與Q235異種鋼的焊接

1、65Mn與Q235異種鋼的焊接  2008-05-22 17:09:22|  分類(lèi)： 默認(rèn)分類(lèi) |  標(biāo)簽： |字號(hào)大中小 訂閱  1  緒論現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)焊接構(gòu)件的性能提出了更高、更苛刻的要求，除需滿(mǎn)足通常的力學(xué)性能外，還要滿(mǎn)足如耐磨性、高溫強(qiáng)度、耐腐蝕性、低溫韌性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等多方面的性能要求。在這種情況下，任何一種金屬材料都不可能完全滿(mǎn)足整體焊接結(jié)構(gòu)的使用要求，即使可能有某種金屬材料相對(duì)比較理想一些，也常常由于十分稀缺、價(jià)格昂貴，而不能在工程中實(shí)際應(yīng)用，而異種材料焊接的出現(xiàn)很

2、好的解決了這一問(wèn)題。特別是異種鋼的焊接，最大限度的利用了各種鋼的性能，做到了“物盡其用”的效果。在機(jī)械制造業(yè)中，異種鋼焊接構(gòu)件得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，它不但能滿(mǎn)足不同工作條件對(duì)材質(zhì)的要求，而且通過(guò)焊接的方法連接成不同幾何形狀的零部件，生產(chǎn)、修復(fù)簡(jiǎn)便而且成本低，但是異種鋼焊接時(shí)存在著嚴(yán)重的焊接性問(wèn)題。65Mn鋼與Q235鋼板對(duì)焊成的構(gòu)件，以65Mn鋼的高強(qiáng)度、高耐磨性滿(mǎn)足在低速、沖擊、高磨損性工作條件下的力學(xué)性能要求，減少在滑動(dòng)摩擦?xí)r零件的磨損與損壞。Q235鋼板主要滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)連接的要求。由于65Mn與Q235鋼的化學(xué)成分（見(jiàn)表1-1）、力學(xué)性能（表1-2）、金相組織、物理性質(zhì)的差異，其焊接性問(wèn)題主

3、要是延遲裂紋。表1-1  65Mn與Q235鋼的化學(xué)成分 牌號(hào)化學(xué)成分%CMnSiSPNiCrCu65Mn0.0350.0350.250.250.25Q2350.300.0500.045-表1-2  65Mn與Q235的力學(xué)性能 牌號(hào)力學(xué)性能bMpasMpa5%AkvJ65Mn7354309-Q235375-50023526272  65Mn與Q235鋼的焊接性分析任何金屬材料焊接前都要進(jìn)行焊接性分析，因?yàn)橹挥辛私饬撕附有圆拍苤贫ǔ龊侠淼暮附庸に?。金屬材料的焊接性包括氣孔、夾雜、裂紋等。2.1焊縫中的氣孔2.1.1氫氣孔焊接時(shí)在電弧高溫的作用下，母材表面的氧化鐵皮

4、、鐵銹、水分、油漬以及焊接材料中的水分等發(fā)生一系列的反應(yīng)而生成氫。例如：2Fe3O4+H2O=3Fe2O3+H2     (21)Fe+H2O=FeO+H2              (22)2H2O=2H2+O2                  (23)2

5、H2O=H2+2OH          (24)H2O=H+OH            (25)H2O=2H+O            (26)生成的氫在高溫時(shí)能大量溶解于液體金屬，而在凝固過(guò)程中溶解度突然下降，過(guò)飽和的氫在焊接熔池中，以半熔化晶粒及懸浮質(zhì)點(diǎn)等現(xiàn)成表面行核，使氣泡形核所需能

6、量大大降低，增大了氫氣泡的形核率。當(dāng)氣泡依附于這些現(xiàn)成表面形核時(shí)，呈橢圓形半徑比較大，因?yàn)閷?duì)氣泡長(zhǎng)大起主要阻礙作用的附加壓力的大小與氣泡半徑成反比，這樣大的半徑就會(huì)使附加壓力值大大減小。同時(shí)形核氣泡的現(xiàn)成表面對(duì)氣體有吸附作用，使局部氣體濃度大大提高，縮短了氣泡長(zhǎng)大所需要的時(shí)間。當(dāng)熔池中的氣泡與所依附表面的夾角90°時(shí)，氣泡容易脫離所依附的表面，而形成氣體的主要元素氧、氫、碳都可以改善接觸情況，因而氣泡形成后有利于脫離所依附的表面而上浮。氣泡上浮的速度可按下式估算： 式中 氣泡上浮的速度（cms）；熔池液體金屬與氣體密度（gcm3）；重力加速度（cms2）；氣泡半徑（cm）；液體金屬粘

7、度（Pa·s）。上式表明氣泡上浮速度與密度差、半徑、重力加速度成正比，與粘度成反比。焊接碳鋼時(shí)重力加速度不變，密度差幾乎為不變的常數(shù)，因此氣體半徑與粘度是影響上浮速度的主要因素。當(dāng)溫度下降時(shí)，特別是熔池開(kāi)始凝固時(shí) 值急劇上升，因此，在凝固過(guò)程中形成的氣泡浮出較困難。另外，熔池在液態(tài)停留的時(shí)間過(guò)短也不利于氣泡的浮出。2.1.2氮?dú)饪缀附訒r(shí)在對(duì)熔池保護(hù)不良的情況下，空氣中的氮?dú)鈺?huì)大量的溶入熔池，而在凝固過(guò)程中其溶解度又突然下降，其形成機(jī)理與氫氣孔一致。2.1.3一氧化碳?xì)饪自谌鄢剡M(jìn)行化學(xué)冶金反應(yīng)中形成的CO不溶解于液體金屬中，在液體金屬凝固時(shí)若不能及時(shí)浮出則形成CO氣孔。CO主要是FeO

8、、O2或其他氧化物與C作用的產(chǎn)物即：C+O=CO               (27)FeO+C=CO+Fe        (28)MnO+C=CO+Mn        (29)SiO2+2C=2CO+SiO    (210)碳對(duì)氧化物的親和力隨溫度升高而增大，高溫下碳比鐵、錳、硅等元素對(duì)

9、氧的親和力都大些。因此，上述反應(yīng)主要發(fā)生在熔滴區(qū)和熔池頭部，生成的CO不溶于液態(tài)金屬中，在高溫形成后很容易形成氣泡并迅速排出。形成氣孔的CO是在冶金反映后期形成的，熔池開(kāi)始凝固后液體金屬中的碳和FeO的濃度隨固相增多而加大，造成二者在液體金屬某一局部富集，濃度增加促進(jìn)了 (28)式反應(yīng)的進(jìn)行，生成一定數(shù)量的CO。這時(shí)形成的CO由于溫度下降、液體金屬粘度增加及冷卻快等原因，難于從熔池中逸出，而被圍困于樹(shù)枝晶粒間。此外，(28)式的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，促使了冷卻速度的加大，對(duì)氣體的析出更為不利。65Mn鋼在焊接時(shí)，一般都預(yù)熱這樣就降低了冷卻速度，熔池存在時(shí)間得到提高，焊接冶金反應(yīng)中生成的氣體有足夠的時(shí)

