適當(dāng)?shù)谋壤?。?3 ）奧氏體鋼、雙相鋼焊接工藝注意事項(xiàng)：1 ）焊接材料選擇：a）焊接材料類型繁多，牌號(hào)復(fù)雜，應(yīng)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；b）堅(jiān)持適用原則；c）必須根據(jù)具體成分，而不能按名義成分；d）根據(jù)焊接方法和工藝考慮熔合比；e）根據(jù)焊接性要求確定合金化程度，常超合金化；f）不僅考慮使用要求，還要考慮

29、焊接性要求。2）焊接工藝要點(diǎn) ：a）合理選擇最適用的焊接方法；b）必須控制焊接參數(shù)，避免接頭產(chǎn)生過熱現(xiàn)象；c）接頭設(shè)計(jì)的合理性；d）盡量控制焊接工藝穩(wěn)定以保證焊縫金屬成分穩(wěn)定；e）控制焊縫成形；f）保護(hù)焊件的工作表面處于正常狀態(tài)。第五章有色金屬的焊接18. 鋁及鋁合金的分類及性能（1）鋁合金的分類:1*純鋁1070(L1); 1060(L2)2*Al-Cu2024(LY12) 2014(LD10)3*Al-Mn3003(LF21； 3004(LF1)4*Al-Si4043(LC1)5*Al-Mg5083(LF4) 5456(LF5)6*Al-Mg-Si6061(LD2); 6063(LD31)

30、7*Al-Zn-Mg7075(LC4) 7005(7A05)8*其他元素（2）物理性能:密度小、電阻率小、線脹系數(shù)大、導(dǎo)熱系數(shù)大。19. 鋁及其合金的焊接性分析鋁及其合金的化學(xué)活性很強(qiáng)，表面極易形成難熔氧化膜（AI2O3熔點(diǎn)約為2050C, MgO熔點(diǎn)約為2500C）,加之鋁及其合金導(dǎo)熱性強(qiáng)，焊接時(shí)易造成不熔 合現(xiàn)象。由于氧化膜密度與鋁的密度接近， 也易成為焊縫金屬的 夾雜物。氧化膜 （特別是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可吸收較多水分而成為焊縫 氣孔的 重要原因之一。鋁及其合金的線膨脹系數(shù)大，焊接時(shí)容易產(chǎn)生翹曲變形。（1）焊縫中的氣孔：1）易產(chǎn)生氣孔的原因：氫是鋁及其合金熔焊是產(chǎn)生氣孔的主

31、要原因。氫在鋁中溶解度隨溫度變化劇 烈。鋁合金形成的熔池凝固速度過快，造成已經(jīng)形成的氣泡無法浮出。進(jìn)而造成 氣孔。2）氫的來源：弧柱氣氛中的水份；氧化膜中的水份 氧化膜不致密、吸水性強(qiáng)的鋁合金 （如Al-Mg合金），比純鋁具有更大的氣孔傾向。因?yàn)锳l-Mg合金的氧化膜由AI2O3 和MgO構(gòu)成，MgO膜疏松，易氧化、吸附，MgO比例越大，氣孔傾向越大。（2）防止氣孔的工藝措施：1）限制氫的溶入：焊接材料以及坡口周圍，清洗，去膜，烘干；2）調(diào)整焊接規(guī)范：焊接線能量增大，高溫停留時(shí)間長，氣泡容易逸出，但高溫熔氫量也增大。TIG焊：大電流+高速焊（減少高溫停留時(shí)間，減少溶氫 量）；MIG焊薄板：大電

