常用金屬材料的焊接

1、常用金屬材料的焊接50 試述1Cr5Mo耐熱鋼的氣焊工藝。管壁較薄的1Cr5Mo鋼管可采用氣焊。氣焊用焊絲有不銹鋼H1Cr24Ni3、H1Cr24Ni20或耐熱鋼H1Cr5Mo。施焊時(shí)，可先用氣焊火焰將焊口處預(yù)熱到200以上，預(yù)熱時(shí)注意不要用火焰直接加熱坡口，以防止鈍邊處過熱而發(fā)生氧化或淬火硬化，以及防止可能引起的氣孔和裂紋，火焰加熱的位置應(yīng)是離開坡口約1/2的管徑處，加熱時(shí)應(yīng)不斷地?cái)[動(dòng)火焰，以防止局部過熱和加熱不均勻。焊接時(shí)如采用H1Cr5Mo焊絲，焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為75010，保溫11.5h。熱處理加熱寬度范圍為坡口面兩側(cè)加熱長度至少各等于管子直徑，保溫后緩冷到450以后，在靜

2、至空氣中自然冷卻。如采用H1Cr24Ni13H1Cr24BNi200O焊絲，焊后可不進(jìn)行熱處理。51 試述鑄鐵的焊接性。含碳量大于2%的鐵碳合金稱為鑄鐵。鑄鐵中除了含有Fe和C以外，還含有Si、Mn、P、S等元素，某些特殊用途的合金鑄鐵中，還分別含有Cu、Mg、Ni、Mo、Al等元素。當(dāng)鑄鐵中的碳以片狀石墨的形式分布，并斷面呈暗灰色時(shí)稱為灰鑄鐵?；诣T鐵具有良好的耐磨、吸振及切削加工性，應(yīng)用最廣。鑄鐵中的碳如果以球狀石墨的形式分布時(shí)稱為球墨鑄鐵。球墨鑄鐵有較高的強(qiáng)度和一定的塑性，可部分代替碳鋼使用。鑄鐵中的碳如果以滲碳體（Fe3C）的形式存在，并斷面呈銀白色時(shí)稱為白口鑄鐵。白口鑄鐵性硬而脆，難加

3、工，很少直接應(yīng)用。將白口鑄鐵加熱至930后緩慢冷卻，經(jīng)較長時(shí)間的退火處理，F(xiàn)e3C就分解為團(tuán)絮狀的石墨稱為可鍛鑄鐵。可鍛鑄鐵有較高的強(qiáng)度和塑性，但并不能鍛造。鑄鐵中的碳如果處于球狀和片狀之間的蠕蟲狀時(shí)稱為蠕墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵具有既接近球墨鑄鐵的強(qiáng)度、剛度、一定的韌性和良好的耐磨性，又具有與灰鑄鐵近似的鑄造性能和良好的導(dǎo)熱性，它是一種新型的鑄鐵材料。鑄鐵是一種焊接性較差的材料，如果焊接材料和工藝措施選用不當(dāng)，焊縫和熱影響區(qū)會(huì)產(chǎn)生白口淬硬和裂紋三種嚴(yán)重的缺陷。55 常用灰鑄鐵的牌號(hào)及其焊接方法有哪些？灰鑄鐵是應(yīng)用最廣泛的鑄鐵，其化學(xué)成分，見表34。表34 灰鑄鐵的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）CSiM

4、nPS2.04.50.53.50.31.510.15目前灰鑄鐵的牌號(hào)有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350和HT400。由于焊補(bǔ)的要求多種多樣（焊后加工性、致密性、焊縫金屬顏色與母材的配合、焊接接頭強(qiáng)度及焊補(bǔ)成本的要求不同）及焊補(bǔ)對象不同（鑄件壁厚、缺陷所處位置剛性、缺陷種類及焊補(bǔ)后的使用條件等的不同），有多種焊補(bǔ)方法及焊接工藝，其分類如下：63 試述球墨鑄鐵的焊接工藝。焊接工藝如下：氣焊 焊絲采用型號(hào)為RZCQ型球墨鑄鐵焊絲（牌號(hào)HS402），熔劑采用CJ201?；鹧娌捎眠€原焰，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件或大鑄件須采用熱焊，預(yù)熱溫度600700，焊后緩冷。焊后鑄件可進(jìn)行