10、間浮出。焊接前嚴(yán)格清理坡口兩側(cè)氧化鐵皮、鐵銹、水分、油漬等減少氫的來(lái)源，并且使用低氫焊條，加強(qiáng)電弧氣氛的保護(hù)，這樣65Mn鋼焊縫中氣孔出現(xiàn)的幾率并不大。2.2焊縫中的夾雜物焊縫中存在夾雜物會(huì)使塑性和韌性下降，還會(huì)增加熱裂紋和層狀撕裂的敏感性。焊縫中常見(jiàn)的夾雜物主要有氧化物夾雜、硫化物夾雜、氮化物夾雜等三種類(lèi)型。2.2.1氧化物夾雜在焊接冶金反應(yīng)過(guò)程中，錳和硅都發(fā)生脫氧反應(yīng)：FeO+Mn=(MnO)+Fe  （211）2FeO+Si=(SiO2)+2Fe   （212）65Mn鋼含錳量在0.90%1.20%之間，相對(duì)來(lái)說(shuō)錳含量較高，焊接時(shí)錳對(duì)氧的親和力比鐵大，因而發(fā)

11、生2Mn+O2=2(MnO)反應(yīng)。反應(yīng)生成的脫氧產(chǎn)物MnO、SiO2，若不能及時(shí)被帶到熔渣中去就會(huì)以?shī)A雜物的形式存在于焊縫中。另外，焊縫中常見(jiàn)的氧化物夾雜還有TiO2、Al2O3等，這些物質(zhì)一般以硅酸鹽的形式存在，且熔點(diǎn)大都比母材低，在焊縫凝固時(shí)最后凝固，往往是造成熱裂紋的主要原因。氧化物夾雜主要是由熔池中的FeO與其他元素作用而生成的，只有少數(shù)是因?yàn)楣に噮?shù)不當(dāng)而從熔渣中直接混入。65Mn鋼焊接時(shí)常采用硅錳聯(lián)合脫氧，生成顆粒較大并且熔點(diǎn)低的MnO·SiO2 復(fù)合物，有利于減少氧化物夾雜的存在。正確選用焊接材料，焊條藥皮中加入較多的脫氧元素，正確制定焊接工藝使熔池有一定的存在時(shí)間，以

12、利于氧化物的浮出，65Mn鋼焊接時(shí)氧化物夾雜很少存在。2.2.2硫化物夾雜硫通常以?xún)煞N形式存在于焊縫中，即MnS、FeS。MnS幾乎不溶于液態(tài)鐵中，在焊接冶金反應(yīng)過(guò)程中可以浮到熔渣中去使焊縫脫硫，即使有少量的MnS以?shī)A雜物的形式存在于焊縫中，也由于其熔點(diǎn)較高并以彌散質(zhì)點(diǎn)形式存在，有彌散強(qiáng)化作用，對(duì)焊縫力學(xué)性能危害較小。而FeS與鐵在液態(tài)可以無(wú)限互溶，而在固態(tài)其溶解度急劇下降，故在熔池結(jié)晶時(shí)它容易發(fā)生偏析，以低熔點(diǎn)共晶（Fe+FeS，熔點(diǎn)985或FeS+ FeO，熔點(diǎn)940）的形式呈片狀或鏈狀分布于晶界，這樣就增加了焊縫產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的傾向，同時(shí)還會(huì)降低沖擊韌度和抗腐蝕性。而硫化物主要來(lái)自焊條的藥

13、皮或焊劑原材料，經(jīng)過(guò)冶金反應(yīng)而過(guò)渡到熔池中，65Mn鋼母材或焊絲中含硫偏高時(shí)，會(huì)形成硫化物夾雜，嚴(yán)格控制母材、焊材的含硫量，出現(xiàn)硫化物的幾率并不大。2.2.3氮化物夾雜焊縫中氮主要來(lái)源于空氣，只要在保護(hù)不良時(shí)才出現(xiàn)較多的氮化物夾雜。焊縫中氮化物夾雜主要以Fe4N的形式存在。Fe4N一般是在時(shí)效過(guò)程中從過(guò)飽和固溶體中析出的，以針狀分布在晶內(nèi)或晶界，當(dāng)含量較少時(shí)彌散分布的細(xì)小氮化物夾雜質(zhì)點(diǎn)，可以起到沉淀強(qiáng)化的作用，較多時(shí)焊縫金屬的強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性明顯下降。因此65Mn鋼焊接時(shí)應(yīng)注意熔池的保護(hù)以減少氮化物夾雜的生成。2.3焊接裂紋焊縫中的裂紋可以分為熱裂紋和冷裂紋，熱裂紋分為：結(jié)晶裂紋和高

14、溫液化裂紋。2.3.1熱裂紋1、結(jié)晶裂紋  當(dāng)母材含雜質(zhì)（S、P、C、Si）偏高時(shí)，特別是硫和磷偏高會(huì)使結(jié)晶溫度區(qū)間明顯加寬。另外，硫和磷能在焊縫中形成多種低熔點(diǎn)共晶，這些共晶在焊縫凝固后期形成液態(tài)薄膜，并且硫和磷都是偏析度較大的元素，容易在局部富集，更有利于形成低熔點(diǎn)共晶物，液態(tài)薄膜或偏析的低熔點(diǎn)物質(zhì)都會(huì)使金屬在凝固后期的塑性急劇下降，這樣使焊縫在冷卻過(guò)程中出現(xiàn)一個(gè)脆性溫度區(qū)間，隨著結(jié)晶收縮、冷卻變形使焊縫晶粒承受拉應(yīng)力，在此力作用下即可出現(xiàn)結(jié)晶裂紋。另外，鋼中的碳在焊接時(shí)也是提高結(jié)晶裂紋敏感性的元素，并且碳還促進(jìn)硫、磷的有害作用的加劇。因此焊接65Mn鋼時(shí)存在一定的結(jié)晶裂紋。為了

15、防止結(jié)晶裂紋一般采取以下措施：1）控制焊縫中硫、磷、碳等有害元素的含量。2）對(duì)熔池進(jìn)行變質(zhì)處理細(xì)化晶粒，提高焊縫金屬的力學(xué)性能。3）增加熔渣的堿度，脫硫、脫氧反應(yīng)進(jìn)行越完全，其中雜質(zhì)越少，越不易形成低熔點(diǎn)化合物。4)調(diào)整焊接工藝參數(shù)，增大焊縫成形系數(shù)，避免因晶粒相對(duì)生長(zhǎng)而在焊縫中心形成雜質(zhì)聚集的脆弱面。5)對(duì)焊件預(yù)熱降低冷卻速度，減少變形增長(zhǎng)率，結(jié)晶裂紋傾向減小.6)調(diào)整焊接順序降低拘束應(yīng)力，盡量使每條焊縫在各方向都有收縮余地。2、高溫液化裂紋  焊接過(guò)程中，在焊接熱循環(huán)峰值溫度作用下，在母材近縫區(qū)多層焊的層間金屬中，由于低熔點(diǎn)共晶被加熱熔化，在一定收縮應(yīng)力作用下沿奧氏體晶界產(chǎn)生的開(kāi)

