第一篇：材料焊接性

一、焊接性概念

材料在限定的焊接施工條件下，焊接成按規(guī)定設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）

一是結(jié)合性能----工藝焊接性 材料在焊接加工中是否容易形成接頭或產(chǎn)生缺陷

二是使用性能

焊接完成的接頭在一定使用條件下可靠運(yùn)行的能

二、研究焊接性的目的

1查明指定材料在指定焊接工藝條件下可能出現(xiàn)的問(wèn)題

2確定焊接工藝的合理性或材料的改進(jìn)方向

三、影響焊接性的因素

1材料因素2設(shè)計(jì)因素3工藝因素4服役環(huán)境

四、評(píng)定焊接性的原則

一是評(píng)定焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，為制定合理的焊接工藝提供依據(jù)； 二是評(píng)定焊接接頭能否滿足結(jié)構(gòu)使用性能要求

五、評(píng)定焊接接頭工藝缺陷的敏感性主要進(jìn)行抗裂性試驗(yàn)，其中包括熱裂紋試驗(yàn)、冷裂紋試驗(yàn)、消除應(yīng)力裂紋試驗(yàn)和層狀撕裂試驗(yàn)。

六、實(shí)焊類方法包含：裂紋敏感性試驗(yàn)、焊接接頭的力學(xué)性能測(cè)試、低溫脆性試驗(yàn)、斷裂韌性試驗(yàn)、高溫蠕變及持久強(qiáng)度試驗(yàn)。（較小的焊件直接做試驗(yàn)，較大的實(shí)物縮小化）

七、碳當(dāng)量的間接估測(cè)法

定義：可以把鋼中合金元素的含量按相當(dāng)于若干碳含量折算并疊加起來(lái)，作為粗略評(píng)定鋼材冷裂紋傾向的參數(shù)指標(biāo)，即所謂碳當(dāng)量（CE或Ceq）。焊接熱影響區(qū)的淬硬及冷裂紋傾向與鋼種的化學(xué)成分有密切關(guān)系 化學(xué)成分間接地評(píng)估鋼材冷裂紋的敏感性。將鋼中各種合金元素折算成碳的含量。

鋼中決定強(qiáng)度和可焊性的因素主要是含碳量。以Ceq值的大小估價(jià)冷裂紋傾向的大小，認(rèn)為Ceq值越小，鋼材的焊接性能越好。缺點(diǎn)：

1碳當(dāng)量公式?jīng)]有考慮元素之間的交互作用

2沒有考慮板厚、結(jié)構(gòu)拘束度、焊接工藝、含氫量等因素的影響。3用碳當(dāng)量評(píng)價(jià)焊接性是比較粗略的，使用時(shí)應(yīng)注意條件。所以，碳當(dāng)量法只能用于對(duì)鋼材焊接性的初步分析 1）使用國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）

推薦的碳當(dāng)量公式時(shí)，對(duì)于板厚δ＜20mm的鋼材 CE＜0.4%焊接性良好，焊前不需要預(yù)熱；

CE＝0.4%-0.6%，尤其是CE>0.5%時(shí)，焊接性差，鋼材易淬硬，表焊接性已變差，焊接時(shí)需預(yù)熱才能防止裂紋，隨板厚增大預(yù)熱溫度要相應(yīng)提高。2)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）的碳當(dāng)量公式時(shí)

當(dāng)鋼板厚度δ＜25mm和采用焊條電弧焊時(shí)（焊接熱輸入為17kJ/cm），對(duì)于不同強(qiáng)度級(jí)別的鋼材規(guī)定了不產(chǎn)生裂紋的碳當(dāng)量界限和相應(yīng)的預(yù)熱措施

斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)法: 此法主要用于評(píng)定碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼焊接熱影響區(qū)對(duì)冷裂紋的敏感性。低合金鋼“小鐵研”試驗(yàn)表面裂紋率小于20%時(shí)，用于一般焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)是安全的。

八、微合金控軋鋼：采用微合金化和控軋等技術(shù)，達(dá)到細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化相結(jié)合的效果。

九、熱裂紋和消除應(yīng)力裂紋

(1)焊縫中的熱裂紋：焊接過(guò)程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的裂紋。

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。異常：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）消除應(yīng)力裂紋：焊后焊件在一定溫度范圍再次加熱時(shí)，由于高溫及殘余應(yīng)力的共同作用而產(chǎn)生的晶間裂紋。

產(chǎn)生部位：在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，延向細(xì)晶區(qū)停止

產(chǎn)生原因：與雜質(zhì)元素在奧氏體晶界偏聚及碳化物析出“二次硬化”導(dǎo)致的晶界脆化有關(guān)。

十、低合金高強(qiáng)鋼焊縫金屬的組織主要包括：先共析鐵素體、側(cè)板條鐵素體、針狀鐵素體、上貝氏體、珠光體等，馬氏體較少。

11、熱應(yīng)變脆化：由氮、碳原子聚集在位錯(cuò)周圍，對(duì)位錯(cuò)造成的釘軋作用造成的。措施：在鋼中加入足夠量的氮化物形成元素（Al、Ti、V），如Q420比Q345傾向小。、焊后退火處理。

12、熱軋、正火鋼預(yù)熱和焊后熱處理的目的：

預(yù)熱作用：改善韌性，降低馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度，創(chuàng)造馬氏體“自回火”條件，從而避免產(chǎn)生冷裂紋。

預(yù)熱溫度的選擇與材料的淬硬傾向、焊接時(shí)的冷卻速度、拘束度、含氫量、焊后是否進(jìn)行熱處理有關(guān)。焊后熱處理作用：焊件焊后或冷加工后鋼的韌度過(guò)低，要求結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定或要求焊件耐應(yīng)力腐蝕，則需要進(jìn)行焊后熱處理。

13、熱軋、正火鋼確定焊后回火溫度的原則

（1）不要超過(guò)母材原來(lái)的回火溫度，以免影響母材本身的性能（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)間

14、“調(diào)質(zhì)鋼”：經(jīng)過(guò)“淬火+回火”熱處理的鋼（在焊接界高溫回火或低溫回火均稱為調(diào)質(zhì)）

15、提高鋼的脆透性和馬氏體的回火穩(wěn)定性：添加如Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等

16、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊縫等強(qiáng)匹配：（σb）w/（σb）b=1時(shí)，稱為等強(qiáng)匹配（焊縫強(qiáng)度等于母材的強(qiáng)度）

17、低碳調(diào)質(zhì)鋼熱影響區(qū)軟化：本質(zhì)碳化物沉淀、聚集長(zhǎng)大

18、低溫鋼按有無(wú)鎳分類：無(wú)鎳（鋁鎮(zhèn)靜低溫鋼、低合金低溫鋼），有鎳(低、中、高)

19、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題？簡(jiǎn)述低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝要點(diǎn) 焊接時(shí)易發(fā)生脆化，焊接時(shí)由于熱循環(huán)作用使熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性下降。

焊接工藝特點(diǎn)：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800~500℃之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界速度。此外，焊后一般不需熱處理，采用多道多層工藝，采用窄焊道而不用橫向擺動(dòng)的運(yùn)條技術(shù)。

20、珠光體耐熱鋼的焊接性特點(diǎn)與低碳調(diào)質(zhì)鋼有什么不同?珠光體耐熱鋼選用焊接材料的原則與強(qiáng)度用鋼有什么不同？為什么？ 答：珠光體耐熱鋼和低碳調(diào)質(zhì)鋼都存在冷裂紋，熱影響區(qū)硬化脆化以及熱處理或高溫長(zhǎng)期使用中的再熱裂紋，但是低碳調(diào)質(zhì)鋼中對(duì)于高鎳低錳類型的剛有一定的熱裂紋傾向，而珠光體耐熱鋼當(dāng)材料選擇不當(dāng)時(shí)才可能常產(chǎn)生熱裂紋。珠光體耐熱鋼在選擇材料上不僅有一定的強(qiáng)度還要考慮接頭在高溫下使用的原則，特別還要注意焊接材料的干燥性，因?yàn)橹楣怏w耐熱鋼是在高溫下使用有一定的強(qiáng)度要求。

21、不銹鋼及耐熱鋼按組織分類：奧氏體鋼，鐵素體鋼、馬氏體鋼、鐵素體-奧氏體雙相鋼、沉淀硬化鋼

22、不銹鋼的主要腐蝕形式有：均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕

23、晶間腐蝕：在晶粒邊界發(fā)生的有選擇性的腐蝕現(xiàn)象。

24、晶間腐蝕與晶界貧“鉻”現(xiàn)象有關(guān)。奧氏體不銹鋼是由于經(jīng)450～850℃加熱（敏化加熱），即過(guò)飽和固溶的碳向晶粒邊界擴(kuò)散，產(chǎn)生晶間腐蝕與晶界貧“鉻”現(xiàn)象。對(duì)于鐵素體鋼，由于碳在鐵素體中擴(kuò)散速度快，故快冷時(shí)就易析出Cr23C6，再次加熱時(shí)就易使碳化物溶解，消除貧鉻層。

25、應(yīng)力腐蝕：不銹鋼在特定的腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力作用下出現(xiàn)的低于強(qiáng)度極限的脆性開裂現(xiàn)象。26、475℃脆性：在430~480℃之間長(zhǎng)期加熱并緩冷，就可導(dǎo)致在常溫時(shí)或負(fù)溫時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)度升高而韌性下降的現(xiàn)象。

