合工大金屬熔焊性能復(fù)習(xí)要點兼題庫

1、合工大金屬熔焊性考試要點（題庫）第一章 金屬的焊接性1. 金屬焊接性概念：指金屬材料在限定的施工條件下，焊接成按規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。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行的能力。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)的金屬材料及焊接材料。2）設(shè)計因素 焊接方法、焊接工藝3）工藝因素 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3如何分析金屬的焊接性1）從金屬的特性分析焊接性化學(xué)成分 a碳當(dāng)量法;b焊接冷裂紋敏感系數(shù)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、

2、結(jié)晶、相變等過程產(chǎn)生影響利用化學(xué)性能分析鋁、鈦合金與氧的親和力較強，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，形成何組織等利用CCT圖或SHCCT圖分析2）從焊接工藝條件分析焊接性熱源特點保護(hù)方法熱循環(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4.焊接性試驗1) 焊接性試驗的內(nèi)容 焊縫金屬抵抗

3、產(chǎn)生熱裂的能力:壓板對接（FISCO) 焊接裂紋試驗; 可調(diào)拘束裂紋試驗法。 焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力:斜Y坡口對接裂紋試驗; 插銷試驗。 焊接接頭金屬抵抗脆性轉(zhuǎn)變能力； 焊接接頭的使用能力。2)試驗方法的選用原則：針對性 可靠性 經(jīng)濟性第二章 結(jié)構(gòu)鋼的焊接第一節(jié) 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達(dá)到所需要求的鋼種稱為合金結(jié)構(gòu)鋼。包括：強度用鋼（熱扎正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼、中碳調(diào)質(zhì)鋼）和特殊用鋼（珠光體耐熱鋼、低溫鋼 、低合金耐氣候腐蝕鋼）應(yīng)用范圍：機械零件、工程機械、交通運輸工具、橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、管道等新發(fā)展：微合金控扎鋼（熱機軋制細(xì)晶粒鋼） 焊接無裂紋鋼抗

4、層狀撕裂鋼焊接大線能量第二節(jié) 熱軋正火鋼的焊接熱軋鋼強化方式：主要是固溶強化；合金系：C-Mn 或 Mn-Si Q295 Q345 Q390 ；正火鋼強化方式：固溶強化沉淀強化或細(xì)化晶粒，；合金系：C-Mn 或 Mn-Si加：V、Nb、Ti、Mo Q390 Q420 Q460。1 熱軋 正火鋼的焊接性焊縫中的熱裂紋因含C量低，Mn/S高，具有較好的抗熱裂性能。冷裂紋1）熱軋鋼含C量不高，但含有少量的合金元素，這類鋼的淬硬傾向比低碳鋼的淬硬傾向大，并且隨著鋼材強度級別的提高淬硬傾向逐漸增大。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，一般情況下其冷裂傾向都不大。2）正火鋼的冷裂紋傾向隨著

5、強度級別的提高而增大。當(dāng)碳當(dāng)量大于0.5時鋼的淬硬傾向和冷裂傾向逐漸增加。防止措施：小線能量+預(yù)熱和焊后熱處理。3）再熱裂紋C-Mn和Mn-Si系熱軋鋼對再熱裂紋不敏感。正火鋼、正火+回火鋼 只有含沉淀強化的鋼種如18MnMoNb、14MnMoV存在再熱裂紋敏感性。對策是可提高預(yù)熱溫度和焊后立即后熱來防止再熱裂紋的產(chǎn)生。4）層狀撕裂在低碳鋼、熱軋、正火鋼中都可能發(fā)生層狀撕裂。主要取決于冶煉條件，即鋼中存在沿軋制方向的片狀硫化物與層狀硅酸鹽等雜質(zhì)。只發(fā)生在某些結(jié)構(gòu)的截面厚度較大，構(gòu)件厚度方向(Z向)承受較大拉伸應(yīng)力的情況下。5）熱影響區(qū)的性能變化 熱軋鋼 焊接線能量過大：導(dǎo)致冷速過慢，過熱區(qū)將因