16、裂，即為高溫液化裂紋。65Mn鋼C、S、P等元素都偏于上限時(shí)，熔池凝固后期存在一些低熔點(diǎn)共晶物，這就導(dǎo)致65Mn鋼焊接時(shí)存在高溫液化裂紋的傾向。生產(chǎn)中并不能很好的消除該裂紋，通常只是采取以下措施來(lái)減小它的形成傾向：1)在滿(mǎn)足使用性能的前提下盡量選用C、S、P較低的母材。2)減小焊縫的凹度，使容易在凹入處產(chǎn)生裂紋的可能性減小。3)采用較小的線(xiàn)能量，盡量避免母材過(guò)熱。2.3.2冷裂紋1、冷裂紋的分類(lèi)  冷裂紋有時(shí)出現(xiàn)在焊接過(guò)程當(dāng)中，但較多的是出現(xiàn)在焊后延遲一段時(shí)間才產(chǎn)生，延遲時(shí)間有幾小時(shí)、幾天甚至更長(zhǎng)時(shí)間，通常在使用過(guò)程中才能被發(fā)現(xiàn)。因此，其危害性很大。統(tǒng)計(jì)表明，在由于焊接裂紋所引發(fā)的是

17、事故中，由冷裂紋所造成的事故約占90%，而這些裂紋大多是延遲裂紋。65Mn鋼焊接時(shí)冷裂紋可以分為以下四類(lèi)：1）焊道下裂紋  出現(xiàn)在靠近堆焊焊道的熱影響區(qū)，走向與融合線(xiàn)大致平行，一般不顯露于焊縫表面。2）焊趾裂紋  沿應(yīng)力集中的焊趾處所形成的焊接冷裂紋。3）焊根裂紋  產(chǎn)生于含氫量較高、預(yù)熱不足而形成的應(yīng)力集中的焊縫根部。                4）橫向裂紋  起源于熔合線(xiàn)，沿垂直于焊縫長(zhǎng)度方向擴(kuò)展到

18、焊縫和熱影響區(qū)。2、冷裂紋形成的三個(gè)基本因素  大量實(shí)驗(yàn)研究證明，擴(kuò)散氫、鋼的淬硬傾向、焊接接頭的拘束應(yīng)力三者共同作用形成了冷裂紋。1）氫的影響  導(dǎo)致接頭產(chǎn)生冷裂紋的氫主要是擴(kuò)散氫。實(shí)驗(yàn)證明隨著焊縫中擴(kuò)散氫含量的增加，冷裂紋率提高。用低氫型焊條焊接時(shí)出現(xiàn)焊道下裂紋的可能性，比用含有較多有機(jī)物的焊條小的多。圖2-1為在電弧氣氛中加入不同的氫試焊的結(jié)果，由圖可看出焊道下裂紋率隨加氫量的增加而上升，同時(shí)還有實(shí)驗(yàn)表明擴(kuò)散氫含量越多，延時(shí)越短。2）鋼的淬硬傾向  鋼種的淬硬傾向越大，接頭中出現(xiàn)馬氏體的可能性越大，越容易產(chǎn)生冷裂紋。當(dāng)材料一定時(shí)，冷卻速度越高馬氏體的含量越多

19、，由圖2-2可以看出冷卻速度提高使馬氏體含量增加。裂紋率上升。3）焊接接頭的拘束應(yīng)力  焊接接頭的拘束應(yīng)力，包括因加熱不均勻所承受的熱應(yīng)力、相變應(yīng)力、結(jié)構(gòu)自身幾何因素所決定的應(yīng)力等。實(shí)驗(yàn)研究表明拘束應(yīng)力越大，冷裂紋出現(xiàn)的幾率越大。3、三個(gè)要素的作用及其關(guān)系1）氫在金屬中的溶解與擴(kuò)散  由圖2-3、表2-1可以看出氫在相中的溶解度大大高于在相中的溶解度，在快冷時(shí)就來(lái)不及在轉(zhuǎn)變時(shí)析出，而以過(guò)飽和溶解的形式存在于相中。另外，氫在相中的擴(kuò)散能力比在相中高。因此在發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)氫的溶解度突降，在快冷時(shí)就來(lái)不及在轉(zhuǎn)變時(shí)析出，而以過(guò)飽和溶解的形式存在于相中。另外，氫在相中的擴(kuò)散能力比在相中高

20、，因此在發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)氫的溶解度突降，而擴(kuò)散能力突升。表2-1  氫在不同組織中的溶解度與擴(kuò)散度 溫度溶解度（mL100g）擴(kuò)散速度（mL·mm-2·h-1）-Fe-Fe-Fe-Fe50040.750.0180.261000.90.120.0000000340.000262）焊縫金屬結(jié)晶過(guò)程中氫的溶解與擴(kuò)散  焊縫進(jìn)行奧氏體分解時(shí)，氫的溶解度突降擴(kuò)散速度突生，過(guò)多的氫必然通過(guò)熔合線(xiàn)向尚未轉(zhuǎn)變的熱影響區(qū)擴(kuò)散。氫擴(kuò)散到母材后，由于相中溶解度大而擴(kuò)散速度低，在快冷時(shí)就不能繼續(xù)向母材內(nèi)擴(kuò)散，而凝集在熔合線(xiàn)附近形成了高氫帶。在母材也發(fā)生相變后，氫就以過(guò)飽和的形式殘留在

21、馬氏體中，并擴(kuò)散到應(yīng)力集中或晶格缺陷處結(jié)合成分子，形成了較高的局部應(yīng)力。加上熱應(yīng)力、組織應(yīng)力的共同作用，就可能造成開(kāi)裂。當(dāng)熱影響區(qū)氫的濃度足夠高時(shí)，還將使馬氏體進(jìn)一步脆化，而產(chǎn)生焊道下裂紋。3）氫與力的共同作用產(chǎn)生延遲現(xiàn)象  氫的擴(kuò)散速度決定了潛伏期與裂紋擴(kuò)散周期的長(zhǎng)短，而擴(kuò)散速度又由擴(kuò)散氫含量與應(yīng)力水平所決定。而氫與應(yīng)力水平有著互補(bǔ)的關(guān)系，即擴(kuò)散氫含量越高，開(kāi)裂所需的應(yīng)力越小，潛伏期也越短；應(yīng)力越大，則開(kāi)裂所需的含氫量越低。冷裂紋一般形成于-100+100溫度范圍內(nèi)，也是由氫的擴(kuò)散特性所決定的。當(dāng)溫度高于100時(shí)，氫原子有足夠的動(dòng)能析出到金屬外部，殘留的擴(kuò)散氫較少不足以導(dǎo)致開(kāi)裂。當(dāng)