27、σ相：Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約45%的典型FeCr金屬間化合物，無(wú)磁性，硬而脆。

28、奧氏體鋼接頭耐蝕性：晶間腐蝕有代表性的18-8鋼焊接接頭，有三個(gè)部位出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象，包括焊縫區(qū)腐蝕、敏化區(qū)腐蝕、熔合區(qū)腐蝕。防止焊縫區(qū)晶間腐蝕，采取措施有：

①通過(guò)焊接材料，使焊縫金屬或者成為超低碳情況，或含有足夠的穩(wěn)定化元素Nb，一般希望Nb≥8%或Nb≈1%；

②調(diào)整焊縫成分以獲得一定的鐵素體(δ)相。

29、HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕：指焊接熱影響區(qū)中加熱峰值溫度處于敏化加熱區(qū)間的部位所發(fā)生的晶間腐蝕。

只有普通18-8鋼才會(huì)有敏化區(qū)存在，含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳的18-8鋼，不易有敏化區(qū)出現(xiàn)。防止18-8鋼敏化區(qū)腐蝕，在焊接工藝上應(yīng)采取快速過(guò)程，以減少處于敏化加熱去區(qū)間。30、熔合區(qū)刀口腐蝕：只出現(xiàn)在18-8中（Ⅹ）

31、為什么18-8奧氏體不銹鋼焊縫中要求含有一定數(shù)量的鐵素體組織？通過(guò)什么途徑控制焊縫中的鐵素體含量？

答：焊縫中的δ相可打亂單一γ相柱狀晶的方向性，不致形成連續(xù)，另外δ相富碳Cr，又良好的供Cr條件，可減少γ晶粒形成貧Cr層，故常希望焊縫中有4%~12%的δ相。

通過(guò)控制鐵素體化元素的含量，或控制Creq/Nieq的值，來(lái)控制焊縫中的鐵素體含量。32、18-8型不銹鋼焊接接頭區(qū)域在那些部位可能產(chǎn)生晶間腐蝕，是由于什么原因造成？如何防止？

答：18-8型焊接接頭有三個(gè)部位能出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象：{1}焊縫區(qū)晶間腐蝕。產(chǎn)生原因根據(jù)貧鉻理論，碳與晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，導(dǎo)致γ晶粒外層的含Cr量降低，形成貧Cr層，使得電極電位下降，當(dāng)在腐蝕介質(zhì)作用下，貧Cr層成為陰極，遭受電化學(xué)腐蝕；{2}熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕。是由于敏化區(qū)在高溫時(shí)易析出鉻的碳化物，形成貧Cr層，造成晶間腐蝕；{3}融合區(qū)晶間腐蝕{刀狀腐蝕}。只發(fā)生在焊Nb或Ti的18-8型鋼的融合區(qū)，其實(shí)質(zhì)也是與M23C6沉淀而形成貧Cr有關(guān)，高溫過(guò)熱和中溫敏化連過(guò)程依次作用是其產(chǎn)生的的必要條件。

防止方法：{1}控制焊縫金屬化學(xué)成分，降低C%，加入穩(wěn)定化元素Ti、Nb； {2}控制焊縫的組織形態(tài)，形成雙向組織{γ+15%δ}； {3}控制敏化溫度范圍的停留時(shí)間；

{4}焊后熱處理：固溶處理，穩(wěn)定化處理，消除應(yīng)力處理。

33、鋁及鋁合金分類：工業(yè)純鋁、防銹鋁、防銹鋁、硬鋁、鍛鋁、超硬鋁、特殊鋁

非熱處理強(qiáng)化鋁合金－－－3系列、4系列、5系列

熱處理強(qiáng)化鋁合金－－－2系列、6系列、7系列

34、鋁及鋁合金熔焊是最常見的缺陷是焊縫氣孔，特別是對(duì)于純鋁和防銹鋁的焊接

35、焊接熱裂紋：焊絲成分的影響，采用異質(zhì)焊絲，即其他合金組成的焊絲（同質(zhì)焊絲具有較大的裂紋傾向）

36、非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金HAZ的軟化：主要發(fā)生在焊前經(jīng)冷作硬化的合金上。經(jīng)冷作硬化的鋁合金，熱影響區(qū)峰值溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度（200~300℃）的區(qū)域時(shí)就產(chǎn)生明顯的軟化現(xiàn)象。

37、銅材的焊接工藝要點(diǎn)

焊前準(zhǔn)備

銅易氧化，工件表面會(huì)有氧化膜，此外油、水份、污物等亦妨礙焊接，必須清理干凈。

焊接工藝條件的一般要求（弧焊為主）

（1）因其導(dǎo)熱快，要求采用大電流。

（2）合理設(shè)計(jì)坡口形式以盡量減少拘束和收縮應(yīng)力。

（3）合理的焊接順序。

（4）推薦采用TIG焊（填絲容易控制）。

（5）采用Ar或富Ar的（Ar+He）混合氣體保護(hù)。

焊接參數(shù)

（1）銅及其合金的TIG焊，一般多采用直流正接。

（2）鈹青銅和鋁青銅，采用反接；亦可用交流，能清除氧化膜同時(shí)減少鎢極過(guò)熱。

（3）熔化極氬弧焊采用反接。

——焊接質(zhì)量的相關(guān)問(wèn)題及予防措施

純銅及銅合金焊接區(qū)的主要缺陷：裂紋、氣孔。裂紋主要是熱裂紋、氫蝕裂紋

預(yù)防措施：A）采用含有脫氧劑（Mn、Si、Ti等）的焊絲；B）高溫預(yù)熱；C）焊后緩冷；D）磁力攪拌熔池

焊接中應(yīng)注意的問(wèn)題：預(yù)熱、防止氣孔、焊接用焊絲、防止變形、防止未熔合/未焊透、HAZ強(qiáng)度下降

38、為什么Al-Mg及al-li合金焊接時(shí)易形成氣孔？al及其合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的原因是什么？如何防止氣孔？為什么純鋁焊接易出現(xiàn)分散小氣孔？而al-mg焊接時(shí)易出現(xiàn)焊接大氣孔？

答：1）氫是鋁合金及鋁焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。

2）氫的來(lái)源非常廣泛，弧柱氣氛中的水分，焊接材料以及母材所吸附的水分，焊絲及母材表面氧化膜的吸附水，保護(hù)氣體的氫和水分等都是氫的來(lái)源。

3）氫在鋁及其合金中的溶解度在凝點(diǎn)時(shí)突降，這是促使焊縫產(chǎn)生氣孔的重要原因之一。

4)鋁的導(dǎo)熱性很強(qiáng)，熔合區(qū)的冷速很大，不利于氣泡的浮出，更易促使形成氣孔

防止措施：1）減少氫的來(lái)源，焊前處理十分重要，焊絲及母材表面的氧化膜應(yīng)徹底清除。

2）控制焊接參數(shù)，采用小熱輸入減少熔池存在時(shí)間，控制氫溶入和析出時(shí) 3）改變弧柱氣氛中的性質(zhì)

原因：1）純鋁對(duì)氣氛中水分最為敏感，而al-mg合金不太敏感，因此純鋁產(chǎn)生氣孔的傾向要大

2）氧化膜不致密，吸水強(qiáng)的鋁合金al-mg比氧化膜致密的純鋁具有更大的氣孔傾向，因此純鋁的氣孔分?jǐn)?shù)小，而al-mg合金出現(xiàn)集中大氣孔

3）Al-mg合金比純鋁更易形成疏松而吸水強(qiáng)的厚氧化膜，而氧化膜中水分因受熱而分解出氫，并在氧化膜上冒出氣泡，由于氣泡是附著在殘留氧化膜上，不易脫離浮出，且因氣泡是在熔化早期形成有條件長(zhǎng)大，所以常造成集中大的氣孔。因此al-mg合金更易形成集中的大氣孔。

39、硬鋁及超硬鋁焊接時(shí)易產(chǎn)生什么樣的裂縫？為什么？如何防止裂紋？

答：裂紋傾向大，鋁及硬鋁產(chǎn)生焊接熱裂紋

原因：1）易熔共晶的存在，是鋁合金焊縫產(chǎn)生裂紋的重要原因

2）線膨脹系數(shù)大，在拘束條件下焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力也是產(chǎn)生裂紋的原因之一

防止措施：1）加合金元素cu,mn,si,mg,zn使主要合金元素含量Me%>Xm，產(chǎn)生自愈合作用

2）生產(chǎn)中采用含5%的Si，Al合金焊絲解決抗裂問(wèn)題，具有很好的愈合作用 3）加入Ti,zr,v,b微量元素作為變質(zhì)劑，細(xì)化晶粒，改善塑性韌性，并提高抗裂性

4）熱能集中焊接方法可防止形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶，改善抗裂性 5）采用小電流焊接，降低焊接速度均可改善抗裂性問(wèn)題