6、晶粒長大或出現(xiàn)魏氏組織等而使韌性降低， 焊接線能量過?。河捎谶^熱區(qū)組織中馬氏體比例增大而使韌性降低，這在含碳量偏高時較明顯。 對含V、Nb的正火鋼焊接時線能量過大：會導(dǎo)致過熱區(qū)沉淀相固溶，這時V、Nb的碳、氮化合物細(xì)化晶粒、抑制奧氏體長大的作用大大削弱，過熱區(qū)奧氏體晶粒顯著長大，冷卻過程中可能產(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，再加上過熱區(qū)金屬碳、氮固溶量的增加，導(dǎo)致過熱區(qū)韌性降低和時效敏感性增加。 焊接含鈦正火鋼(Ti含量約O.22) 線能量過大時：過熱區(qū)的TiN、TiC都向奧氏體內(nèi)熔入。由于鈦的擴散能力低，在隨后的

7、冷卻過程中，即使大線能量條件下也來不及析出而停留在鐵素體中，顯著提高了鐵素體的硬度，降低了材料的沖擊韌性。 正火鋼的過熱敏感性較熱軋鋼大。預(yù)防措施：采用小線能量6）熱應(yīng)變脆化 產(chǎn)生區(qū)域：熱影響區(qū)中發(fā)生過塑性變形同時受熱溫度在ACl以下、尤其最高加熱溫度在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周圍，對位錯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度級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。 消除措施：焊后消除應(yīng)力退火經(jīng)驗得出：16Mn焊后經(jīng)600、1h的退火處理，韌性有很大提高。2熱扎正火鋼的

8、焊接工藝特點焊接方法的選取主要根據(jù)材料的厚度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和具體施工條件來確定。如SMAW、 SAW、 MIG、TIG、ESW都可選用。焊接材料的選擇選擇相應(yīng)強度級別的焊接材料例如：焊接Q345、15MnTi、15MnV:SMAW可選用用焊條J507(E5015) SAW:H08MnA+HJ431.考慮熔合比和冷卻速度的影響.必須考慮焊后熱處理對焊縫力學(xué)性能的影響對于焊后要進(jìn)行正火處理的焊縫，應(yīng)選擇強度高一些的焊接材料。例如焊接大坡口的15MnV厚板，焊后需進(jìn)行熱處理時，必須選用H08Mn2Si焊絲，若選用H10Mn2焊絲，焊縫金屬的強度會偏低。焊接工藝參數(shù)的確定：焊接線能量對于熱軋鋼：焊接線能量

9、一般無限制；只是不能過大。對于正火鋼：小焊接線能量預(yù)熱。預(yù)熱 焊接時進(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)，CE<0.4%基本上沒有淬硬傾向，不必預(yù)熱2）冷卻速度(取決于環(huán)境溫度、板厚、焊接線能量、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，對減少內(nèi)應(yīng)力和改善性能有利焊后熱處理熱扎正火鋼一般焊后不需要熱處理但母材ss490MPa 焊后立即消應(yīng)力退火或消氫處理厚壁構(gòu)件為消除應(yīng)力，焊后

10、消應(yīng)力退火電渣焊接頭為細(xì)化晶粒，焊后要求正火或正火+回火對于抗應(yīng)力腐蝕的焊接結(jié)構(gòu)、低溫下第三節(jié) 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接強化機理：主要是相變強化（調(diào)質(zhì)處理 ) C0.18%、Mn-Ni-Cr-Mo系：14MnMoVN、WCF62、HQ70A、HQ80C 1低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析熱裂紋低碳調(diào)質(zhì)鋼中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。熱影響區(qū)的液化裂紋液化裂紋主要發(fā)生在高Ni低Mn的鋼中.冷裂紋這類鋼馬氏體含碳量很低，馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度Ms較高，在該溫度下以較慢的速度冷卻，存在自回火作用，冷裂紋傾向較小?！叭赳R氏體轉(zhuǎn)變時冷卻速度較快，得不到“自回火”效果，冷裂傾向就會增大。再熱裂紋