5、兩種熱處理：正火：隨爐升至900920保溫12h，出爐空冷。退火：隨爐升至900920保溫12h，隨爐冷至550，保溫1h，出爐空冷。手弧焊 采用同質(zhì)焊縫時(shí)，焊條可選用型號(hào)為EZCQ鐵基球墨鑄鐵焊條，目前有兩種牌號(hào)，一是鑄鐵芯強(qiáng)石墨化型，焊條直徑為410mm，牌號(hào)為Z258；二是低碳鋼芯強(qiáng)石墨化焊條，牌號(hào)為Z238，焊前應(yīng)將焊件預(yù)熱至500左右，焊后保溫緩冷，經(jīng)退火焊補(bǔ)處有可能進(jìn)行切削加工（硬度200HBS）。焊接時(shí)采用大電流、連續(xù)焊工藝，焊接電流可按焊條直徑的3660倍選取。采用異質(zhì)焊縫時(shí)，焊條選用EZNiFe（Z408）和EZV（Z116、Z117）。焊接時(shí)應(yīng)遵守冷焊焊接工藝，焊后能進(jìn)行切

6、削加工，但焊縫有一定的熱裂傾向。64 試述蠕墨鑄鐵的焊接工藝。蠕墨鑄鐵除含有C、Si、Mn、S、P等元素外，還含有少量稀土蠕化劑，但其稀土含量比球墨鑄鐵低，故焊接接頭形成白口的傾向比球墨鑄鐵的小、比灰鑄鐵大，力學(xué)性能高于灰鑄鐵而低于球墨鑄鐵，抗拉強(qiáng)度為300500MPa，為1%6%。氣焊 焊絲牌號(hào)為HS403，熔劑采用CJ201，用中性焰焊接，焊件焊前預(yù)熱650，焊后所得焊縫蠕化率達(dá)60%70%，基本組織為鐵素體加珠光體，無滲碳體出現(xiàn)，最高硬度為230HBS，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度為370MPa，為1.7%，基本與母材相匹配。同質(zhì)焊縫的電弧冷焊 采用牌號(hào)為Z288鋼芯蠕墨鑄鐵電弧冷焊焊條，焊芯材料

7、H08A，外涂強(qiáng)石墨化藥皮，并加入適量蠕墨化劑。在缺陷直徑大于40mm、深度大于8mm的情況下，配合大電流、連續(xù)焊工藝，可使焊縫蠕化率達(dá)50%以上。焊縫基體組織為鐵素體加珠光體，無滲碳體出現(xiàn)，焊接接頭最高硬度為270HBS，有良好的加工性，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度為390MPa，伸長率為2.5%，能與母材相匹配。異質(zhì)焊縫電弧冷焊 采用牌號(hào)為Z308的純鎳蠕墨鑄鐵電弧冷焊焊條，具有最好的加工性，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度可達(dá)298MPa，伸長率為6%，能與母材相匹配。蠕墨鑄鐵焊條、焊絲目前尚未列入國家標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)。65 試述可鍛鑄鐵的焊接工藝。由于可鍛鑄鐵中的碳、硅含量比灰鑄鐵低，異質(zhì)焊縫熔焊時(shí)焊縫及半熔化區(qū)形成

8、白口傾向更為嚴(yán)重。這是可鍛鑄鐵焊接性突出的問題。黃銅釬焊 焊絲為HS221，釬劑為100%的脫水硼砂，用氧乙炔焰加熱焊補(bǔ)表面至900930（亮紅色），焊絲端頭也加熱至發(fā)紅，然后蘸上少許硼砂開始焊補(bǔ)。為防止鋅的蒸發(fā)，采用弱氧化焰。焊嘴與熔池表面距離控制在815mm。焊后用火焰適當(dāng)?shù)募訜岷缚p周圍。對于焊補(bǔ)區(qū)剛性較大的部位，焊后輕輕錘擊焊縫，可減小裂紋傾向。黃銅釬焊可用于可鍛鑄鐵加工面的焊補(bǔ)。電弧冷焊 用E4303、E5016、EZV和不銹鋼焊條。施焊時(shí)采用小電流、多層焊，用于焊后不加工的場合。如果焊后需要加工，可用2mm以下的奧氏體不銹鋼焊條或鎳基鑄鐵焊條，進(jìn)行不移動(dòng)電弧的定位焊，每次焊接時(shí)間縮短