論述題

1.2000年9月,天鐵集團(tuán)承擔(dān)了套筒的制作任務(wù),材質(zhì)16Mn,壁厚30mm,直徑3.5m,高4m,制作時(shí)采用手工電弧焊,焊條J506,無(wú)預(yù)熱,焊后自然冷卻。焊后，表面質(zhì)量均達(dá)到圖紙要求，沒有宏觀缺陷。但放置兩天后，產(chǎn)生許多小裂紋，大多分布在熔合線多表現(xiàn)為縱向裂紋。（1）分析什么缺陷及其原因（2）合理工藝措施某電機(jī)廠準(zhǔn)備開發(fā)一款新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子為焊接結(jié)構(gòu)軸材為42CrMo, 尺寸φ210mm×620 mm，供貨狀態(tài)為調(diào)質(zhì)； 輻板為Q235，尺寸160 mm×600 mm×40 mm，供貨為熱軋，化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)如下。（1）分析焊接性？（2）確定合理的焊接材料？（3）焊接結(jié)構(gòu)？

焊接工藝？

第二篇：材料焊接性總結(jié)

第二章： 1.金屬焊接性：

金屬能否適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接頭的特性。它的內(nèi)涵：1）是否適合焊接加工 2）焊后使用可靠性

2.金屬的焊接性的分析方法:

（一）從金屬特性分析金屬焊接性

1、利用金屬本身的化學(xué)成分分析

（1）碳當(dāng)量法:指將各種元素按相當(dāng)于若干含碳量折合并疊加起來(lái)求得所謂碳當(dāng)量，用其來(lái)估計(jì)冷裂傾向的大小。CE=C+Mn/6+Ni+Cu/15+Cr+Mo+V/

(2)焊接冷裂紋敏感指數(shù)Pc=C+Si/30+Mn/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B+δ/600+H/60（%）.2、利用金屬本身的物理性能分析:

3、利用金屬本身的化學(xué)性能分析

4、利用合金相圖分析

（二）從焊接工藝條件分析焊接性:

1、熱源特點(diǎn)

2、保護(hù)方法

3、熱循環(huán)控制

4、其他工藝因素 3.焊接性試驗(yàn)的內(nèi)容:

（一）焊縫金屬抗熱裂的能力

（二）焊縫及熱影響區(qū)金屬抗冷裂紋的能力

（三）焊接接頭抗脆性轉(zhuǎn)變的能力

（四）焊接接頭的使用性能 4.常用焊接性試驗(yàn)方法:

（一）斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)法: 此法主要用于評(píng)定碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼焊接熱影響區(qū)對(duì)冷裂紋的敏感性。(二)插銷試驗(yàn): 此法是測(cè)定鋼材焊接熱影響區(qū)冷裂紋敏感性的一種定量試驗(yàn)方法。測(cè)定加載16~24 h而不斷裂的最大應(yīng)力σcr

（三）壓板對(duì)接焊接裂紋試驗(yàn)法

（四）可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn) 第三章：

※熱軋及正火鋼

1、熱軋鋼 供貨狀態(tài)：熱軋態(tài) 性能特點(diǎn)：強(qiáng)度最低 σs294～392MPa，具有滿意的綜合力學(xué)性能和加工工藝性能，價(jià)格便宜 成分特點(diǎn)：熱軋鋼屬于C-Mn 或 Mn-Si系的鋼種，有時(shí)用一些V、Nb等代替部分Mn。基本成分：C≤0.2%,Si≤0.55,Mn≤1.5%

強(qiáng)化機(jī)制：主要以固溶強(qiáng)化為主

典型鋼種：Q345(16Mn)、14MnNb、Q294(09MnV)

2、正火鋼（1)正火態(tài)供貨的鋼性能特點(diǎn)：最低強(qiáng)度σs343～450MPa，具有比熱軋鋼更高的強(qiáng)度和塑韌性成分特點(diǎn)：0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基礎(chǔ)上加入一些碳化物和氮化物生成元素V、N b、Ti等強(qiáng)化機(jī)制：在固溶強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)沉淀強(qiáng)化和細(xì)化晶粒來(lái)進(jìn)一步提高強(qiáng)度和保證韌性 典型鋼種：Q390(15MnTi、15MnVN)等。（2)正火＋回火態(tài)供貨的鋼 性能特點(diǎn)：最低強(qiáng)度σs490MPa。具有比正火態(tài)鋼更好的強(qiáng)度和中溫性能成分特點(diǎn)：Mn-Mo系列低碳低合金鋼，0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基礎(chǔ)上加入Mo、Nb等

強(qiáng)化機(jī)制：在固溶強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)沉淀強(qiáng)化和細(xì)化晶粒來(lái)進(jìn)一步提高強(qiáng)度和保證韌性,同時(shí)還需通過(guò)回火改善韌性

典型鋼種：Q490(18MnMoNb)、14MnMoV、（3)微合金控軋鋼

性能特點(diǎn)：在控軋狀態(tài)可以達(dá)到正火狀態(tài)的質(zhì)量，具有高強(qiáng)、高韌和良好的焊接性能成分特點(diǎn)：在C-Mn基礎(chǔ)加入微量Nb、V、Ti等，同時(shí)降C、降S.強(qiáng)化機(jī)制：多元微合金化＋控軋?jiān)诠倘軓?qiáng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)細(xì)化晶粒+沉淀強(qiáng)化以及控扎改善夾雜物形態(tài)、分布，減少夾雜物數(shù)量（提高純凈度）典型鋼種：X60、X65、X70、X80等 熱軋、正火鋼的焊接性分析

這類鋼焊接性問(wèn)題表現(xiàn)為焊接引起的各種缺陷，主要是各類裂紋；焊接時(shí)材料性能的變化，主要是脆化。

（一）熱裂紋傾向

（二）冷裂紋

冷裂是這類鋼焊接時(shí)的主要問(wèn)題

淬硬組織是引起冷裂紋的決定因素，因此評(píng)價(jià)這類鋼的冷裂敏感性可以通過(guò)分析淬硬傾向來(lái)進(jìn)行。1.通過(guò)SHCCT圖來(lái)評(píng)價(jià)2.通過(guò)碳當(dāng)量分析3.通過(guò)HAZ最高硬度來(lái)評(píng)價(jià)。熱軋鋼的含碳量雖然不高，但含有少量的合金元素，因此這類鋼的淬硬性比低碳鋼大一些。正火鋼的強(qiáng)度級(jí)別較高，合金元素的含量較多，與低碳鋼相比，焊接性差別較大。18MnMoNb與15MnVN相比，前者的淬硬性高于后者，故冷裂敏感性也比較大。影響因素：淬硬組織，擴(kuò)散氫含量，拘束度。

（三）再熱裂紋

（四）層狀撕裂

（五）熱影響區(qū)的性能變化 在這類鋼中熱影響區(qū)的性能變化與所焊的鋼材的類型和合金系統(tǒng)有很大關(guān)系熱影響區(qū)主要性能變化是過(guò)熱區(qū)的脆化問(wèn)題，合金元素含量較低的鋼中有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)熱應(yīng)變脆化

熱軋、正火鋼的焊接工藝特點(diǎn)：

（一）焊接材料的選擇需考慮兩方面的問(wèn)題：焊縫沒有缺陷；滿足使用性能要求。

1．選擇相應(yīng)強(qiáng)度級(jí)別的焊接材料（等強(qiáng)原則）

2.必須考慮熔合比和冷卻速度的影響

3.同時(shí)考慮對(duì)焊縫金屬的使用性能提出的特殊要求

（二）焊接工藝參數(shù)的確定

1.焊接方法無(wú)特殊要求

2.焊接線能量的選擇 主要取決于過(guò)熱區(qū)的脆化和冷裂兩個(gè)因素 1）.焊接含碳量較低的熱軋鋼及正火鋼時(shí)，因淬硬傾向較小，從過(guò)熱區(qū)的塑性和韌性出發(fā)，線能量偏小些更有利（可避免粗晶脆化及碳化物過(guò)熱溶解）2）焊接含碳量較高的熱軋鋼時(shí)，因淬硬傾向增加及冷裂傾向增加，故寧可選線能量大些.3）對(duì)于含碳量和合金元素較高的正火鋼，因淬硬傾向大，線能小易引起冷裂，線能大則易引起脆化，故一般采用小線能量+預(yù)熱更合理.3.預(yù)熱 作用：

防冷裂，改善韌性。預(yù)熱溫度的選擇與材料的淬硬傾向、焊接時(shí)的冷卻速度、拘束度、含氫量、焊后是否進(jìn)行熱處理有關(guān)4.焊后熱處理 一般情況下，熱軋和正火鋼焊后不需要熱處理要求抗應(yīng)力腐蝕的焊接結(jié)構(gòu)、低溫下使用的焊接結(jié)構(gòu)及厚壁高壓容器，焊后需要進(jìn)行消除應(yīng)力的高溫回火。

※低碳調(diào)質(zhì)鋼

一、低碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分及性能

強(qiáng)化機(jī)制： 熱處理組織強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化，位錯(cuò)強(qiáng) 性能：σs一般為441～980MPa；良好的綜合性能和焊接性。成分: C≤0.22%，添加Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Ti、Zr、Cu等合金元素保證足夠的淬透性和抗回火性。典型鋼種：HY80、HY130、A517J、T-

1、14MnMoNbB、CF鋼。

二、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析

（一）焊縫中的熱裂紋

（二）熱影響區(qū)液化裂紋

（三）冷裂紋

低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊縫組織為強(qiáng)度高韌性好的低碳馬氏體和部分下貝氏體的混合組織，雖具有較大的淬硬傾向，但在馬氏體轉(zhuǎn)變的過(guò)程中有自回火，故冷裂傾向并不一定很大（關(guān)鍵是馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度）。如果速度很快，冷裂傾向較大。