11、存在一定的再熱裂紋傾向，特別是V，Mo存在時， Mo-V鋼、Cr-Mo-V鋼對再熱裂紋較敏感；例如多元化鋼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小時就出現(xiàn)再熱裂紋。14MnMoNbB對再熱裂紋也敏感。層狀撕裂 無 熱影響區(qū)性能的變化過熱區(qū)的脆化過熱造成奧氏體晶粒粗化引起脆化；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。得到低碳馬氏體+(1030)貝氏體，韌性最好。焊接熱影響區(qū)的軟化 接頭熱影響區(qū)的強度和硬度低于母材焊前的強度和硬度的現(xiàn)象軟化區(qū)Ac1T回火(焊前母材

12、回火溫度)焊前回火T越低，軟化區(qū)越寬，強度下降幅度越大。對策：熱量集中的焊接方法； 小E2低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝制定低碳調(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。熱影響區(qū)的軟化問題在采用小線能量的焊接解決。焊接工藝方法和焊接材料的選擇焊接方法s70kg/mm2 : SMAW, SAW , CO2焊， MIG , TIG s70kg/mm2 : TIG, MIG s100kg/mm2 : TIG , 真空電子束焊焊接材料 等強原則特殊情況(結(jié)構(gòu)剛度很大)，為避免裂紋可選擇比母材強度稍低些的焊接材料。

13、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。在保證不出裂紋，滿足熱影響區(qū)塑性、韌性的條件下，線能量應(yīng)該盡可能選擇大些。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（低碳M+B下）。但對于大厚板，即使采用大線能量，冷速也很大，要預(yù)熱來解決。 預(yù)熱溫度 預(yù)熱主要是為了防止冷裂，預(yù)熱溫度一般低于200 。焊后熱處理一般不進(jìn)行消應(yīng)力熱處理。除非特殊情況，例如要求耐應(yīng)力腐蝕的焊件，進(jìn)行消除應(yīng)力退火處理；應(yīng)力退火的溫度應(yīng)比該鋼材調(diào)質(zhì)時的回火溫度低30左右。第四節(jié) 中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接強化機理：主要是相變強化（調(diào)質(zhì)處理 )；C: 0.250.5%；Cr、 Cr-Mo，Cr-Mn

14、-Si、 Cr Ni-Mo系：14MnMoVN、40Cr, 35CrMoA, 30CrMnSi1中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析熱裂紋 因含碳、硅較高，有較大的熱裂紋傾向。冷裂紋 含碳較高，合金元素多，淬硬傾向明顯，冷裂紋傾向大。熱影響區(qū)的性能變化過熱區(qū)的脆化： 高碳馬氏體。熱影響區(qū)的軟化：退火態(tài)焊接時，無軟化問題；調(diào)質(zhì)態(tài)焊接時，有軟化問題。2中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝 退火態(tài)下焊接時的工藝特點 因可以焊后熱處理，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)。調(diào)質(zhì)態(tài)焊接時的工藝特點防止冷裂紋：預(yù)熱緩冷。防止軟化：要選擇小焊接線能量。第五節(jié) 特殊用鋼的焊接珠光體耐熱鋼的

15、焊接1珠光體耐熱鋼的主要焊接性問題與低碳調(diào)質(zhì)高強鋼很相似，冷裂、再熱裂紋、HAZ脆化、軟化、回火脆性現(xiàn)象。焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋Cr, Mo含量鋼的冷裂傾向大；對策采用焊前預(yù)熱、控制層間溫度、焊后去氫處理、改善組織狀態(tài)以及減小和消除應(yīng)力等處理方法。熱影響區(qū)的再熱裂紋取決于鋼中沉淀強化元素Mo V Ti Nb 等；敏感 T: 500700再熱裂紋的產(chǎn)生部位一般都在工件較厚，殘余應(yīng)力大的部位。所以，在厚板結(jié)構(gòu)的焊接過程中，當(dāng)焊縫焊到一定厚度后，先進(jìn)行次中間消除應(yīng)力熱處理，有利于防止再熱裂紋的產(chǎn)生。HAZ脆化: Cr, Mo鋼的淬硬性及過冷A穩(wěn)定性 , E過大, HAZ粗化; E過小HAZ易淬硬?；鼗鸫?/p>