9、至1s，以剛?cè)酆蠟橐?。用這樣的定位焊鋪滿坡口底部以后，再用電弧冷焊工藝填滿坡口。68 鋁及鋁合金焊后應(yīng)進(jìn)行哪些清理工作？焊件焊后留在焊縫及鄰近的殘存熔劑和焊渣，需要及時(shí)清理干凈，否則在空氣、水分的作用下，殘存的溶劑和焊渣會(huì)破壞具有防腐作用的氧化鋁薄膜，激烈的腐蝕焊件。因此，焊后應(yīng)立即嚴(yán)格清除焊件上殘存的污物。常用的清渣方法和步驟：1）在熱水中用硬毛刷仔細(xì)地洗刷焊接接頭。2）將焊件在溫度為6080、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%3%的鉻酐水溶液或重鉻酸鉀溶液中浸洗約510min，并用硬毛刷仔細(xì)洗刷。或者將焊件放于1520質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硝酸溶液中浸洗1020min。3）在熱水中沖刷洗滌焊件。4）將焊件用熱空氣

10、吹干或在100干燥箱內(nèi)烘干。88 試述89 試述鈦及鈦合金等離子弧焊的焊接工藝。鈦及鈦合金等離子弧焊具有能量集中、單面焊雙面成形、弧長變化對熔深程度影響小、無鎢無雜、氣孔少和接頭性能好等優(yōu)點(diǎn)，可用“小孔型”和“熔透型”兩種方法進(jìn)行焊接?！靶】仔汀币淮魏竿傅倪m合厚度為2.515mm，“熔透型”適用于各種厚度，但一次焊透的厚度較小，厚度3mm以上需開坡口，填絲多層焊。為加強(qiáng)保護(hù)，可以使用氬弧焊拖罩，只是隨厚度增加和焊速提高，拖罩長度要適當(dāng)加長。由于高溫等離子焰流過小孔，為保證小孔的穩(wěn)定，焊件背面不得使用墊板。15mm以上鈦材焊接時(shí)可以開Y形或形坡口，鈍邊取68mm，用“小孔型”等離子弧焊封底，然后

11、用埋弧焊、鎢極氬弧焊或“熔透型”等離子弧焊填滿坡口。由于氬弧焊封底時(shí)，鈍邊僅1mm左右，故用等離子弧焊封底可大大減少焊接層數(shù)、填絲量和角變形，并能提高生產(chǎn)率和降低焊接成本。等離子弧焊的焊接工藝參數(shù)見表67。表67 等離子弧焊的焊接工藝參數(shù)焊件厚度(mm)噴嘴孔徑(mm)電流強(qiáng)度(A)電弧電壓(V)焊接速度(m/min)送絲速度(m/min)焊絲直徑(mm)氬氣流量(L/min)離子氣保護(hù)氣拖罩背面0.20.41368100.80.81.53.53.53.53.5563515016017225018243030257.57.5122318189606872461.51.51.51.50.250.

12、250.54777101012152020201520252525222615151594 試述鎳及鎳基耐蝕合金的焊接性。鎳及鎳基合金是各種苛刻腐蝕環(huán)境的理想金屬結(jié)構(gòu)材料。常用的鎳基合金有Ni-Cu蒙鎳爾合金、Ni-Cr-Fe因康鎳合金、Ni-Fe-Cr因康洛依合金等。純鎳及強(qiáng)度較低的鎳合金焊接性良好，焊接時(shí)的主要問題是焊縫中的熱裂紋和氣孔。熱裂紋 鎳及鎳合金焊接時(shí)，由于S、Si等雜質(zhì)在熔池中形成Ni-NiS等低熔點(diǎn)共晶及脆性硅酸鹽薄膜，促使焊縫產(chǎn)生熱裂紋。氣孔 鎳及鎳合金焊接時(shí)最常見的氣孔是H2O（水）氣孔。由于液態(tài)鎳能溶解大量氧（1720時(shí)氧在鎳中的溶解度為1.18%），凝固時(shí)，氧的溶解度