（四）再熱裂紋

（五）層狀撕裂

（六）1、過(guò)熱區(qū)的脆化

2、焊接熱影響區(qū)的軟化

三、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)

這類鋼焊接時(shí)還是應(yīng)注意防裂 和防脆 兩個(gè)基本問(wèn)題，另外還應(yīng)注意熱影響區(qū)軟化問(wèn)題：防裂：

要求在馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度不能太大，使馬氏體有一自回火的作用，以免冷裂紋的產(chǎn)生；防脆：

要求在800～500℃之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界速度。防軟化：采用小線能量

（一）焊接方法和焊接材料的選擇

1、焊接方法的選擇

2、焊接材料的選擇

（二）焊接工藝參數(shù)的選擇

冷卻速度的范圍選擇：最大冷速（上限）取決于不產(chǎn)生冷裂紋

最小冷速（下限）取決于熱影響區(qū)不出現(xiàn)脆化的混合組織。正確選擇線能量和預(yù)熱是保證不出現(xiàn)裂紋和脆化的關(guān)鍵。

1、焊接線能量的確定

從保證不出現(xiàn)裂紋的角度出發(fā)，在滿足熱影響區(qū)的韌性的條件下，線能量應(yīng)盡可能選擇大一些。但從考慮脆化和軟化角度，線能量又要求盡量低一些。故實(shí)際選擇時(shí)，一般先通過(guò)實(shí)踐從考慮脆化和軟化角度，來(lái)確定一種鋼最大允許的線能量，然后依據(jù)該線能量下鋼的冷裂傾向決定是否預(yù)熱及預(yù)熱溫度。

2、預(yù)熱溫度的確定（1）如果采用最小冷速還是不能避免冷裂，則必須采用預(yù)熱。（2）預(yù)熱的目的是為了防止冷裂紋，焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼時(shí)采用較低的預(yù)熱溫度（≤200℃）。預(yù)熱主要希望能降低馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度，通過(guò)馬氏體的自回火作用來(lái)提高抗裂性。

3、焊后熱處理的確定 這類鋼的低碳馬氏體和下貝氏體組織能保證焊接熱影響區(qū)在快冷條件下具有高的強(qiáng)度和韌性，焊后熱處理并不能提高這類鋼的強(qiáng)韌性，一般情況下不采取消除應(yīng)力的焊后熱處理。※中碳調(diào)質(zhì)鋼

一、中碳調(diào)質(zhì)鋼成分及性能及典型鋼種

性能特點(diǎn)： 這類鋼的σs高達(dá)880~1176MPa，其特點(diǎn)是高的比強(qiáng)和高硬度，這類鋼的淬透大因此焊接性差，要求焊接工藝非常復(fù)雜，焊后必須通過(guò)調(diào)質(zhì)處理保證接頭性能成分特點(diǎn)：含碳量通常為0.25%~0.45%，S,P控制更為嚴(yán)格強(qiáng)化機(jī)制：

合金元素的作用： 淬透性和抗回火作用

馬氏體的強(qiáng)度和硬度主要還是取決于含碳量

典型鋼種：（1）40Cr

（2）35CrMo A和35CrMoVA

（3）30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA

二、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析

（一）焊縫中的熱裂紋

中碳調(diào)質(zhì)鋼含碳量及合金元素含量都較高，因此液-固相區(qū)間大，偏析也更嚴(yán)重，具有較大的熱裂紋傾向。

（二）冷裂紋 中碳調(diào)質(zhì)鋼由于含碳量高，加入的合金元素多，淬硬傾向明顯；

由于M s點(diǎn)低，在低溫下形成的馬氏體一般難以產(chǎn)生自回火效應(yīng)，冷裂傾向嚴(yán)重。

（三）再熱裂紋

（四）熱影響區(qū)的性能變化

1、過(guò)熱區(qū)的脆化（1）中碳調(diào)質(zhì)鋼由于含碳量高，加入的合金元素多，有相當(dāng)大的淬硬性，因而在焊接過(guò)熱區(qū)內(nèi)容易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體，冷卻速度越大，生成的高碳馬氏體越多，脆化傾向越嚴(yán)重。（2）即使大線能量也難以避免高碳M出現(xiàn)，反而會(huì)使M更粗大，更脆。（3）一般采用小線能量，同時(shí)預(yù)熱、緩冷和后熱措施改善過(guò)熱區(qū)性能。

2、熱影響區(qū)軟化 焊后不能進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時(shí)，需要考慮熱影響區(qū)軟化問(wèn)題。調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度級(jí)別越高，軟化問(wèn)題越嚴(yán)重。軟化程度和軟化區(qū)的寬度與焊接線能量、焊接方法有很大關(guān)系。熱源越集中的焊接方法，對(duì)減小軟化越有利。

三、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)

（1）中碳調(diào)質(zhì)鋼一般在退火狀態(tài)下焊接，焊后通過(guò)整體調(diào)質(zhì)處理才能獲得性能滿足要求的均勻焊接接頭。(2)時(shí)必須在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行焊接時(shí)，熱影響區(qū)性能惡化往往難以解決。(3)焊前所處的狀態(tài)決定了焊接時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題的性質(zhì)和采取的工藝措施。

（一）退火狀態(tài)下焊接時(shí)的工藝特點(diǎn)在退火狀態(tài)下焊接，焊后再進(jìn)行整體調(diào)質(zhì)，這是一種比較合理的工藝方案。所要解決的問(wèn)題主要是焊接過(guò)程的裂紋問(wèn)題。1.焊接方法沒有限制，常用的焊接方法都可以采用。2.選擇焊接材料時(shí)，除了要求不產(chǎn)生冷、熱裂紋外，還要求焊縫金屬的調(diào)質(zhì)處理規(guī)范應(yīng)與母材的一致（等成分原則）。因此焊縫金屬的主要合金組成應(yīng)盡量與母材相似，對(duì)能引起焊縫熱裂傾向和促使金屬脆化的元素（C、Si、S、P等）加以嚴(yán)格控制。3.工藝參數(shù)的確定主要保證在調(diào)質(zhì)處理前不出現(xiàn)裂紋，接頭性能由焊后熱處理來(lái)保證。因此可以采用高的預(yù)熱溫度（200℃～350℃）和層間溫度。焊后來(lái)不及立即調(diào)質(zhì)處理時(shí)，必須進(jìn)行一次中間熱處理，即焊后在等于或高于預(yù)熱溫度下保持一段時(shí)間。

（二）調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接時(shí)的工藝特點(diǎn)

必須在調(diào)質(zhì)處理狀態(tài)下焊接時(shí)，出現(xiàn)的主要問(wèn)題是：裂紋；高碳馬氏體引起的硬化和脆化；高溫回火區(qū)軟化引起的強(qiáng)度下降。1.焊接工藝參數(shù)的確定主要從防止冷裂紋和避免軟化出發(fā)。2.為了消除過(guò)熱區(qū)的淬硬組織和防止延遲裂紋的產(chǎn)生，必須正確選擇預(yù)熱溫度，并應(yīng)焊后及時(shí)進(jìn)行回火處理。預(yù)熱溫度、層間溫度中間熱處理溫度和焊后熱處理溫度控制在比母材淬火后的回火溫度低50℃。3.為了減少熱影響區(qū)的軟化，焊接方法應(yīng)采用熱量集中、密度大的方法，而且焊接線能量越小越好。氣體保護(hù)焊較好特別是鎢極氬弧焊4.從防止冷裂出發(fā)，焊接材料通常選擇奧氏體的鉻鎳鋼焊條或鎳基焊條。※專用鋼焊接的特殊要求

一、珠光體耐熱鋼焊接的特殊要求

性能：具有較好的抗氧化性和熱強(qiáng)性，工作溫度可高達(dá)600℃，具有良好的抗硫和氫腐蝕的能力。成分：低碳，以Cr-Mo為基，含Cr量一般為0.5%～9%（提高淬透性），含Mo量一般為0.5%或1%（抗回火脆性，抗回火軟化）。還加入少量的V、W、Nb、Ti進(jìn)一步提高熱強(qiáng)性。典型鋼種：12CrMo、10Cr2Mo1、12Cr9Mo

1（一）珠光體耐熱鋼的主要焊接性問(wèn)題 主要問(wèn)題是熱影響區(qū)的脆化、冷裂紋、軟化以及焊后熱處理或高溫長(zhǎng)期使用中的再熱裂紋、回火脆化

（二）珠光體耐熱鋼的焊接工藝特點(diǎn)

珠光體耐熱鋼一般在正火＋回火或淬火＋回火狀態(tài)下焊接，焊后要進(jìn)行高溫回火處理。

1、常用焊接方法以手弧焊為主，氣電焊、埋弧焊和電渣焊等也經(jīng)常用。

2、選擇焊接材料要保證焊縫性能同母材匹配焊縫應(yīng)具有必要的熱強(qiáng)性，其成分力求與母材相近。為了防止焊縫有較大的熱裂傾向，焊縫含碳量比母材低一些。

3、正確選擇預(yù)熱溫度和焊后回火溫度要綜合考慮裂紋（冷熱）、熱影響區(qū)脆化和軟化問(wèn)題

二、低溫用鋼焊接的特殊要求

性能要求： 具有抗低溫脆化性能；保證在使用溫度下具有足夠的V型缺口夏比沖擊韌度；成分特點(diǎn)： 通過(guò)細(xì)化晶粒和合金化（加Ni)、提高純凈度來(lái)提高低溫韌性