22、溫度低于-100時(shí)，氫在金屬內(nèi)部的擴(kuò)散受到抑制，難以聚集而形成一定的壓力。因此，當(dāng)溫度高于或低于上述范圍時(shí)，一般都不會(huì)產(chǎn)生冷裂紋。4）鋼的淬硬傾向的作用  馬氏體是典型的淬硬組織，這是由于間隙原子碳的過(guò)飽和，使鐵原子偏離平衡位置，晶格發(fā)生明顯畸變所致。特別是在焊接條件下，近縫區(qū)的加熱溫度高達(dá)13501400，使奧氏體晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大；當(dāng)快速冷卻時(shí)，粗大的奧氏體將轉(zhuǎn)變成粗大的馬氏體。淬硬的馬氏體在斷裂時(shí)需要的能量較低。因此，焊接接頭中有馬氏體存在時(shí)，裂紋易于形成和擴(kuò)展。鋼材的淬硬傾向越大，熱影響區(qū)或焊縫冷卻后的到的脆性組織馬氏體越多，對(duì)冷裂紋就越敏感。冷裂紋形成的三個(gè)基本因素的關(guān)系是相互聯(lián)

23、系，相互制約的，不同條件下起只要作用的因素不同。例如：當(dāng)擴(kuò)散氫含量較高時(shí)，即使馬氏體的數(shù)量或拘束應(yīng)力比較小，也可能開(kāi)裂。而當(dāng)材料的碳當(dāng)量較高而在接頭中形成較多馬氏體時(shí)，即使擴(kuò)散氫很少甚至沒(méi)有，也會(huì)產(chǎn)生裂紋。4、防止冷裂紋的措施  1)選用對(duì)冷裂紋敏感性低的母材  母材的化學(xué)成分不僅決定了其本身的組織與性能，而且決定了所用的焊接材料，因而對(duì)接頭的冷裂紋敏感性有著決定性作用。2)嚴(yán)格控制氫的來(lái)源  選用優(yōu)質(zhì)焊接材料或低氫的焊接方法，嚴(yán)格按規(guī)定對(duì)焊接材料進(jìn)行烘干及進(jìn)行焊前清理工作。3)提高焊縫金屬的塑性和韌性  向焊縫中過(guò)渡Ti、Nb、V、B、Te或稀土元素來(lái)

24、韌化焊縫，采用奧氏體焊條焊接也可較好地防止冷裂紋。4)焊前預(yù)熱  焊前預(yù)熱可以有效降低冷卻速度，從而改善接頭組織，降低拘束應(yīng)力并有利于氫的析出，可有效地防止冷裂紋，是生產(chǎn)中常用的方法。5)控制焊接線(xiàn)能量  線(xiàn)能量增加可以降低冷卻速度，從而降低冷裂紋傾向。但是線(xiàn)能量過(guò)大則可能造成焊縫及熱影響區(qū)的晶粒粗化，而粗大的奧氏體一旦轉(zhuǎn)變?yōu)榇执篑R氏體，裂紋傾向反而增高。6)焊后熱處理  焊后進(jìn)行不同的熱處理，可分別起到消除擴(kuò)散氫、降低和消除殘余應(yīng)力、改善組織或降低硬度等作用。由以上分析：65Mn鋼因?yàn)楹附訒r(shí)容易產(chǎn)生延遲裂紋，焊接性很差； Q235在工程應(yīng)用中按照焊接工藝施焊，很

25、少出現(xiàn)焊接性缺陷。3  異種鋼的焊接所謂異種鋼的焊接性，就是指不同化學(xué)成分，不同組織性能的兩種或兩種以上的鋼，在限定的施工條件焊接成按規(guī)定設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿(mǎn)足預(yù)定服役要求的能力。3.1異種鋼焊接簡(jiǎn)介3.1.1異種鋼焊接接頭的特點(diǎn)異種鋼焊接接頭和同種鋼焊接接頭有本質(zhì)差異，主要是熔敷金屬與兩側(cè)焊接熱影響區(qū)和母材存在的不均勻性，主要有：1）化學(xué)成分不均勻  這是因?yàn)樵诤附蛹訜徇^(guò)程中，兩側(cè)母材的熔化量，熔敷金屬和母材熔化區(qū)的成分因“稀釋”作用會(huì)發(fā)生變化。接頭區(qū)的成分不均勻程度不僅取決于母材、填充金屬各自的原始成分，也受焊接工藝的影響，易采用小電流、淺熔深。2）組織的不均勻性

26、60; 在焊接熱循環(huán)的影響下，接頭內(nèi)的各區(qū)域組織是不同的，而且在個(gè)別區(qū)域內(nèi)還會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。組織的不均勻性表現(xiàn)在熔合比的變化。熔合比（稀釋率）在焊縫金屬中局部熔化的母材所占的比例稱(chēng)為熔合比。取決于焊接方法、規(guī)范、接頭形式、坡口角度、藥皮（焊劑）的性質(zhì)以及焊條（焊絲）的傾角等因素?？梢杂脤?shí)驗(yàn)測(cè)得。3）性能的不均勻性  由于組織、成分的變化，代來(lái)了性能上的不同，各種變化會(huì)呈倍數(shù)關(guān)系變化，特別是焊縫兩側(cè)的熱影響區(qū)沖擊值變化更大，同樣高溫性能如持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度變化也很大。4）應(yīng)力場(chǎng)分布不均勻  由于組織、成分的不同，接頭的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)也不同，熱膨脹系數(shù)不同引起塑性區(qū)

27、域不同，殘余應(yīng)力不同；導(dǎo)熱系數(shù)不同會(huì)引起熱應(yīng)力不同。在組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用下發(fā)生疊加后會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力峰值，導(dǎo)致接頭發(fā)生斷裂?？傊?，對(duì)于異種鋼焊接接頭，其成分、組織、性能和應(yīng)力場(chǎng)的不均勻是主要特點(diǎn)。3.1.2異種鋼焊縫金屬的成分、組織的控制1、焊縫成分與舍夫勒組織圖的關(guān)系  異種鋼焊接時(shí)由于選擇的焊材與母材不同，要推算焊縫金屬的成分、組織及性能。舍夫勒組織圖（圖3-1）就有這個(gè)功能。奧氏體形成元素的鎳當(dāng)量計(jì)算公式：NieqNi+30C+0.5Mn；鐵素體形成元素的鉻當(dāng)量計(jì)算公式：CreqCr+Mo+1.5Si+0.5Nb；也可以由母材、填充金屬的成分和稀釋率求出焊縫金屬的成分。2、焊

28、縫成分與熔合比的關(guān)系  焊縫的成分與熔合比有著很大的關(guān)系，不同的焊接方法、接頭及坡口形式等熔合比不同，具體影響熔合比的因素有以下幾點(diǎn)：1）預(yù)熱的影響預(yù)熱溫度越高，母材熔化的就越多，熔合比越大。2）焊接參數(shù)  焊接電流大，熔合比大；焊接速度小，熔合比小。3）焊接方法及接頭形式  焊接方法及接頭形式對(duì)熔合比的影響見(jiàn)表3-1。表3-1 焊接方法與接頭形式對(duì)熔合比的影響（低碳鋼） 焊接方法焊條電弧焊埋弧焊接頭形式I形坡口對(duì)接V形坡口對(duì)接角接或搭接堆焊對(duì)接板厚/mm21410461020245201030熔合比0.40.50.50.60.250.500.20.40.20.3