13、下降（1470時(shí)僅為0.06%）。凝固過程中過剩的氧將鎳氧化成氧化亞鎳（NiO），氧化亞鎳和熔池中的氫化合，鎳被還原而氫和氧結(jié)合成H2O，其反應(yīng)式為NiO+H2 Ni+H2OH2O在熔池凝固時(shí)來不及逸出，即形成氣孔。96 試述鎳及鎳合金鎢極氬弧焊的焊接工藝。預(yù)熱 軋制鎳基耐蝕合金一般不需焊前預(yù)熱，但當(dāng)母材溫度低于15時(shí)，應(yīng)對接頭兩側(cè)各250300mm寬的區(qū)域加熱至1520，以免濕氣冷凝產(chǎn)生氣孔。保護(hù)氣體 可用氬氣、氦氣或兩者的混合氣，氬氣中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氣，適用于單道焊接。焊絲 成分應(yīng)與母材相當(dāng)，必要時(shí)可多加入一些合金元素，以補(bǔ)償燒損及控制氣孔和熱裂紋。電極 為保證電弧穩(wěn)定與足夠的熔深

14、，電極端部應(yīng)磨尖，尖部直徑約為0.4mm，夾角3060。焊接技術(shù) 焊接過程中焊絲加熱端必須處于保護(hù)氣體中，不能用來攪動(dòng)熔池。在保證熔池不接觸鎢極的條件下，采用盡可能短的電弧長度施焊。按板材厚度選擇合適的焊絲直徑和焊接速度，以保證足夠的熔透深度、焊縫寬度和焊縫致密性，焊接速度過高或過低均易產(chǎn)生氣孔。單面焊為保證完全焊透需要用帶凹形槽的銅襯墊，在銅襯墊和焊件間通以保護(hù)氣體。為加強(qiáng)焊接區(qū)的保護(hù)效果，可在焊嘴后側(cè)加一輔助輸送保護(hù)氣的拖罩。99 試述鉛的焊接性。鉛是一種有色金屬，對硫酸具有良好的耐腐蝕性，并能很強(qiáng)地阻止各種射線的能力。鉛焊接的主要特點(diǎn)如下：1）鉛的熔點(diǎn)很低，為327，熱導(dǎo)率也僅為鐵的43

15、%，因此焊接時(shí)要選用溫度低、能率小的熱源。常用的熱源是氫氧焰和氧乙炔焰。2）鉛熔化后，熔池表面極易生成一層熔點(diǎn)高達(dá)1525的氧化鉛薄膜，妨礙金屬彼此熔合，在焊縫中形成夾渣和邊緣未焊透。3）鉛的密度較大，為11.34g/cm3，熔點(diǎn)低，流動(dòng)性很高，因此橫焊及仰焊時(shí)很困難，若掌握不好，會(huì)使熔化大量墜流。4）鉛的沸點(diǎn)低，只有1619。焊接時(shí)，蒸發(fā)的鉛與空氣中的氧化合，生成有毒的氧化物。因此，施焊過程中要防止鉛中毒。5）鉛具有很高的變形能力，焊后焊件內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生顯著的焊接應(yīng)力及應(yīng)力所導(dǎo)致的裂紋和變形。102 什么是不銹鋼的組織圖？焊縫的組織決定于焊縫的成分，而焊縫的成分決定于母材的熔入量，即熔合比。因此

16、，一定的熔合比決定了一定的焊縫成分和焊縫組織。熔合比發(fā)生變化時(shí)，焊縫的成分和組織都要隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。不銹鋼的成分、組織和熔合比的關(guān)系圖稱為不銹鋼的組織圖，見圖14。圖中坐標(biāo)為鉻當(dāng)量（Cr當(dāng)量）和鎳當(dāng)量（Ni當(dāng)量），其計(jì)算式為Cr當(dāng)量（%）=Cr+Mo+1.5Si+0.5Ni(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)Ni當(dāng)量（%）=Ni+30C+0.5Mn(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)當(dāng)知道了兩種母材金屬的化學(xué)成分后，可分別算出其鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量，根據(jù)兩者的值在不銹鋼組織圖上找出相應(yīng)的點(diǎn)，然后根據(jù)熔合比，就能確定不銹鋼焊縫的組織狀態(tài)。103 試分析 1Cr18Ni9Ti 不銹鋼和Q235-A低碳鋼采用不加填充焊絲的手工鎢極氬弧焊