常用低溫鋼類型： 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、低合金高強(qiáng)鋼、含Ni鋼（～9%Ni）。

（一）低溫鋼的焊接工藝特點(diǎn)

1、嚴(yán)格控制焊接線能量

2、正確選擇焊接材料由于對(duì)低溫條件的要求不同，故針對(duì)不同類型的低溫鋼選擇不同的焊接材料和不同的線能量。

三、低合金耐蝕鋼焊接的特殊要求

（一）耐大氣、海水腐蝕用鋼的焊接特點(diǎn)

這類鋼的合金特點(diǎn)主要以Cu、P為主，配合其它的合金元素如Mo、Si、Al、Nb、Ti、Zr等。典型鋼種：16MnCu、10MnPNbRe、10NiCuP等。

（二）耐硫和硫化物腐蝕用鋼的焊接特點(diǎn)1.鋼種

耐硫和硫化物腐蝕用鋼：5Cr-1/2Mo和9C r-Mo鋼；奧氏體不銹鋼及含Al鋼（可分為含鋁較低（<0.5%Al)的熱軋鋼，含Al1%左右的熱軋鋼；含Al2%～3%的正火鋼等）。2.焊接性

對(duì)于含Al鋼，第一類含Al低的耐蝕鋼，具有較好的焊接性，基本可按16Mn的要求進(jìn)行焊接；第二、三類含Al鋼由于含Al較高，焊接性很差，焊接接頭嚴(yán)重脆化，不宜用作焊接結(jié)構(gòu)。對(duì)于Cr-Mo鋼，同低合金耐熱鋼 第四章

※ 不銹鋼

耐熱鋼的 概念 類型和特性．分類（1）按用途分

1、不銹鋼

主要用于大氣環(huán)境及有侵蝕性化學(xué)介質(zhì)中使用，工作溫度一般不超高500oC，要求耐蝕，對(duì)強(qiáng)度要求不高應(yīng)用最廣泛的有高Cr鋼（如1Cr13、2Cr13）和Cr-Ni鋼（如0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti）或超低碳Cr-Ni鋼（如00Cr25Ni2Mo、00Cr22Ni5MoN

2、抗氧化鋼

高溫下具有抗氧化能力，工作溫度可達(dá)900~1100oC，對(duì)高溫強(qiáng)度要求不高。常用的有高Cr鋼（如1Cr17、1Cr25Si2）和Cr-Ni鋼（如2Cr25Ni20、2Cr25Ni20Si2）

3、熱強(qiáng)鋼 高溫下既要求有抗氧化能力，又要求有高溫強(qiáng)度，工作溫度可達(dá)600~800oC。廣泛應(yīng)用的有Cr-Ni鋼（如1Cr18Ni9Ti、1Cr16Ni25Mo2、4Cr25Ni20、4 Cr25Ni34等）；以Cr12為基的多元合金化高Cr鋼（如1Cr12MoWV）.（2）按組織分類

1、奧氏體鋼

以高Cr-Ni鋼最為典型。其中以1Cr18Ni9Ti為代表的系列簡(jiǎn)稱18-8鋼，；其中以25Cr-Ni20鋼為代表的系列簡(jiǎn)稱25-20鋼，;還有25-35系列，如0Cr21Ni32、4Cr25Ni35、4Cr25Ni35Nb等。

2、鐵素體鋼

含鉻為17%～30%的高鉻鋼。主要用作耐熱鋼，也可用作耐蝕鋼，如1Cr171Cr25Si2。

3、馬氏體鋼

Cr13系列最為典型，如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni12。以Cr12為基的1Cr12MoWV。

4、沉淀硬化鋼

為通過(guò)時(shí)效強(qiáng)化處理以析出硬化相的高強(qiáng)鋼，主要用做高強(qiáng)不銹鋼。最典型的有馬氏體沉淀硬化鋼，如0Cr17Ni4Cu4Nb，簡(jiǎn)稱17-7PH；半奧氏體+馬氏體沉淀硬化鋼，如0Cr17Ni7Al，簡(jiǎn)稱17-7PH。

5、鐵素體-奧氏體雙相鋼

鋼中鐵素體占60%～40%，奧氏體占40%～60%。具有極其優(yōu)異的抗腐蝕性能。最典型的有18-5型、22-5型、25-5等

三、不銹鋼及耐熱鋼的特性

（一）不銹鋼的耐蝕性能

不銹鋼的耐蝕性能的產(chǎn)生基于表面的鈍化作用，在不同條件下可產(chǎn)生如下不同的腐蝕形式：

1、均勻腐蝕

2、點(diǎn)蝕

3、縫隙腐蝕

4、晶間腐蝕

在晶粒邊界發(fā)生的有選擇性的腐蝕現(xiàn)象。晶間腐蝕與晶界貧“鉻”現(xiàn)象有關(guān)。對(duì)于18-8鋼，固溶處理后再經(jīng)450～850℃加熱（敏化加熱），Cr23C6或（FeCr)23C6（常寫成M23C6）會(huì)沿晶界沉淀出，以至使晶界邊界層的固溶含Cr量低于12%，即出現(xiàn)所謂的貧鉻，在腐蝕介質(zhì)中將會(huì)發(fā)生腐蝕。對(duì)于鐵素體鋼，由于碳在鐵素體中擴(kuò)散速度快，故快冷時(shí)就易析出M23C6，再次加熱時(shí)就倒易使碳化物溶解，消除貧鉻層。若鋼中含碳量低于其溶解度，C≤0.015%～0.03%(超低碳),就不至于有Cr23C6析出,因而不會(huì)產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象.如鋼中含有能形成穩(wěn)定碳化物的元素Nb或Ti,并經(jīng)穩(wěn)定化處理(加熱850℃×2h空冷),使之優(yōu)先形成Nb或TiC,則不會(huì)再成Cr23C6,也不會(huì)產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象.其它雜質(zhì)的晶界偏析也易造成晶界（間）腐蝕.4。應(yīng)力腐蝕（SCC)

（二）耐熱鋼的高溫性能

1、抗氧化性

2、熱強(qiáng)性

3、高溫脆化

※奧氏體鋼

一、奧氏體鋼焊接性

（一）接頭耐蝕性

1、晶間腐蝕有代表性的18-8鋼焊接接頭，有三個(gè)部位出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象，包括焊縫區(qū)腐蝕、敏化區(qū)腐蝕、熔合區(qū)腐蝕。（1）焊縫區(qū)晶間腐蝕 防止焊縫區(qū)晶間腐蝕，采取措施有：①通過(guò)焊接材料，使焊縫金屬或者成為超低碳情況，或含有足夠的穩(wěn)定化元素Nb，一般希望Nb≥8%或Nb≈1%； ②調(diào)整焊縫成分以獲得一定的鐵素體(δ)相。焊縫中δ相的作用：一是可以打亂單一γ相柱狀晶的方向性，不致形成連續(xù)貧鉻層；二是δ相富Cr，有良好的供Cr條件，可減少γ晶粒形成貧鉻層。常希望焊縫中存在4%～12%的δ相。（2）HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕①HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕，指焊接熱影響區(qū)中加熱峰值溫度處于敏化加熱區(qū)間的部位所發(fā)生的晶間腐蝕② 只有普通18-8鋼才會(huì)有敏化區(qū)存在，含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳的18-8鋼，不易有敏化區(qū)出現(xiàn)。防止18-8鋼敏化區(qū)腐蝕，在焊接工藝上應(yīng)采取快速過(guò)程，以減少處于敏化加熱去區(qū)間。（3）熔合區(qū)刀口腐蝕

在熔合區(qū)產(chǎn)生的晶間腐蝕，有如刀削切口形式，故稱為“刀口腐蝕”。刀口腐蝕只發(fā)生在含Nb或含Ti的18-8Nb或18-8Ti鋼的熔合區(qū)。其實(shí)質(zhì)是因M23C6沉淀而形成貧鉻層。18-8Ti在焊接時(shí)熔合區(qū)高溫過(guò)熱，大部分TiC溶解，冷卻時(shí)，碳在晶界附近成為過(guò)飽和狀態(tài)，再經(jīng)過(guò)450～850℃中溫加熱，在晶界將發(fā)生M23C6沉淀而形成晶界貧鉻。越靠近熔合線，貧鉻越嚴(yán)重，因此形成“刀口腐蝕”。

2、應(yīng)力腐蝕開裂SCC:

3、點(diǎn)蝕不銹鋼的點(diǎn)蝕較難控制

二、奧氏體鋼焊接接頭熱裂紋

奧氏體鋼焊接時(shí)，在焊縫及近縫區(qū)都有可能產(chǎn)生熱裂紋。最常見的是凝固裂紋，在近縫區(qū)的熱裂紋是液化裂紋。

奧氏體鋼焊接熱裂紋的基本原因

1、奧氏體鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小和線脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻條件下，接頭在冷卻過(guò)程中可形成較大的拉應(yīng)力。

2、奧氏體鋼易于聯(lián)生結(jié)晶形成方向性強(qiáng)的柱狀晶的焊縫組織，有利于有害雜質(zhì)偏析，而促使形成晶間液膜。

3、奧氏體鋼及焊縫的合金組成復(fù)雜，不僅S、P、Sn、Sb之類會(huì)形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限（如Si、Nb），也可能形成易溶共晶。