16、性：P耐熱鋼在350500長期運行易發(fā)生劇烈脆變。X = (10P+5Sb+4Sn+As)×10-220PPMJ = ( Si + Mn)(P+Sn)×104 1502珠光休耐熱鋼焊接工藝特點焊接方法焊接生產(chǎn)中最常用的兩種焊接方法是SMAW和SAW。焊接材料的選擇 焊接材料的選擇應(yīng)力求焊縫金屬成分和機械性能與母材相匹配。預(yù)熱和層間溫度的控制 珠光體耐熱鋼的預(yù)熱溫度和層間溫度應(yīng)控制在150350之間。焊后熱處理選擇熱處理參數(shù)時，應(yīng)盡量避免在回火脆性及消除應(yīng)力裂紋敏感溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，并規(guī)定在危險區(qū)間內(nèi)快速加熱通過。低溫鋼的焊接低溫鋼的成分特點 無鎳低溫鋼：含鎳鋼：在低碳鋼中加入

17、一些鎳，提高強度，改善低溫韌性2.5Ni , 3.5Ni等 1.低溫鋼焊接的主要問題無鎳低溫鋼：相當(dāng)于熱軋正火鋼和低碳調(diào)質(zhì)鋼，過熱區(qū)脆化導(dǎo)致接頭低溫韌性降低；含鎳鋼：焊縫與熱影響區(qū)低溫韌性下降。2.低溫鋼的焊接工藝特點a) 嚴(yán)格控制線能量b) 正確選擇焊接材料焊接低溫用低合金鋼時，除要保證焊縫的低溫韌性外還要保證焊縫與母材等強。焊接低鎳鋼時所用焊條的含鎳量應(yīng)與母材相同或高于母材。耐候鋼與耐海水腐蝕用鋼的焊接耐候鋼機理：通過加入P、Cu 、Cr 、Ni等元素在金屬表面形成自保護(hù)的氧化膜抵抗大氣腐蝕的鋼。供貨狀態(tài)：熱軋或正火；屈服強度： 290390MPa焊接材料選擇除滿足強度要求外，必須在耐腐蝕

18、方面與母材相匹配。等成分性能原則(如J507CuP焊條或J507CrNi焊條)第三章 不銹鋼、耐熱鋼的焊接第一節(jié) 不銹鋼及耐熱鋼分類鉻當(dāng)量 Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb+3Al+5V鎳當(dāng)量 Nieq=Ni+30C+0.87Mn+K(N-0.045)+0.33Cu奧氏體不銹鋼： 18-8型 1Cr18Ni9Ti Cr18Ni8 25-20型 2Cr25Ni20Si2 4Cr25Ni2025-35型 0Cr21Ni32鐵素體不銹鋼： 高Cr鋼，含Cr1730% 1Cr17 1Cr25Si2馬氏體不銹鋼： 1Cr13 2Cr13 3Cr13 4Cr13 1Cr12WMoV雙相不銹鋼：

19、 00Cr18Ni5Mo3Si2 00Cr22Ni5Mo3N第二節(jié) 奧氏體不銹鋼焊接1.奧氏體鋼的焊接性問題：接頭耐蝕性、熱裂紋、接頭脆化 奧氏體鋼焊接接頭耐蝕性晶間腐蝕 奧氏體不銹鋼焊接接頭中可能會產(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)過熱區(qū)（熔合區(qū)）的“刀蝕”。 焊縫的晶間腐蝕： 當(dāng)焊縫成分選擇不當(dāng)時，在焊縫中達(dá)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)部過飽和固溶C原子會逐步向晶粒邊緣擴散，與晶粒邊緣Cr原子結(jié)合成碳化物，會在晶界上析出鉻的碳化物(Cr23C6)而使晶粒邊界貧鉻（ Cr<12%），耐腐蝕性下降。如果該區(qū)恰好露