29、0.30.40.20.30.10.40.450.753.1.3不同焊接方法焊接異種金屬的特點(diǎn)1）熔化焊  總有部分母材熔入焊縫引起稀釋,使接頭各區(qū)域組織狀態(tài)不同，通過(guò)調(diào)整工藝可以控制高溫的停留時(shí)間和減少熔深降低稀釋率。2）壓力焊  接熱溫度不高或不加熱，減輕或避免熱循環(huán)對(duì)母材金屬性能的不利影響，防止產(chǎn)生脆性的金屬間化合物，不存在稀釋率引起的接頭性能問(wèn)題。3）其他方法  母材不發(fā)生熔化和結(jié)晶過(guò)程，對(duì)接頭影響不大。在重要設(shè)備中使用的較少。3.1.4異種金屬焊接焊材和焊接方法的選擇1、熔合區(qū)的特點(diǎn)1）熔合區(qū)分為未混合區(qū)和半熔化區(qū)，填充金屬和母材金屬的成分差別越大越不容易

30、充分混合，熔合區(qū)越明顯。2）稀釋率越大，熔合區(qū)越明顯。3）熔合區(qū)金屬液態(tài)停留時(shí)間長(zhǎng)或流動(dòng)性好，成分越均勻，熔合區(qū)有所減少。4）熔合區(qū)成分的不均勻性，可以調(diào)整焊接參數(shù)和熱處理工藝加以改善。2、焊接方法選擇的選擇原則1）效率和經(jīng)濟(jì)性；2）了解不同焊接方法的適用性；3）針對(duì)不同材料的特點(diǎn)及工藝性。3、焊材的選擇異種鋼焊接是以金相組織來(lái)分的，目前國(guó)際上對(duì)異種鋼的組織分類(lèi)有三種即：A/F 、A/M、 F/M；國(guó)內(nèi)分為3類(lèi)6組即： A/M、A/B、A/P；M/B、M/P；B/P。按照國(guó)際上對(duì)異種鋼焊接，焊材選擇的原則可分為以下四種情況：1）焊接金屬化學(xué)成分與低合金一側(cè)的材料一致；2）焊接金屬化學(xué)成分與高合

31、金一側(cè)的材料一致；3）焊接金屬化學(xué)成分取二種母材的中間成分；4）焊縫采用鎳基合金材料。3.1.5異種鋼的焊接要點(diǎn)1、要考慮熔合線(xiàn)附近的韌性下降。該處產(chǎn)生了脆性組織或脆性產(chǎn)物，在應(yīng)力的作用下易產(chǎn)生裂紋。2、接頭可以通過(guò)調(diào)整焊接方法、焊接工藝及參數(shù)、坡口形式、焊條種類(lèi)等方法加以改善和避免。3、焊縫的稀釋率與鋼材的合金含量有關(guān)，隨著合金含量的增多，稀釋率增大。P體鋼單層對(duì)接焊的在2040，A體鋼比P體鋼高1020。4、被焊件的兩側(cè)鋼材之一是淬硬鋼時(shí)必須預(yù)熱，預(yù)熱溫度按淬硬鋼側(cè)選擇。用A體焊條焊接時(shí)可適當(dāng)降低溫度或不預(yù)熱。5、合理的焊后熱處理非常重要。對(duì)于FM異種鋼接頭處理時(shí)，最高溫度不能超過(guò)F體鋼側(cè)

32、的上限，保證強(qiáng)度。6、A/M(F)異種鋼焊接時(shí)，可在非A體側(cè)坡口預(yù)先堆焊一層高Cr（Ni）的金屬，然后再用A體鋼焊條焊接，非A側(cè)堆焊時(shí)是否預(yù)熱應(yīng)視具體鋼種確定。3.2異種鋼的焊接性分析異種鋼的焊接性受材料、焊接方法、構(gòu)件類(lèi)型及使用要求等四個(gè)因素的影響。異種鋼的焊接性可以概述為以下兩個(gè)方面：(1)異種鋼的結(jié)合性能  指在給定的焊接工藝條件下，形成致密焊接接頭的能力。(2)異種鋼的使用性能  指焊接后焊接接頭在長(zhǎng)期使用條件下適應(yīng)使用要求的能力。影響異種鋼的焊接性的因素大概有以下幾點(diǎn)：異種鋼的化學(xué)成分、焊接參數(shù)、預(yù)熱及焊后熱處理、填充材料的種類(lèi)及化學(xué)成分、母材金屬供貨狀態(tài)和表面狀

33、態(tài)、焊接周?chē)h(huán)境條件、接頭形式尺寸及施焊位置。異種鋼焊接時(shí)，無(wú)論從焊接機(jī)理和操作技術(shù)上都比同種鋼復(fù)雜的多，這是因?yàn)楫惙N鋼的物理性能、化學(xué)性能及化學(xué)成分等有顯著差異。異種鋼焊接時(shí)的主要困難如下：1、異種鋼的線(xiàn)脹系數(shù)相差越大，越難進(jìn)行焊接。2、異種鋼的熔點(diǎn)相差越大，越難進(jìn)行焊接。3、異種鋼的熱導(dǎo)率和比熱容相差越大，越難進(jìn)行焊接。4、異種鋼的氧化性越強(qiáng)，越難進(jìn)行焊接。5、異種鋼之間形成的金屬化合物越多，越難進(jìn)行焊接。3.3  65Mn-Q235異種鋼焊接焊接性分析65Mn-Q235異種鋼的焊接性在65Mn、Q235鋼焊接性的基礎(chǔ)上又有其自身的特點(diǎn)，這正是由于65Mn與Q235鋼的化學(xué)成分、

34、力學(xué)性能、金相組織及物理性能的差異所致。生產(chǎn)中65Mn-Q235異種鋼焊接時(shí)，最易出現(xiàn)的焊接性缺陷是延遲裂紋。 3.3.1  65Mn-Q235異種鋼焊接接頭的特點(diǎn)65Mn-Q235異種鋼焊接接頭是一個(gè)不均勻體,在同質(zhì)金屬材料的焊接接頭中,其成份、組織、性能等基本是以焊縫截面中心線(xiàn)為對(duì)稱(chēng)線(xiàn)。然而在異種鋼的焊接接頭中,無(wú)論在焊縫截面或熔合區(qū)或熱影響區(qū),這種對(duì)稱(chēng)性已不存在。1、焊縫中:靠近熔合區(qū)(部份熔化區(qū))的范圍內(nèi),焊條熔化金屬與母材熔化金屬未能充分混合,基本上保持了母材成分。2、熱影響區(qū)中鄰近熔合區(qū)處:金屬的化學(xué)成份在焊接時(shí)不會(huì)明顯變化。由于焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)、熔合區(qū)的成份、組織、性能

35、的差異,對(duì)形成根部裂紋具有不同的敏感性。Q235鋼具有良好的焊接性,而65Mn鋼焊接性差,裂紋均在65Mn鋼一側(cè)，故應(yīng)以65Mn鋼的焊接性作為評(píng)定異種鋼焊接性的主要依據(jù)。3.3.2  裂紋產(chǎn)生的位置1、表面宏觀(guān)檢驗(yàn)  (1)位于焊縫和母材交界處,即熱影響區(qū)的(HAE)裂紋。(2)焊縫表面的縱向裂紋(65Mn鋼一側(cè))，個(gè)別構(gòu)件由于裂紋的擴(kuò)張,造成兩塊鋼板分離的現(xiàn)象。2、斷面低倍觀(guān)察  裂紋都源于焊縫根部的最大應(yīng)力集中處,然后向熱影響區(qū)或焊縫延伸,為沿晶的脆性斷裂?？擅黠@確認(rèn)為熱影響區(qū)氫致延遲裂紋中比較常見(jiàn)的一種形態(tài)根部裂紋,并在應(yīng)力的作用下擴(kuò)張,造成結(jié)構(gòu)的破壞。3.