（二）熱裂紋的防止措施

1．凝固模式

凝固裂紋最易產(chǎn)生于單相奧氏體（γ）組織焊縫中，如果為γ+δ雙相組織，則不易產(chǎn)生凝固裂紋。凝固裂紋與凝固模式有直接關(guān)系。凝固模式首先指以何種初生相（γ或δ）開始結(jié)晶進(jìn)行凝固過(guò)程，其次是指以何種相完成凝固過(guò)程。影響熱裂傾向的關(guān)鍵是決定凝固模式的Creq/Nieq比值。18-8系列的奧氏體鋼，因Creq/Nieq處于1.5～2.0之間,一般不會(huì)輕易產(chǎn)生熱裂紋;而25-20系列奧氏體鋼,因Creq/Nieq＜1.5含鎳量越高,其比值越小，以具有明顯的熱裂傾向。

2.化學(xué)成分

碳化物和硼化物可以同δ相一樣使γ晶粒細(xì)化，而減小雜質(zhì)的偏聚。提高含硼量，易溶共晶數(shù)量增多，反而細(xì)化了一次結(jié)晶組織而產(chǎn)生愈合作用，可降低熱裂傾向。調(diào)整化學(xué)成分是控制熱裂紋的重要手段。在單相奧氏體鋼中，可以用Mn進(jìn)行合金化。

3.焊接工藝的影響

為避免焊縫組織粗大和過(guò)熱區(qū)晶粒粗化，以至增大偏析程度，應(yīng)盡量采用小的焊接線能量，而且不預(yù)熱，并降低層間溫度。※簡(jiǎn)答：為什么奧氏體鋼關(guān)注Cr Ni含量？ 因?yàn)镃r Ni得含量對(duì)奧氏體鋼焊接接頭的耐蝕性，熱裂紋及焊縫的脆化都有重要的影響。從接頭耐蝕性的角度看：（1）“貧Cr ”是奧氏體焊接接頭產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因。（2）在氯化物介質(zhì)中，提高Ni可以提高抗應(yīng)力腐蝕開裂性能。（3）采用較母材更高Cr ,Mo含量的超合金化焊接材料；提高Ni含量都有利于減少微觀偏析，提高奧氏體鋼焊接接頭抗點(diǎn)蝕性能。從接頭的熱裂紋角度看：鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量之比Creq/Nieq，是影響熱裂紋傾向的關(guān)鍵，比值大于1.5不易產(chǎn)生熱烈，小雨1.5熱裂傾向比較大，所以提高Ni當(dāng)量熱裂紋傾向增大，而提高Cr當(dāng)量對(duì)熱裂紋傾向不發(fā)生明顯影響。從焊縫的脆化角度看：(1)為了滿足低溫韌性的要求，Cr是鐵素體化元素之一。(2)在穩(wěn)定的奧氏體鋼焊縫中，可提高奧氏體化元素Cr Ni，克服σ相脆化: ※部分概念：

1．鉻當(dāng)量：在不銹鋼成分與組織間關(guān)系的圖中各形成鐵素體的元素，按其作用的程度折算成Cr元素（以Cr的作用系數(shù)為1）的總和，即稱為Cr當(dāng)量。2．鎳當(dāng)量：不銹鋼成分與組織間關(guān)系的圖中各形成奧氏體的元素按其作用的程度，折算成Ni元素（以Ni的作用系數(shù)為1）的總和，即稱為Ni當(dāng)量。3.4750 C脆化: 高鉻鐵素體不銹鋼在400~540度范圍內(nèi)長(zhǎng)期加熱會(huì)出現(xiàn)這種脆性，由于其最敏感的溫度在475度附近，故稱475度脆性，此時(shí)鋼的強(qiáng)度、硬度增加，而塑性、韌性明顯下降。4.凝固模式： 凝固模式首先指以何種初生相（γ或δ）開始結(jié)晶進(jìn)行凝固過(guò)程，其次是指以何種相完成凝固過(guò)程。四種凝固模式：以δ相完成凝固過(guò)程，凝固模式以F表示；初生相為δ，然后依次發(fā)生包晶反應(yīng)和共晶反應(yīng)，凝固模式以FA表示；初生相為γ，然后依次發(fā)生包晶反應(yīng)和共晶反應(yīng)，凝固模式以AF表示；初生相為γ，直到凝固結(jié)束不再發(fā)生變化，用A表示凝固模式。5.應(yīng)力腐蝕裂紋：在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下，在低于材料屈服點(diǎn)和微弱的腐蝕介質(zhì)中發(fā)生的開裂形式6.σ相脆化: σ相是一種脆硬而無(wú)磁性的金屬間化合物相，具有變成分和復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。25-20鋼焊縫在800～875℃加熱時(shí)，γ向σ轉(zhuǎn)變非常激烈。在穩(wěn)定的奧氏體鋼焊縫中，可提高奧氏體化元素鎳和氮，克服σ脆化。7．熱強(qiáng)性：指在高溫下長(zhǎng)時(shí)工作時(shí)對(duì)斷裂的抗力（持久強(qiáng)度），或在高溫下長(zhǎng)時(shí)工作時(shí)抗塑性變形的能力（蠕變抗力）

鐵素體不銹鋼 馬氏體不銹鋼

第三篇：材料焊接性

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《材料焊接性》（專科）學(xué)案

第一章 緒論

二、本章習(xí)題

1.根據(jù)本章所述內(nèi)容，舉例說(shuō)明低合金鋼焊接在工程結(jié)構(gòu)中的重要作用。

2.先進(jìn)材料的發(fā)展和應(yīng)用在工程中越來(lái)越受到人們的重視，簡(jiǎn)述先進(jìn)材料（如陶瓷、金屬間化合物和復(fù)合材料等）和金屬材料相比，在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用有什么不同？

第2章 材料焊接性及其試驗(yàn)方法

1.了解焊接性的基本概念。什么是工藝焊接性？影響工藝焊接性的主要因素有哪些？

焊接性，是指金屬材料在采用一定的焊接工藝包括焊接方法、焊接材料、焊接規(guī)范及焊接結(jié)構(gòu)形式等條件下，獲得優(yōu)良焊接接頭的難易程度。

工藝焊接性是指在一定焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)、無(wú)缺陷的焊接接頭的能力。

影響因素：材料因素、工藝因素、結(jié)構(gòu)因素、使用條件。2.什么是熱焊接性和冶金焊接性，各涉及到焊接中的什么問(wèn)題？

冶金焊接性指在熔焊高溫下的熔池金屬與氣象熔渣等相互之間繁盛化學(xué)冶金反映所引起的焊接變化

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3.舉例說(shuō)明有時(shí)工藝焊接性好的金屬材料使用焊接性不一定好。

工藝焊接性是指影響焊接操作的焊接性能，如電弧的穩(wěn)定性、焊縫的成形性、脫渣性、飛濺大小及發(fā)塵量等。而使用焊接性則是指焊件需滿足的使用要求，如接頭的力學(xué)性能、物理性能及化學(xué)性能要求。

有時(shí)，工藝焊接性好的材料如果焊接材料選擇不當(dāng)，其使用性能就不一定好：例如不銹鋼焊接，若使用普通結(jié)構(gòu)鋼焊條焊接，其工藝焊接性很好，即焊接過(guò)程很順利，但是，焊縫不耐腐蝕，就不能滿足不銹鋼焊件的使用要求，因此焊接接頭是不合格的。

金屬材料使用性能主要指力學(xué)性能，即金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的各種特性，如彈性、塑性、韌性、強(qiáng)度、硬度等。

比如低碳鋼焊接性好，但其強(qiáng)度、硬度卻沒有高碳鋼好| 第3章 低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接

1.分析熱軋鋼和正火鋼的強(qiáng)化方式及主強(qiáng)化元素有什么不同。二者的焊接性有何差異，在制定焊接工藝時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題。

熱軋鋼的強(qiáng)化方式有：（1）固溶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Mn，Si。（2）細(xì)晶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V。（3）沉淀強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V.；正火鋼的強(qiáng)化方式：（1）固溶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：強(qiáng)的合金元素（2）細(xì)晶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：熱軋鋼含有少量的合金元素，碳當(dāng)量較低冷裂紋傾向不大，正火鋼含有合金元素較多，淬硬性有所增加，碳當(dāng)量低冷裂紋傾向不大。熱軋鋼被加熱到1200℃以上的熱影響區(qū)可能產(chǎn)生粗晶脆化，韌性明顯降低，而是、正火鋼在該條件粗晶區(qū)的析出相基本固溶，抑制A長(zhǎng)大及組織細(xì)化作用被削弱，粗晶區(qū)易出現(xiàn)粗大晶粒及上貝、M-A等導(dǎo)致韌性下降和時(shí)敏感性增大。制定焊接工藝時(shí)根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)、板厚、使用性能要求及生產(chǎn)條件選擇焊接

2.分析16Mn的焊接性特點(diǎn)，給出相應(yīng)的焊接材料及焊接工藝要求。

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可靠措施

3.16Mn與15MnTi的焊接性有何差異？16Mn的焊接工藝是否適用于15MnTi的焊接，為什么？

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第4章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接