20、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)晶間腐蝕采取措施措施：a.采用超低碳焊接材料;b.焊縫中加入碳的穩(wěn)定化元素Ti、Nbc.調(diào)整焊縫化學(xué)成分獲得一定數(shù)量的鐵素體(412，5%時最優(yōu))。d.采用固溶處理或穩(wěn)定化處理f.合理制定焊接工藝熱影響區(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鋼才會有敏化區(qū)。對策：選用較低線能量、快速冷卻的工藝。刀口腐蝕在熔合區(qū)產(chǎn)生的晶間腐蝕，有如

21、刀削切口的形式，故稱刀口腐蝕。腐蝕區(qū)的寬度初期不超過35個晶粒，逐步擴展到1.01.5mm發(fā)生材質(zhì)：含有鈮、鈦的18-8鋼的過熱區(qū)產(chǎn)生原因：接頭的過熱區(qū)內(nèi)，加熱溫度超過1200的部位，NbC或TiC將全部或大部固溶于奧氏體晶粒內(nèi)。冷卻時，體積小且活潑的碳原子向奧氏體晶界擴散并聚集于此，而Ti來不及擴散留在晶內(nèi)。這種狀態(tài)如果再經(jīng)歷6001000中溫敏化加熱，就會在晶界產(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，將從表面開始產(chǎn)生晶間腐蝕，直至形成刀切狀腐蝕破壞。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，也不會有刀蝕?？刂拼胧?）降低含C量

22、0.06%2）焊接時盡量減少過熱、采用小的E。應(yīng)力腐蝕開裂(簡稱SCC) 焊接結(jié)構(gòu)中的由殘余應(yīng)力引起的腐蝕開裂。防止措施： 1）改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工方法,盡力降低焊接引起的熱應(yīng)力和裝配應(yīng)力； 2) 選擇在工作介質(zhì)中對于應(yīng)力腐蝕不敏感的母材；如選擇可產(chǎn)生雙相組織(奧氏體+鐵索體)的焊接材料，有利于提高在氯化物中的耐應(yīng)力腐蝕開裂性能。 3) 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。點蝕奧氏體不銹鋼接頭存在一定的點蝕傾向。PI = Cr+3.3Mo+(1316)N3540PI越小，點蝕傾向越大產(chǎn)生原因：耐點蝕成分Cr與Mo的發(fā)生偏析?？刂?/p>

23、方法：1. 減少Cr，Mo偏析，提高Ni含量2. 采用比母材更高Cr，Mo含量的“超合金化”焊接材料3. 必須考慮母材的稀釋作用，以保證足夠的合金含量 奧氏體不銹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。形式：焊縫結(jié)晶裂紋和HAZ液化裂紋。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)晶時易形成方向性極強的柱狀晶(特別是單相奧

24、氏體鋼)，結(jié)晶時有利于雜質(zhì)偏析而形成液膜，因而易引起焊縫的結(jié)晶裂紋。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)熱裂紋與凝固模式（組織形態(tài)有關(guān)系）造成奧氏體+少量的鐵素體的組織是防止熱裂的有效措施 少量的鐵素體相可打亂奧氏體組織柱狀晶的方向性，使晶粒得到細(xì)化，降低雜質(zhì)的偏聚程度。 鐵素體相比奧氏體相能溶解更多的硫、磷等雜質(zhì)元素； 鐵素體相能降低奧氏體晶粒表面張力，改變低熔點夾雜物的形態(tài)。凝固模式：FA凝固模式Creq/ Nieq在1.52.0 一般不產(chǎn)生結(jié)晶裂紋化學(xué)成分S、P、Si、Nb等凡在奧氏體中溶解度小而能偏析形成易熔共晶的成分都可能引起熱烈紋。焊接工藝的影響E，焊縫中奧氏體枝晶粗