36、3.3焊接接頭的冷裂敏感性冷裂敏感性的間接評(píng)價(jià)  碳當(dāng)量法、熱影響區(qū)最高硬度法是間接判斷鋼的可焊性的主要方法。 (1)65Mn鋼的碳當(dāng)量:(WES標(biāo)準(zhǔn))Ceq=C+Mn/6+Si/24+(略)0.8 (%) Ceq值很高，鋼材淬硬傾向大,易形成馬氏體,冷裂敏感性大。(2)熱影響區(qū)最高硬度值：Hvmax= (1660·Ceq-166)±40 (HV)1560 (HV)。按照鋼材的種類(lèi)(調(diào)質(zhì)鋼或非調(diào)質(zhì)鋼)不同，規(guī)定允許的熱影響區(qū)最高硬度Hvmax 不同(如HV350或HV450),超過(guò)規(guī)定限度應(yīng)考慮預(yù)熱或焊后熱處理。3.3.4裂紋產(chǎn)生的原因65Mn-Q235異種鋼焊接

37、接頭產(chǎn)生氫致延遲裂紋的原因，與65Mn鋼產(chǎn)生延遲裂紋的原因一樣也是有三個(gè)方面:(1) 焊接擴(kuò)散氫含量及其分布; (2) 焊接接頭的拘束應(yīng)力; (3)鋼種的淬硬傾向,這三個(gè)因素(其中擴(kuò)散氫為主導(dǎo)因素)在一定條件下,相互聯(lián)系、相互制約和相互促進(jìn)。1、氫的作用  氫是焊接時(shí)產(chǎn)生氫致延遲裂紋的重要因素,焊縫中擴(kuò)散氫的含量與焊條的類(lèi)型、烘干溫度以及焊后的冷卻速度等因素有關(guān)。如焊縫中含氫量超過(guò)某一臨界值便開(kāi)始出現(xiàn)裂紋,以后隨含氫量的增多,裂紋的尺寸和數(shù)量也在不斷增加。焊縫金屬的含碳量總是控制(通過(guò)控制填充金屬的含碳量及熔合比)在低于母材,因此焊縫金屬在較高的溫度就發(fā)生相變，氫向尚未發(fā)生奧氏體分解

38、的熱影響區(qū)中擴(kuò)散。由于65Mn鋼一側(cè)熱影響區(qū)含碳量高,奧氏體分解溫度遠(yuǎn)低于Q235一側(cè),故易形成富氫帶,分解后的組織馬氏體易在擴(kuò)散氫誘發(fā)下產(chǎn)生裂縫,并向熱影響區(qū)或焊縫擴(kuò)張,形成氫致延遲裂紋。2、焊接接頭的拘束應(yīng)力  65Mn-Q235異種鋼焊接時(shí)主要產(chǎn)生以下三種應(yīng)力: (1)焊縫和熱影響區(qū)在不均勻加熱和冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。(2)金屬相變時(shí),由體積變化而引起的內(nèi)應(yīng)力。(3)結(jié)構(gòu)自身拘束條件所造成的應(yīng)力。焊接接頭所承受的三種應(yīng)力都是任何結(jié)構(gòu)焊接時(shí)不可避免的。在65Mn-Q235異種鋼焊接接頭中產(chǎn)生的拘束應(yīng)力,因母材與焊縫的熱物理性質(zhì)(比容、線(xiàn)脹系數(shù)、體脹系數(shù))的特性不同,涉及的因素更

39、為復(fù)雜,難以用也不宜用熱處理的方法給予消除。3、鋼種的淬硬傾向  65Mn鋼含碳量較高，焊接快冷時(shí)易淬硬。采取焊前預(yù)熱、焊后熱處理(或緩冷)是軟化淬硬組織,減少焊接應(yīng)力,防止延遲裂紋的重要工藝措施。4  65Mn-Q235異種鋼焊接工藝的擬定4.1焊接方法的選擇由以上分析得知65Mn-Q235異種鋼的焊接性很差，對(duì)于一般能滿(mǎn)足使用性能的結(jié)構(gòu)很少采用該異種鋼結(jié)構(gòu)，因此其焊接生產(chǎn)量較少，并且大多是短焊縫，生產(chǎn)中多采用焊條電弧焊。這是因?yàn)楹笚l電弧焊與其他熔焊方法相比，具有下列特點(diǎn)：1、操作靈活  焊條電弧焊之所以成為應(yīng)用最廣的焊接方法，主要是因?yàn)樗撵`活性。由于焊條電弧

40、焊設(shè)備簡(jiǎn)單、移動(dòng)方便、電纜長(zhǎng)、焊把輕，因而廣泛應(yīng)用于平焊、立焊、橫焊、仰焊等各種空間位置和對(duì)接、搭接、角接、T形接頭等各種接頭形式的焊接。在車(chē)間、野外施工現(xiàn)場(chǎng)均可采用。可以說(shuō)，凡是焊條能達(dá)到的任何位置的接頭，均可以采用焊條電弧焊方法焊接。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)、不規(guī)則形狀的構(gòu)件以及單件、非定型結(jié)構(gòu)的制造，由于可以不用輔助工具、變位機(jī)械、胎夾具等就可以焊接，所以焊條電弧焊適用性很廣。2、對(duì)接頭裝配要求低  由于焊接過(guò)程是由手工操作，可以適時(shí)調(diào)整電弧位置和運(yùn)條姿勢(shì)，及時(shí)修正焊接參數(shù)，以保證跟蹤焊縫和均勻熔透。3、可焊金屬多  焊條電弧焊廣泛用于低碳鋼、低合金鋼結(jié)構(gòu)的焊接。選配相應(yīng)的焊條，

41、焊條電弧焊也常用于不銹鋼、耐熱鋼、低溫鋼等合金鋼結(jié)構(gòu)的焊接，還可以焊接鑄鐵、銅合金、鎳合金等材料，以及對(duì)耐磨、耐蝕等特殊使用要求的構(gòu)件進(jìn)行表面堆焊。焊條電弧焊也缺點(diǎn)，與其他電弧焊相比，由于其使用的焊接電流小，每焊完一根焊條后必須更換焊條，以及因清渣而停止焊接等，所以這種焊接方法的熔敷速度慢，焊接生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大；施焊過(guò)程由手工操作，焊縫質(zhì)量很大程度上依賴(lài)于工人的操作技能及現(xiàn)場(chǎng)發(fā)揮；很重要的一點(diǎn)是建立低氫的焊接條件比較困難，焊接時(shí)應(yīng)采用低氫型堿性藥皮焊條。4.2焊接材料的選擇在65Mn-Q235異種鋼焊接構(gòu)件中，65Mn鋼一般是滿(mǎn)足高硬度、耐磨的要求，其強(qiáng)度不作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，而是以Q235鋼的