1.不銹鋼焊接時(shí)，為什么要控制焊縫中的含碳量？如何控制焊縫中的含碳量？

或

2.為什么18-8奧氏體不銹鋼焊縫中要求含有一定數(shù)量的鐵素體組織？通過(guò)什么途徑控制焊縫中的鐵素體含量？

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18-8型奧氏體不銹鋼中，具有一定數(shù)量的鐵素體組織，可以增加鋼材的抗熱裂紋及耐晶間腐蝕的能力。（1）鐵素體對(duì)熱裂紋的影響1）鐵素體可以細(xì)化奧氏體組織，并在一定程度上打亂樹枝晶的方向性，見圖4。如果焊縫是單相組織，奧氏體柱狀晶很粗大，易熔共晶物集中在較少的晶界上，形成較厚的晶間偏析夾層，焊后冷卻過(guò)程中在拉應(yīng)力的作用下很容易沿晶界被拉裂，形成熱裂紋。若在組織中加入了少量鐵素體后，會(huì)使柱狀晶變細(xì)，晶界增多。同樣數(shù)量的易熔共晶物被分割，將不連續(xù)地分散在各個(gè)晶界上，從而降低熱裂紋傾向。2）鐵素體能比奧氏體溶解更多的有害雜質(zhì)如S、P等。（2）鐵素體對(duì)晶間腐蝕的影響 雙相組織對(duì)防止晶間腐蝕的有利作用，見圖5。單相組織的焊縫由于柱狀晶發(fā)展較快，晶間夾層厚而連續(xù)，析出碳化物后，貧鉻區(qū)貫穿于晶粒之間，構(gòu)成侵蝕性介質(zhì)的腐蝕通道。

3.18-8不銹鋼焊接接頭區(qū)域在哪些部位可能產(chǎn)生晶間腐蝕，是由于什么原因造成的？如何防止？

第5章 鑄鐵的焊接

1.鋁及其合金是如何分類的，各以何種途徑強(qiáng)化？鋁合金焊接時(shí)存在什么問(wèn)題，在焊接性方面有何特點(diǎn)（哪些焊接性好，哪些焊接性差）？

2.為什么Al-Mg合金及Al-Li合金焊接時(shí)易形成氣孔？鋁及其合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的原因是

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什么，如何防止氣孔？分析為什么純鋁焊接易出現(xiàn)分散小氣孔，而Al-Mg合金焊接則易出現(xiàn)集中大氣孔？

3.純鋁及不同類型的鋁合金焊接應(yīng)選用什么成分的焊絲比較合理？ 純鋁可以焊接，但它的以下特點(diǎn)是焊接中不可忽視的： 1，熔點(diǎn)低(660度)。

2，它的銀白色光澤從室溫至熔化都不會(huì)有明顯變化。3，高溫時(shí)它的強(qiáng)度幾乎完全喪失，客易塌陷，4，它的表面氧化膜不能以化學(xué)方法清除，只能從機(jī)械方式清除，或以物理方式溶觪掉。5，清理過(guò)的表面又會(huì)很快形成一層新的氧化膜

焊接時(shí)采取必不可少的對(duì)癥下藥方式 鋁合金焊接時(shí)選用的焊絲：

第6章 鋁及其合金的焊接

1.工業(yè)上常用的鑄鐵有哪幾種？簡(jiǎn)述碳在每種鑄鐵中的存在形式和石墨形態(tài)有何不同，對(duì)

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力學(xué)性能各有什么影響？

一、按斷口分為：

1、灰口鑄鐵：HT150、HT200、HT250、HT300、HT350.2、白口鑄鐵：

二、按石墨形態(tài)分為：

1、片狀石墨鑄鐵：

2、球墨鑄鐵：QT350-

18、QT400-

15、QT450-

12、QT500-

8、QT600~800-8~2。

3、蠕墨鑄鐵：

三、按使用功能分為：

1、一般用途鑄鐵

2、耐磨鑄鐵：白口鑄鐵、高（中、低）鉻鑄鐵及其它合金鑄鐵。

3、耐腐蝕鑄鐵：

4、耐高溫鑄鐵：

1、根據(jù)碳的存在形式不同分：（1）白口鑄鐵碳主要以滲碳體形式存在，其斷口呈銀白色，所以稱為白口鑄鐵。這類鑄鐵的性能既硬又脆，很難進(jìn)行切削加工，所以很少直接用來(lái)制造機(jī)器零件。（2）灰鑄鐵碳大部分或全部以石墨形式存在，其斷口呈暗灰色，故稱灰鑄鐵。它是目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種鑄鐵。（3）麻口鑄鐵碳大部分以滲碳體形式存在，少部分以石墨形式存在，斷口呈灰白色。這種鑄鐵有較大的脆性，工業(yè)上很多好使用。

2、根據(jù)石墨幾何形狀不同分：

（1）灰鑄鐵石墨以片狀存在于鑄鐵中。（2）可鍛鑄鐵石墨以團(tuán)絮狀存在于鑄鐵中。（3）球墨鑄鐵石墨以球狀存在于鑄鐵中。（4）蠕墨鑄鐵石墨以蠕蟲狀存在鑄鐵中。

2.分析影響鑄鐵型焊縫組織的主要因素有哪些？

① 與焊縫基體組織有關(guān)，焊縫中滲碳體越多，焊縫中出現(xiàn)裂紋數(shù)量越多。當(dāng)焊縫基體全為珠光體與鐵素體組成，而石墨化過(guò)程又進(jìn)行得較充分時(shí)，由于石墨化過(guò)程伴隨有體積膨脹過(guò)程，可以松弛部分焊接應(yīng)力，有利于改善焊縫的抗裂性。② 與焊縫石墨形狀有關(guān)

粗而長(zhǎng)的片狀石墨容易引起應(yīng)力集中，會(huì)減小抗裂性。石墨以細(xì)片狀存在時(shí)，可改善抗裂性。

石墨以團(tuán)絮狀存在時(shí)，焊縫具有較好的抗裂性能。③ 與焊補(bǔ)處剛度與焊補(bǔ)體積的大小及焊縫長(zhǎng)短有關(guān)

焊補(bǔ)處剛度大，焊補(bǔ)體積大，焊縫越長(zhǎng)都將增大應(yīng)力狀態(tài)，促使裂紋產(chǎn)生。3.分析灰鑄鐵電弧焊焊接接頭形成白口與淬硬組織的區(qū)域特點(diǎn)、原因及危害。

灰鑄鐵在化學(xué)成分上的特點(diǎn)是碳高及S、P雜質(zhì)高，這就增大了焊接接頭對(duì)冷卻速度變化的敏感性及冷熱裂紋的敏感性。在力學(xué)性能上的特點(diǎn)是強(qiáng)度低，基本無(wú)塑性。焊接過(guò)程具有冷速快及焊件受熱不均勻而形成焊接應(yīng)力較大的特殊性。這些因素導(dǎo)致焊接性不良。主要問(wèn)題兩方面：一方面是焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織。另一方面焊接接頭易出現(xiàn)裂紋。

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(一)焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織P103，以含碳為3%，含硅2.5%的常用灰鑄鐵為例，分析電弧焊焊后在焊接接頭上組織變化的規(guī)律。1.焊縫區(qū)當(dāng)焊縫成分與灰鑄鐵鑄件成分相同時(shí)，則在一般電弧焊情況下，由于焊縫冷卻速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鑄件在砂型中的冷卻速度，焊縫主要為共晶滲碳體+二次滲碳鐵+珠光體，即焊縫基本為白口鑄鐵組織。防止措施：焊縫為鑄鐵①采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧﹣?lái)減慢焊逢的冷卻速度。如：增大線能量。②調(diào)整焊縫化學(xué)成分來(lái)增強(qiáng)焊縫的石墨化能力。異質(zhì)焊縫：若采用低碳鋼焊條進(jìn)行焊接，常用鑄鐵含碳為3%左右，就是采用較小焊接電流，母材在第一層焊縫中所占百分比也將為1／3～1／4，其焊縫平均含碳量將為0.7%～1.0%,屬于高碳鋼（C＞0.6%）。這種高碳鋼焊縫在快冷卻后將出現(xiàn)很多脆硬的馬氏體。采用異質(zhì)金屬材料焊接時(shí)，必須要設(shè)法防止或減弱母材過(guò)渡到焊縫中的碳產(chǎn)生高硬度組織的有害作用。

2.半熔化區(qū)特點(diǎn)：該區(qū)被加熱到液相線與共晶轉(zhuǎn)變下限溫度之間，溫度范圍

1150～1250℃。該區(qū)處于液固狀態(tài)，一部分鑄鐵已熔化成為液體，其它未熔部分在高溫作用下已轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。