17、焊接時(shí)，焊縫的組織。1Cr18Ni9Ti不銹鋼和Q235-A低碳鋼的鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量，見表81。表81 鉻、鎳當(dāng)量值母 材化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）鉻當(dāng)量（%）鎳當(dāng)量（%）圖上位置CMnSiCrNi1Cr18Ni9Ti鋼Q235-A鋼0.070.181.360.440.660.3517.88.5518.790.5311.425.62ab若假設(shè)兩種母材的熔化數(shù)量相同，其熔合比分別為50%， 則其組織應(yīng)在不銹鋼組織圖a-b連線的中點(diǎn)f（圖14），由圖中看出焊縫組織為馬氏體。由此可見，1Cr18Ni9Ti不銹鋼和Q235-A低碳鋼采用手工鎢極氬弧焊焊接時(shí)，如果不加填充焊絲，則在焊縫中要避免出現(xiàn)馬氏體

18、組織是不可能的。107 試述奧氏體不銹鋼與鐵素體鋼的焊接工藝。低溫鋼設(shè)備中，常采用鐵素體組織的中強(qiáng)度低溫工程用鋼，如06MnNb、3.5Ni等與奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti進(jìn)行焊接。焊條選用超低碳的E00-18-12-Mo2-16（A022），由于焊條中基本上不含C、Ti元素，使碳遷移減弱，因此焊接接頭經(jīng)退火處理后，在熔合線附近的低溫沖擊韌度下降較小。焊后為消除焊接殘余應(yīng)力及兩種材料線膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的附加應(yīng)力，所以焊件應(yīng)采取高溫回火處理，其參數(shù)是加熱至590620，保溫1.52.5h，空冷。108 試述不銹復(fù)合鋼板的特點(diǎn)及其焊接性。不銹復(fù)合鋼板是由較薄的覆層（不銹鋼）鋼和較厚的基層（珠

19、光體鋼）鋼復(fù)合軋制而成的雙金屬板見圖17。覆層通常只有1.53.5mm，它和工作介質(zhì)接觸能保證復(fù)合鋼板的耐腐蝕性能，而強(qiáng)度主要靠基層獲得。覆層不銹鋼一般由1Cr18Ni9Ti、0Cr13、0Cr18Ni12-Mo2Ti和0Cr17Ni13Mo2Ti鋼制造；基層珠光體鋼都用低碳鋼或低合金鋼制造，如Q235-A、16MnR、12CrMo鋼等?；鶎愉摵附訒r(shí)采用結(jié)構(gòu)鋼焊條（焊絲），如果焊縫金屬熔化了部分覆層不銹鋼板，會(huì)使焊縫金屬中合金元素增加，結(jié)果與覆層接觸的焊縫處會(huì)產(chǎn)生粗硬的馬氏體，使塑性和沖擊韌度大大下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生裂紋。覆層鋼焊接時(shí)采用不銹鋼焊條（焊絲），焊縫金屬如果熔化了部分基層金屬，使焊

20、縫中的合金元素稀釋，耐蝕性能降低。因此，在基層與覆層的交界面上應(yīng)增加一層過渡層，采用鉻、鎳元素較高的材料，補(bǔ)充合金元素的稀釋，過渡層的焊接實(shí)質(zhì)上就屬于不銹鋼和珠光體鋼兩類異種鋼的焊接。110 試述不銹復(fù)合鋼板對接焊時(shí)的坡口形式和尺寸。不銹復(fù)合鋼板對接焊的坡口分外坡口和內(nèi)坡口兩種，其中以外坡口應(yīng)用最為普遍。坡口形式和尺寸見表86。111 試述不銹復(fù)合鋼板的焊接工藝。裝配定位焊 應(yīng)以覆層鋼為基準(zhǔn)對齊見圖17。定位焊一定要焊在基層面上，長度控制在1030mm內(nèi)。焊接順序 不銹復(fù)合鋼板對接焊縫的焊接次序見圖18。首先焊接基層碳鋼，再在覆層不銹鋼板一側(cè)鏟削成圓弧直至基層焊縫，并打磨干凈，以防形成未焊透。然后焊接過渡層，其焊縫應(yīng)熔化一層覆層不銹鋼板，以起隔離作用，最后在過渡層上焊接覆層。薄板的施焊 當(dāng)不銹復(fù)合鋼板的厚度小于1.63.0mm時(shí)，用焊接過渡層的材料在覆層和基層面各焊一層，先焊基層，后焊覆層；當(dāng)厚度在3.06.0mm時(shí)，在基層一側(cè)開成80Y形坡口，選用焊接過渡層材料先焊基層一側(cè)，再焊覆層一側(cè)。112 焊接不銹復(fù)合鋼