42、強(qiáng)度為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。因此，在選擇焊接材料時(shí)，應(yīng)以Q235鋼為依據(jù)。但是65Mn鋼容易因?yàn)閿U(kuò)散氫含量高而導(dǎo)致延遲裂紋，所以選擇焊接材料時(shí)還應(yīng)該選擇低氫型的。另外，根據(jù)異種鋼焊接時(shí)，不同強(qiáng)度級(jí)別碳鋼的焊接材料選擇要點(diǎn)，一般要求焊縫金屬或接頭的強(qiáng)度不低于兩種被焊金屬的最低強(qiáng)度，選用的焊條熔敷金屬的強(qiáng)度能保證焊縫及接頭的強(qiáng)度，不低于強(qiáng)度較低側(cè)母材的強(qiáng)度。同時(shí)焊縫金屬的塑性和沖擊韌性，不低于強(qiáng)度較高而塑性較差一側(cè)母材的性能。因此，可按兩者之中強(qiáng)度級(jí)別較低的鋼材選用焊接材料，為了防止焊接裂紋，應(yīng)按強(qiáng)度級(jí)別較高，焊接性較差的鋼種確定焊接工藝。根據(jù)以上要求，65Mn-Q235異種鋼焊接選用E4315低氫鈉型焊條，

43、并用直流反接施焊。焊條使用前應(yīng)按規(guī)定烘干350×2h。由表4-1可以看出選用E4315型焊條能夠滿(mǎn)足工藝設(shè)計(jì)要求。表4-1 E4315型焊條熔敷金屬化學(xué)成分及力學(xué)性能 型號(hào)熔敷金屬化學(xué)成分/%力學(xué)性能CMnSibMpasMpa5%AkvJE43150.121.250.942033022274.3接頭形式及坡口設(shè)計(jì)由前面分析，因?yàn)?5Mn、Q235兩種鋼的化學(xué)成分、物理性質(zhì)等方面有較大的差異，這就導(dǎo)致了焊接時(shí)有較大的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，所以65Mn-Q235異種鋼焊接接頭的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量避開(kāi)較大內(nèi)應(yīng)力的影響，選用對(duì)接接頭。坡口尺寸的大小及形狀影響熔合比和焊接生產(chǎn)率，同時(shí)還應(yīng)考慮母材的厚度?？梢詤?/p>

44、照表4-2進(jìn)行確定。表4-2 接頭及坡口形式 焊件厚度/mm接頭形式/°/mm/mm48-13-816601324166013244.4焊接參數(shù)的選擇4.4.1焊條直徑焊條直徑可根據(jù)焊件厚度、接頭型式、焊縫位置、焊道層次等因素進(jìn)行選擇。焊件厚度越大，可選用的焊條直徑越大；T形接頭比對(duì)接接頭的焊條直徑大，而立焊、仰焊及橫焊比平焊時(shí)所選用焊條直徑應(yīng)小些，一般立焊焊條最大直徑不超過(guò)5mm，橫焊、仰焊不超過(guò)4mm；多層焊的第一層焊縫選用細(xì)焊條。焊條直徑與厚度的關(guān)系見(jiàn)表4-3。表4-3 焊條直徑與焊件厚度的關(guān)系 焊件厚度/mm234561213焊條直徑/mm23.23.2445464.4.2焊

45、接電流焊接電流是焊條電弧焊中最重要的一個(gè)工藝參數(shù)，它的大小直接影響焊接質(zhì)量及焊縫成形。當(dāng)焊接電流過(guò)大時(shí)，焊縫溶深和余高增加，焊縫寬度減少，且有可能造成咬邊、燒穿等缺陷；當(dāng)焊接電流過(guò)小時(shí)，焊縫窄而高，熔池淺，熔合不良，會(huì)產(chǎn)生未焊透、夾渣等缺陷。選擇焊接電流大小時(shí)，要考慮焊條類(lèi)型、焊條直徑、焊件厚度以及接頭型式、焊縫位置、焊道層次等因素。其中最主要焊條直徑、焊接位置和焊道層次三大因素。1.焊條直徑焊條直徑越大，焊接電流就越大，如表4-4所示。表4-4焊條直徑與焊接電流的關(guān)系 焊條直徑/mm1.62.02.53.24.05.06.0焊接電流/A2540406550801001301602102602

46、802603002.焊接位置厚板或T形接頭和搭接接頭以及施焊環(huán)境溫度低時(shí)，焊接電流應(yīng)大些；平焊位置焊接時(shí)，可選擇偏大些的焊接電流；橫焊和立焊時(shí)，焊接電流應(yīng)比平焊位置電流小10%15%，仰焊時(shí)，焊接電流應(yīng)比平焊位置電流小10%20%；角焊縫電流比平焊位置電流稍大些。3.焊道層次在多層焊或多層多道焊的打底焊道時(shí)，為了保證背面焊道質(zhì)量和便于操作，應(yīng)使用較小電流；焊填充焊道時(shí)，為了提高效率，可使用較大的焊接電流；蓋面焊時(shí)，為了防止出現(xiàn)焊接缺陷，應(yīng)選用稍小電流。4.當(dāng)使用堿性焊條時(shí)，比酸性焊條的焊接電流減少10%左右。4.4.3電弧電壓電弧電壓主要影響焊縫寬度，電弧電壓越高，焊縫就越寬，焊縫厚度和余高減

47、少，飛濺增加，焊縫成形不易控制。電弧電壓的大小主要取決于電弧長(zhǎng)度，電弧長(zhǎng)，電弧電壓就高；電弧短，電弧電壓就低。焊接電弧有長(zhǎng)弧與短弧之分，當(dāng)電弧長(zhǎng)度是焊條直徑的0.51.0倍時(shí)，稱(chēng)為短??；當(dāng)電弧長(zhǎng)度大于焊條直徑時(shí)，稱(chēng)為長(zhǎng)弧。一般在焊接過(guò)程中，希望電弧長(zhǎng)度始終保持一致且盡量使用短弧焊接。4.4.4焊接速度焊接速度主要取決于焊條的熔化速度和所要求的焊縫尺寸、裝配間隙和焊接位置等。當(dāng)焊接速度太慢時(shí)，焊縫高而寬，外形不整齊，易產(chǎn)生焊瘤等缺陷；當(dāng)焊接速度太快時(shí)，焊縫窄而低，易產(chǎn)生未焊透等缺陷。在實(shí)際操作中，應(yīng)要把具體情況靈活掌握，以確保焊縫質(zhì)量和外觀(guān)尺寸滿(mǎn)足要求。4.4.5焊接線(xiàn)能量線(xiàn)能量是指熔焊時(shí)，由焊