32、流+低速焊（增加高溫停留時(shí)間，氣泡容易逸出）；MIG焊厚板：預(yù)熱+大電流+低速焊（減少冷卻速度）；3）正反面全面保護(hù)，配以坡口刮削是有效防止氣孔的措施。將坡口下端根部刮去一個(gè)倒角（成為倒 V形小坡口），對(duì)防止根部氧化膜引起的氣孔很有效。 焊接時(shí)鏟焊根有利于減少焊縫氣孔的傾向。在MIG焊時(shí)，采用粗直徑焊絲，比用細(xì)直徑焊絲時(shí)的氣孔傾向小，這是由于焊絲及熔滴比表面積降低所致。4）調(diào)整焊接位置：盡量在平焊位置，避免仰焊，有利與氣泡的逸出。5）調(diào)整焊接保護(hù)氣體：采用He氣或混合氣體，可以使氣孔率降低 99%。（3）焊接熱裂紋：1）冶金因素 ：鋁合金屬于共晶型合金 ；鋁合金中有較多的低熔點(diǎn)共晶；2）力的因

33、素 ：鋁合金線膨脹系數(shù)大，因而焊縫凝固時(shí)收縮應(yīng)力大。（4）防止熱裂紋的途徑：1）調(diào)整焊縫合金系， 控制適量的易溶共晶并縮小結(jié)晶溫度區(qū)間使其產(chǎn)生愈 合效應(yīng)。 對(duì)鋁合金的焊接而言， 如果低熔點(diǎn)共晶過多， 反而可較好地填沖裂紋從 而產(chǎn)生愈合效應(yīng)。2）變質(zhì)處理：向焊縫過渡 Ti、 Zr、V、B 以細(xì)化晶粒，提高塑性和韌性， 提高其抗裂性能；3）在焊接工藝上采用能量密度高的焊接方法； 在焊接參數(shù)的選取上采用小 電流、低焊速。（5）焊接接頭的軟化：1）非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金 HAZ的軟化：一般條件下不存在軟化問題，主要是 冷作硬化鋁合金，熱影響區(qū)峰值溫度超過再結(jié)晶溫度（ 200300C）的區(qū)域，就 會(huì)產(chǎn)生軟化。

34、2）時(shí)效強(qiáng)化鋁合金 HAZ的軟化：主要是焊接熱影響區(qū)“過時(shí)效”軟化， 這在熔焊條件下很難避免。 軟化程度取決于合金第二相的性質(zhì)， 最根本的就是第 二相對(duì)時(shí)效反應(yīng)的敏感性， 第二相越容易脫溶析出并聚集長大時(shí)， 就越容易發(fā)生“過時(shí)效”。（6）焊接接頭的耐蝕性： 鋁合金焊接結(jié)構(gòu)一般使用在腐蝕介質(zhì)下，由于焊接加熱使得接頭組織不均勻、產(chǎn)生雜質(zhì)偏析以及析出新相這些均有可能形成應(yīng)力腐蝕開裂。改善措施：1）改善接頭組織成分的不均勻性；2）消除焊接應(yīng)力；3）采取保護(hù)措施。（7）鋁及其合金的焊接工藝的一般特點(diǎn)：1）導(dǎo)熱性強(qiáng)，采用能量集中的熱源；2）熔點(diǎn)低、高溫強(qiáng)度小，線膨脹系數(shù)大。采用墊板和夾具；3）高溫不變色，

35、操作困難；4）元素?zé)龘p，焊接材料上解決；5）氧化膜問題，最主要的問題；（ 8）氧化膜解決辦法：1）酸堿洗：堿洗：5%NaoH水溶液，5060C，水沖，烘干；酸洗：15% 磷酸水溶液，5060C，水沖，烘干。2）機(jī)械去除：有時(shí)間限制，一般 4 小時(shí)之內(nèi)；3）采用交流電弧，利用“陰極霧化”作用，去除氧化膜。20. 銅及銅合金的分類和性能（ 1 ）性能：導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐蝕。（2）分類：純銅；黃銅一一Cu-Zn合金；青銅一一CsSn合金；白銅一一Cu-Ni 合金21. 銅及其合金的焊接性分析（1）難熔合及易變性 銅及銅合金導(dǎo)熱系數(shù)大，母材散熱太快，很難熔合，導(dǎo)致未熔合；另外，銅 及其合金焊后變形也較嚴(yán)