25、大及過熱區(qū)晶粒粗化，增大偏析傾向。1） 小的E 為避免焊縫枝晶粗大和過熱區(qū)晶粒粗化2） 不預(yù)熱 降低層間溫度 奧氏體鋼焊縫的脆化焊縫中相對脆化的影響焊縫低溫脆化為了保證低溫韌性，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。焊縫相脆化相性質(zhì)：脆硬而無磁性的Fe-Cr金屬間化合物，主要析集于柱狀晶的晶界。防止措施1） 提高奧氏體化元素Ni、N2）焊接時應(yīng)盡量采用較小的焊接線能量，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間。奧氏體鋼焊接工藝要點：焊接方法選擇： 1)電弧氧化性要小，2) 由于導(dǎo)熱系數(shù)小，線脹系數(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，

26、以機械化快速焊為好。焊接材料的選擇: 適用性原則 fitness-for-purpose要求焊縫的化學(xué)成分與母材接近，有時采用超合金化?？刂坪附訁?shù)，避免接頭產(chǎn)生過熱現(xiàn)象小電流、不做擺動，不預(yù)熱，快冷卻，保持較低的層間溫度。（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)鋼時得到較大的熔深，焊接所用焊接電流和焊接線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）。保護(hù)焊件的工作表面應(yīng)處于正常狀態(tài)奧氏體不銹鋼焊接應(yīng)與腐蝕介質(zhì)接觸的工作的焊縫最后焊，且不能在工作面上隨便引弧。第三節(jié) 雙相不銹鋼的焊接1鐵素體奧氏體雙相不銹鋼特點發(fā)展原因：奧氏體不銹鋼的晶間腐

27、蝕、應(yīng)力腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕等問題，尤其是應(yīng)力腐蝕開裂問題未能很好解決，因而進(jìn)一步發(fā)展了鐵素體奧氏體雙相不銹鋼。 成分：00Cr18Ni5Mo3Si2 18-5型 00Cr22Ni5Mo3N 22-5型 0Cr25Ni5Mo3N 255型 相組成 ：1 耐蝕性特點 雙相不銹鋼屈服強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。 雙相不銹鋼中第二相（ 或相）對裂紋擴展具有機械屏障或阻擋作用，這在一定程度上降低了應(yīng)力腐蝕裂紋擴展的程度。 在腐蝕介質(zhì)中相對相具有陰極保護(hù)作用 由于各元素（其余還有Mo、N等)組合的特點，耐點蝕能力比18-8型奧氏體不銹鋼優(yōu)越，不易形成點蝕，減少了以點蝕為起點的應(yīng)

28、力腐蝕裂紋源。 2雙相不銹鋼焊接性分析 雙相不銹鋼焊接接頭相比例失調(diào)的問題 雙相不銹鋼焊接時，不論是焊縫還是熱影響區(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 相變，隨后在急速冷卻過程中又發(fā)生 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。 措施: 對焊縫可采取超合金化設(shè)計; 對HAZ則只有從工藝上（采用大線能量、多層焊等）來解決。雙相不銹鋼焊接接頭的耐蝕性 在近縫區(qū)由于A相減少，出現(xiàn)-相界，并析出第二相（主要是鉻的氮化物） 形成貧鉻層所致。 措施：控制母材/ 相比例 Weld采用“超合金化”焊接材料雙相不銹鋼

29、焊接接頭的脆化 原因是相數(shù)量30% 出現(xiàn) -相界，并析出鉻氮化物，HAZ韌性降低。雙相鋼焊接接頭的抗裂性 主要是在高H的條件下，d相過多的HAZ區(qū)和焊縫才會產(chǎn)生冷裂紋。第四節(jié) 鐵素體鋼及馬氏體鋼的焊接1. 鐵素體不銹鋼焊接性：HAZ脆化和晶間腐蝕HAZ脆化： 粗晶脆化（ THAZ 900 ）; 相脆化（Cr21%）； 475脆化措施： 采用小的熱輸入 焊后進(jìn)行750800退火處理退火后應(yīng)快冷，防止相和475脆化。晶間腐蝕：在焊接溫度925以上區(qū)域，碳、氮的化合物逐步溶解到鐵素體相中，形成過飽和固溶體。由于C、N在F內(nèi)不僅擴散速度快，且溶解度也低。因而在焊后冷卻過程中， C、N易偏聚在晶界區(qū)。而