48、接能源輸入給單位長(zhǎng)度焊縫上的能量。其計(jì)算公式如下：（J/cm）式中E焊接線(xiàn)能量，J/cm；      q電弧有效功率，J/s；      v焊接速度，cm/s；     電弧有效功率因數(shù)；I焊接電流，A；U焊接電壓，V。焊接線(xiàn)能量會(huì)影響焊縫的性能和質(zhì)量，不同的鋼材，焊接線(xiàn)能量最佳范圍也不一樣，一般通過(guò)工藝試驗(yàn)來(lái)確定線(xiàn)能量的范圍，再根據(jù)線(xiàn)能量范圍確定焊接工藝參數(shù)。4.4.6焊接層數(shù)當(dāng)焊件較厚時(shí)，要進(jìn)行多層焊或多層多道焊。多層焊時(shí)，后一層焊縫對(duì)前一層焊縫有熱處

49、理作用，能細(xì)化晶粒，提高焊縫接頭的塑性。因些對(duì)于一些重要結(jié)構(gòu)，焊接層數(shù)多些好，每層厚度最好不大于45mm。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)每層厚度為焊條直徑的0.81.2倍時(shí)，焊接質(zhì)量最好，生產(chǎn)效率最高，并且容易操作。4.4.7定位焊  定位焊是指焊前為固定焊件的相對(duì)位置進(jìn)行的焊接操作，俗稱(chēng)點(diǎn)固焊。定位焊所形成的斷續(xù)而又短小的焊縫稱(chēng)為定位焊縫。在焊接結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程中，幾乎所有零部件均先通過(guò)定位焊進(jìn)行組裝，然后再焊成一體，因而定位焊的質(zhì)量將影響焊縫質(zhì)量以至整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)引起足夠的重視。進(jìn)行定位焊時(shí)應(yīng)主要考慮以下幾方面因素：1、定位焊焊條  定位焊縫一般作為正式焊縫留在焊接結(jié)構(gòu)中，因而定位焊

50、所用焊條應(yīng)與正式焊接所用焊條型號(hào)相同，不能用受潮、脫皮、不知型號(hào)的或者焊條頭代替。2、定位焊部位  雙面焊反面清根的焊縫，盡量將定位焊縫布置在反面；形狀對(duì)稱(chēng)的構(gòu)件上，定位焊縫應(yīng)對(duì)稱(chēng)排列；避免在焊件的端部、角度等容易引起應(yīng)力集中的地方進(jìn)行定位焊，不能在焊縫交叉處或焊縫方向發(fā)生急劇變化的地方進(jìn)行定位焊，通常至少應(yīng)離開(kāi)這些地方50mm。3、定位焊縫尺寸  一般根據(jù)焊件的厚度來(lái)確定定位焊縫的長(zhǎng)度、高度和間距。如表4-5所示。表4-5   定位焊縫參考尺寸     單位：mm 焊件厚度定位焊縫高度定位焊縫長(zhǎng)度定位焊縫間距44

51、5105010041236102010020012615302003004、定位焊工藝要求1）定位焊縫短，冷卻速度快，因而焊接電流應(yīng)比正式焊縫電流大10%15%。2）定位焊起弧和結(jié)尾處應(yīng)圓滑過(guò)渡，焊道不能太高，必須保證熔合良好，以防產(chǎn)生未焊透、夾渣等缺陷。3）如定位焊縫開(kāi)裂，必須將裂紋處的焊縫鏟除后重新定位焊。在定位焊后，如出現(xiàn)接口不齊平，應(yīng)進(jìn)行校正，然后才能正式焊接。4）盡量避免強(qiáng)制裝配，以防在焊接過(guò)程中，焊件的定位焊縫或正式焊縫開(kāi)裂，必要時(shí)可增加定位焊縫的長(zhǎng)度，并減小定位焊縫的間距，或者采用熱處理措施。4.5焊前準(zhǔn)備焊接坡口的制備一般都采用火焰切割，但是火焰切割在精度方面不能得到很好的保證

52、，特別是對(duì)裝配要求較高時(shí)更不能得到滿(mǎn)足。另外火焰切割不能避免氧化皮產(chǎn)生，還有可能造成增碳等不良后果，所以為了減小火焰切割對(duì)焊接接頭的影響，65Mn鋼坡口的制備應(yīng)先將其退火然后機(jī)械加工。Q235鋼也盡量采用機(jī)械加工，以保證裝配精度。對(duì)于坡口兩側(cè)57cm范圍內(nèi)的氧化鐵皮、鐵銹、油污、水等雜物應(yīng)清理干凈，以免焊接產(chǎn)生氫不利于焊接。4.6焊前預(yù)熱重要構(gòu)件的焊接、合金鋼、高碳鋼的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必須預(yù)熱。焊前預(yù)熱的主要作用如下： 1、預(yù)熱能減緩焊后的冷卻速度，有利于焊縫金屬中擴(kuò)散氫的逸出，避免產(chǎn)生氫致裂紋。同時(shí)也減少焊縫及熱影響區(qū)的淬硬程度，提高了焊接接頭的抗裂性。2、預(yù)熱可降低焊接應(yīng)力

53、。均勻地局部預(yù)熱或整體預(yù)熱，可以減少焊接區(qū)域被焊工件之間的溫度差（也稱(chēng)為溫度梯度）。這樣，一方面降低了焊接應(yīng)力，另一方面，降低了焊接應(yīng)變速率，有利于避免產(chǎn)生焊接裂紋。3、預(yù)熱可以降低焊接結(jié)構(gòu)的拘束度，對(duì)降低角接接頭的拘束度尤為明顯，隨著預(yù)熱溫度的提高，裂紋發(fā)生率下降。預(yù)熱溫度和層間溫度的選擇不僅與鋼材和焊條的化學(xué)成分有關(guān)，還與焊接結(jié)構(gòu)的剛性、焊接方法、環(huán)境溫度等有關(guān)，應(yīng)綜合考慮這些因素后確定。另外，預(yù)熱溫度在鋼材板厚方向的均勻性和在焊縫區(qū)域的均勻性，對(duì)降低焊接應(yīng)力有著重要的影響。局部預(yù)熱的寬度，應(yīng)根據(jù)被焊工件的拘束度情況而定，一般應(yīng)為焊縫區(qū)周?chē)魅侗诤瘢也坏蒙儆?50-200毫米。如果預(yù)熱不均勻，不但不減少焊接應(yīng)力，反而會(huì)出現(xiàn)增大焊接應(yīng)力的情況。65Mn-Q235異種鋼焊接時(shí)，65Mn、Q235兩種鋼都應(yīng)預(yù)熱150200。4.7焊后熱處理焊后熱處理主要是指焊后消氫處理，是在焊接完成以后，焊縫尚未冷卻至100以下時(shí)，進(jìn)行的低溫?zé)崽幚?。一般?guī)范為加熱到200350，保溫26小時(shí)。焊后消氫處理的主要作用是加快焊縫及熱影響區(qū)中氫的逸出，對(duì)于防止焊接時(shí)產(chǎn)生焊接裂紋的效果極為顯著。在焊接過(guò)程中，由于加熱和冷卻的不均勻性，以及構(gòu)件本身產(chǎn)生拘束或外加拘束，在焊接工作結(jié)束后，在構(gòu)件中總會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力。焊接應(yīng)力在構(gòu)件中的存在，會(huì)降低焊接接頭區(qū)的實(shí)際承載能力，產(chǎn)生塑性變形，嚴(yán)