36、重， 這與銅及銅合金的熱導(dǎo)率、 線膨脹系數(shù)和收縮率有 關(guān)；液態(tài)銅及銅合金的表面張力小，流動(dòng)性好，致使其表面成形能力較差。（2）熱裂紋：銅與雜質(zhì)形成多種低熔點(diǎn)共晶，如（Cu+B）共晶、（Cu+Pb共晶、（Cu+CuO） 共晶、（Cu+CuS）共晶等，這些都降低了焊縫金屬抗熱裂紋能力。氧對(duì)銅的危害性最大， 它不但在冶煉時(shí)以雜質(zhì)的形式存在于銅中， 還會(huì)在焊 接過程中以 Cu2O 的形式溶入。當(dāng)焊縫中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.2%以上的 Cu2O 時(shí)會(huì) 出現(xiàn)熱裂紋。（ 3 ）氣孔：1 ）擴(kuò)散氣孔：由氫引起的氣孔。 原因：銅的熱導(dǎo)率很高，銅焊縫結(jié)晶過程進(jìn)行得特別快，氫不易析出，熔池 內(nèi)的氣泡不易上浮逸出， ，

37、促使焊縫中形成氣孔；平衡狀態(tài)下，氫在銅中的溶解 度隨溫度升高而增大，直到2180 C時(shí)氫在銅中的溶解度達(dá)到飽和。2）反應(yīng)氣孔：通過冶金反應(yīng)生成的氣體引起。原因：高溫時(shí)銅與氧生成 CitO, C12O又與溶解在液態(tài)銅中的氫或 CO發(fā)生 反應(yīng)：CutO+2HK 2Cu+H2OtCutO+CO> 2Cu+CQT生成的水蒸氣和 CO2 不溶于銅。由于銅導(dǎo)熱性強(qiáng)，熔池凝固快，水蒸氣和CQ來不及逸出而形成氣孔。防止反應(yīng)氣孔的主要措施就是減少氧、氫來源，對(duì)熔池進(jìn)行脫氧。（ 4）焊接接頭性能的變化：1）接頭塑性降低：焊縫及熱影響區(qū)晶粒粗大；為了防止裂紋及氣孔，加入 一定量的脫氧元素（如 Si、 Mn 等

38、），也在一定程度上降低了焊縫的塑性。2）接頭導(dǎo)電性下降。Pb的加入不會(huì)降低接頭導(dǎo)電性和強(qiáng)度， 但是Pb有毒。22. 銅及銅合金的焊接工藝（ 1 ）焊接方法： 原則：大功率、高能束?？筛鶕?jù)板厚適當(dāng)選擇焊接方法：薄板一一TIG,手工電弧焊、氣焊；中厚板一一埋弧焊（SAW MIG焊;厚板一一MIG電渣焊。（2）焊接材料： 選用焊接材料時(shí)，最重要的是控制雜質(zhì)的含量和提高其脫氧能力，防止焊縫出現(xiàn)熱裂紋及氣孔等缺陷。常用的脫氧元素有Si、Mn、P等,但對(duì)導(dǎo)電性要求高的純銅不宜選用含 P的焊接材料。（3）黃銅焊接時(shí)，Zn容易氧化與蒸發(fā)，Zn的沸點(diǎn)為907C鋅蒸汽對(duì)人體有 害，須采取有效地通風(fēng)措施。 為了防止鋅的氧化和蒸發(fā)， 可采取含硅的填充金屬。23. 鈦及鈦合金的分類和性能（參見課本 183185頁）（ 1 ）工業(yè)純鈦（同素異構(gòu)）B鈦（體心立方）a鈦（密排六方）一882.5C（2）鈦合金：鈦合金根據(jù)其退火組織分為三大類：a鈦合金、B鈦合金、a