30、鉻的擴散速度慢，導(dǎo)致晶界上沉淀Cr23C6、Cr2N，則在晶界區(qū)域出現(xiàn)貧鉻區(qū)。 當(dāng)加熱到650850范圍時，鐵素體中的Cr有足夠的速度向晶界擴散，使貧鉻區(qū)程度降低或消失。2. 焊接工藝 焊接方法：SMAW、 TIG、MIG、SAW、 PAW、電子束焊等 焊接材料選擇同質(zhì)焊材：焊縫金屬呈粗大的鐵素體鋼組織，引起粗晶脆化，室溫下韌性低，易產(chǎn)生裂紋。應(yīng)盡量限制雜質(zhì)含量，提高其純度，同時進(jìn)行合理的合金化。異質(zhì)焊縫：A焊接材料（在不宜進(jìn)行預(yù)熱或焊后熱處理的情況下），焊后不可進(jìn)行退火處理，因F鋼退火溫度范圍（787843），正好處在A鋼敏化溫度區(qū)間，容易產(chǎn)生晶間腐蝕及脆化。預(yù)熱溫度為防止高溫脆化，預(yù)熱溫度

31、要低些，一般T0=150，若C增加，T0<200300焊后熱處理焊后在750850退火處理以消除晶間腐蝕、注意：高Cr鐵素體鋼在550820長期加熱時會出現(xiàn) 相，因此焊后熱處理加熱和冷卻過程應(yīng)盡可能快速冷卻。3. 馬氏體鋼焊接焊接性問題：冷裂紋、HAZ脆化焊接工藝特點： 焊接方法：手工電弧焊（SMAW）、氣體保護(hù)電弧焊 焊接材料：為防止冷裂，可選用奧氏體焊接材料 焊接工藝參數(shù)：焊前預(yù)熱與后熱和焊后立即高溫回火等措施。 第五節(jié) 低合金結(jié)構(gòu)鋼與奧氏體不銹鋼的焊接1. 焊接性分析1） 母材對焊縫的稀釋,引起焊縫組織與性能的變化 由于低合金結(jié)構(gòu)鋼的稀釋作用,會引起焊縫組織與性能發(fā)生較大的變化,

32、如果焊材選擇不當(dāng),則焊縫特別是在過渡區(qū)會產(chǎn)生數(shù)量不等的M ,使接頭塑性和韌性下降。 通過調(diào)整填充金屬的成分及熔合比,可改變焊縫的成分、組織與性能, 從而獲得抗裂性較高的組織。2） 形成凝固過渡層3） 形成碳遷移過渡層4） 形成焊接殘余應(yīng)力兩種異種鋼 相差較大 形成較大殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力無法經(jīng)熱處理消除2. 焊接工藝焊接方法: SMAW、TIG 、MIG 焊接材料原則: 按舍夫勒組織圖選擇超合金奧氏體焊材，克服珠光體鋼對焊縫金屬稀釋帶來的不利影響 抑制碳遷移過渡層和凝固過渡層的形成 保證接頭力學(xué)性能和使用性能 焊接接頭區(qū)不產(chǎn)生冷熱裂紋焊接工藝要點 降低熔合比: 采用大坡口、小電流, 快速多層

33、焊等工藝 如果珠光體鋼有淬硬傾向，應(yīng)適當(dāng)預(yù)熱。 在P鋼坡口側(cè)上堆焊一層隔離層：降低對接頭的預(yù)熱要求及減少產(chǎn)生裂紋的危險性;也可用高鎳奧氏體不銹鋼焊條堆焊過渡層。焊后一般不進(jìn)行熱處理復(fù)合鋼的焊接1） 過渡層焊接材料的選擇應(yīng)選用Cr Ni含量比不銹鋼板高的塑性和抗裂性較好的超合金化焊材2） 基板選用強度等級相當(dāng)?shù)暮覆?） 復(fù)板選用相應(yīng)成分的焊材第四章 鑄鐵的焊接鑄鐵焊接的應(yīng)用： 鑄造缺陷的焊接修復(fù)已損壞的鑄鐵成品件的焊接修復(fù)。零部件的生產(chǎn)這是指用焊接的方法將鑄鐵（主要是球墨鑄鐵）件與鑄鐵件、各種鋼件或有色金屬焊接起來而生產(chǎn)出零件。第一節(jié) 鑄鐵焊接性分析1. 灰鑄鐵焊接性： 焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬

34、組織 冷裂紋傾向大 可發(fā)生在焊縫或熱影響區(qū)上，發(fā)生冷裂紋原因：a 鑄鐵塑性差 b 石墨尖端應(yīng)力集中 c 白口組織收縮率大（白口：2.3%、鑄鐵：1.26%），易導(dǎo)致剝離性裂紋 d 半熔化區(qū): 易產(chǎn)生白口、馬氏體組織 熱裂紋采用低碳鋼焊條與鎳基鑄鐵焊條冷焊時，焊縫較易出現(xiàn)屬于熱裂紋的結(jié)晶裂紋。鑄鐵型焊縫對熱裂不敏感，高溫時石墨析出過程中有體積增加，有助于減低應(yīng)力。利用鎳基鑄鐵焊條焊接鑄鐵時，由于鑄鐵中含有較多的S、P，焊縫易生成低熔點共晶，如Ni-Ni3S2,644,Ni-Ni3P,880,故焊縫對熱裂紋有較大的敏感性。 氣孔2.球墨鑄鐵焊接性特點1.球墨鑄鐵由于含有 Mg ,Y, Ce ,Ca

35、等球化劑，高溫奧氏體穩(wěn)定性更強，因而白口、淬硬組織更明顯。2. 球墨鑄鐵由于強度級別更高、塑性好，接頭強度與塑性匹配困難。鑄鐵焊接工藝焊接方法：電弧焊（電弧熱焊、電弧冷焊）, 氣焊, 釬焊焊接材料：同質(zhì)焊接材料Z208異質(zhì)焊接材料Z308、 Z408、Z508焊接工藝方法:電弧熱焊電弧冷焊 第五章 鋁及其合金的焊接1.鋁及其合金的焊接性分析 鋁合金接頭強度系數(shù)低、軟化嚴(yán)重 氣孔 熱裂紋鋁合金接頭失強 非時效強化鋁臺金，在退火狀態(tài)下焊接時，可認(rèn)為焊接接頭與母材是等強的；在冷作硬化狀態(tài)下焊接時，接頭強度低于母材。 時效強化鋁合金 (除A1-Zn-Mg合金)，無論是在退火狀態(tài)下還是在時效狀態(tài)下焊接，

36、焊后不經(jīng)熱處理，其接頭強度均低于母材的強度。 A1-Zn-Mg合金的焊接接頭強度與焊后自然時效的時間長短有關(guān)，該合金焊后僅靠自然時效的時間延長，焊接接頭的強度就可提高到接近母材強度水平。焊縫中的氣孔：主要是氫氣孔氫來源：弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分、焊絲及母材表面氧化膜吸附的水分。弧柱氣氛中的水分的影響氣孔形成原因：弧柱氣氛中的水分分解而來的氫，溶入過熱熔融金屬中特點：白亮內(nèi)壁產(chǎn)生氣孔的原因：據(jù)研究，在凝固點氫在鋁中的溶解度從0.69(m1100g)突然下降至0.036(m1100g)，從液相到固相溶解量相差約20倍(鋼材中，液相、固相中H溶解量相差約2倍)。此外，鋁及鋁合金比重小、導(dǎo)熱性強，致使溶解于熔池中的大量氫在焊縫金屬冷凝時來不及析出形成氣孔。此外，合金系統(tǒng)不同，對弧柱氣氛中水分的敏感性不同，純鋁最敏感，Al-Mg合金，隨Mg增加不敏感。MIG焊時，弧柱溫度高，熔滴比表面積大，焊縫氣孔傾向大于TIG。氧