1）冷卻速度對(duì)半熔化區(qū)白口鑄鐵的影響V冷很快，液態(tài)鑄鐵在共晶轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間轉(zhuǎn)變成萊氏體，即共晶滲碳體加奧氏體。繼續(xù)冷卻則為C所飽和的奧氏體析出二次滲碳體。在共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。由于該區(qū)冷速很快，在共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，可出現(xiàn)奧氏體→馬氏體的過(guò)程，并產(chǎn)生少量殘余奧氏體。該區(qū)金相組織見 其左側(cè)為亞共晶白口鑄鐵，其中白色條狀物為滲碳體，黑色點(diǎn)、條狀物及較大的黑色物為奧氏體轉(zhuǎn)變后形成的珠光體。右側(cè)為奧氏體快冷轉(zhuǎn)變成的竹葉狀高碳馬氏體，白色為殘余奧氏體。還可看到一些未熔化的片狀石墨。當(dāng)半熔化區(qū)的液態(tài)金屬以很慢的冷卻速度冷卻時(shí)，其共晶轉(zhuǎn)變按穩(wěn)定相圖轉(zhuǎn)變。最后其室溫組織由石墨+鐵素體組織組成。當(dāng)該區(qū)液態(tài)鑄鐵的冷卻速度介于以上兩種冷卻速度之間時(shí)，隨著冷卻速度由快到慢，或?yàn)槁榭阼T鐵，或?yàn)橹楣怏w鑄鐵，或?yàn)橹楣怏w加鐵素體鑄鐵。影響半熔化區(qū)冷卻速度的因素有：焊接方法、預(yù)熱溫度、焊接熱輸入、鑄件厚度等因素。例：電渣焊時(shí)，渣池對(duì)灰鑄鐵焊接熱影響區(qū)先進(jìn)行預(yù)熱，而且電渣焊熔池體積大，焊接速度較慢，使焊接熱影響區(qū)冷卻緩慢，為防止半熔化區(qū)出現(xiàn)白口鑄鐵焊件預(yù)熱到650～700℃再行焊接的過(guò)程稱熱焊。這種熱焊工藝使焊接熔池與HAZ很緩慢地冷卻，從而為防止焊接接頭白口鑄鐵及高碳馬氏體的產(chǎn)生提供了很好的條件。研究灰鑄鐵試板焊件、熱輸入相同時(shí)，隨板厚的增加，半熔化區(qū)冷卻速度加快。白口淬硬傾向增大。

2）化學(xué)成分對(duì)半熔化區(qū)白口鑄鐵的影響鑄鐵焊接半熔化區(qū)的化學(xué)成分對(duì)其白口組織的形成同樣有重大影響。該區(qū)的化學(xué)成分不僅取決于鑄鐵本身的化學(xué)成分，而且焊逢的化學(xué)成分對(duì)該區(qū)也有重大影響。這是因?yàn)楹阜陞^(qū)與半熔化區(qū)緊密相連，且同時(shí)處于熔融的高溫狀態(tài)，為該兩區(qū)之間進(jìn)行元素?cái)U(kuò)散提供了非常有利的條件。某元素在兩區(qū)之間向哪個(gè)方向擴(kuò)散首先決定于該元素在兩區(qū)之間的含量梯度（含量變化）。元素總是從高含量區(qū)域向低含量區(qū)域擴(kuò)散，其含量梯度越大，越有利于擴(kuò)散的進(jìn)行。提高熔池金屬中促進(jìn)石墨化元素（C、Si、Ni等）的含量對(duì)消除或減弱半熔化區(qū)白口的形成是有利的。用低碳鋼焊條焊鑄鐵時(shí)，半熔化區(qū)的白口帶往往較寬。這是因?yàn)榘肴刍瘏^(qū)含C、Si量高于熔池，故半熔化區(qū)的C、Si反而向熔池?cái)U(kuò)散，使半熔化區(qū)C、Si有所下降，增大了該區(qū)形成較寬白口的傾向。

3.奧氏體區(qū)該區(qū)被加熱到共晶轉(zhuǎn)變下限溫度與共析轉(zhuǎn)變上限溫度之間。該區(qū)溫度范圍約為820～1150℃，此區(qū)無(wú)液相出現(xiàn)該區(qū)在共析溫度區(qū)間以上，其基體已奧氏體化，加熱溫度較高的部分（靠近半熔化區(qū)），由于石墨片中的碳較多地向周圍奧氏體擴(kuò)散，奧氏體中含碳量較高；加熱較低的部分，由于石墨片中的碳較少向周圍奧氏體擴(kuò)散，奧氏體中含碳量較低，隨后冷卻時(shí)，如果冷速較快，會(huì)從奧氏體中析出一些二次滲碳體，其析出量的多少與奧氏體中含碳量成直線關(guān)系。在共析轉(zhuǎn)變快時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織。冷卻更快時(shí)，會(huì)產(chǎn)

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生馬氏體，與殘余奧氏體。該區(qū)硬度比母材有一定提高。熔焊時(shí)，采用適當(dāng)工藝使該區(qū)緩冷，可使A直接析出石墨而避免二次滲碳體析出，同時(shí)防止馬氏體形成。

4.重結(jié)晶區(qū)窄，加熱溫度范圍780～820℃。由于電弧焊時(shí)該區(qū)加熱速度很快，只有母材中的部分原始組織可轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。在隨后冷卻過(guò)程中，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類組織。冷卻很快時(shí)也可能出現(xiàn)一些馬氏體。

第四篇：材料焊接性

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

第2章

焊接性及其試驗(yàn)評(píng)定

2.1焊接性及其影響因素 2.1.1焊接性概念

概念：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。工藝焊接性：結(jié)合性能，就是一定的材料在給定的焊接工藝條件下對(duì)形成焊接缺陷的敏感性。

使用焊接性：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的焊接接頭適應(yīng)使用要求的能力。2.1.2影響焊接性的因素 影響因素： 1)2)3)4)材料因素包括母材本身和使用的焊接材料 設(shè)計(jì)因素 焊接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

工藝因素 同一種母材，采用不同的焊接方法和設(shè)備，所表現(xiàn)的焊接性有很大的差別。服役環(huán)境 如工作溫度的高低/工作介質(zhì)種類/載荷性質(zhì)等

2.2焊接性試驗(yàn)的內(nèi)容 2.2.1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)抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力（3）焊接接頭抗脆性斷裂的能力（4）焊接接頭的使用性能

2.2.2評(píng)定焊接性的原則一是評(píng)定焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，為制訂合理的焊接工藝提供依據(jù)；二是評(píng)定焊接接頭能否滿足結(jié)構(gòu)的使用性能的要求。可比性、針對(duì)性、再現(xiàn)性、經(jīng)濟(jì)性

2.2.3實(shí)焊類評(píng)定焊接性試驗(yàn)包括焊接冷裂紋試驗(yàn)、焊接熱裂紋試驗(yàn)、消除應(yīng)力裂紋試驗(yàn)、層狀撕裂試驗(yàn)、應(yīng)力腐蝕裂紋試驗(yàn)

2.3焊接性的評(píng)定及試驗(yàn)方法 2.3.1焊接性的間接評(píng)定

（1）碳當(dāng)量法 把鋼中合金元素的含量相對(duì)于若干碳含量折算并疊加起來(lái)，作為粗略評(píng)定剛才冷裂紋傾向的參數(shù)指標(biāo)，即碳當(dāng)量。碳當(dāng)量的數(shù)值越大，被焊剛材的淬影傾向越大，焊接區(qū)越容易產(chǎn)生冷裂紋。

（2）焊接冷裂紋敏感指數(shù)法（3）熱裂紋敏感性指數(shù)法（4）消除應(yīng)力裂紋敏感性指數(shù)法（5）層狀撕裂敏感性指數(shù)法（6）焊接熱影響區(qū)最高硬度法 2.3.2焊接性的直接試驗(yàn)方法

（1）焊接冷裂紋試驗(yàn)方法（2）焊接熱裂紋試驗(yàn)方法（3）焊接再熱裂紋 裂紋試驗(yàn)方法（4）層狀撕裂試驗(yàn)方法

第3章

使用）

3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性（1）冷裂紋及影響因素 a.淬硬傾向與冷裂傾向的關(guān)系

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(qiáng)度級(jí)別的提高淬硬傾向逐漸增大。

正火鋼的強(qiáng)度級(jí)別較高，合金元素含量較多，高溫轉(zhuǎn)變區(qū)較穩(wěn)定，焊接冷卻下來(lái)很易得到貝氏體和馬氏體。因此，其冷裂紋傾向隨著強(qiáng)度級(jí)別的提高而增大。b.碳當(dāng)量與冷裂紋傾向的關(guān)系

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，一般情況下其裂紋傾向都不大。當(dāng)正火鋼碳當(dāng)量不超過(guò)0.5％時(shí)，淬硬傾向比熱軋鋼大，但不算嚴(yán)重，焊接性尚可。但對(duì)于厚板往往需要進(jìn)行預(yù)熱。當(dāng)

合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接

3.2熱軋及正火鋼的焊接（屈服強(qiáng)度為9MPa的低合金高強(qiáng)度鋼，一般在熱軋、正火或控軋控冷狀態(tài)下 1

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

碳當(dāng)量大于0.5％時(shí)鋼的淬硬傾向和冷裂傾向逐漸增加。防止措施：嚴(yán)格控制線能量、預(yù)熱和焊后熱處理等。c.熱影響區(qū)的最高硬度值與冷裂傾向關(guān)系

減低冷卻速度有利于減小熱影響區(qū)淬硬性和熱影響區(qū)最高硬度，可減小冷裂紋傾向（2）熱裂紋和消除應(yīng)力裂紋

焊縫中出現(xiàn)熱裂紋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)。

再熱裂紋一般產(chǎn)生在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)。裂紋沿熔合區(qū)方向在粗晶區(qū)的奧氏體晶界斷續(xù)發(fā)展，產(chǎn)生原因與雜質(zhì)元素在奧氏體晶界偏聚及碳化物析出“二次硬化”導(dǎo)致晶界脆化有關(guān)。（3）非調(diào)制鋼焊縫的組織和韌性

焊縫韌性取決于針狀鐵素(AF)和先共析鐵素體（PF）組織所占的比例。AF增多會(huì)改善韌性，但過(guò)多會(huì)急劇降低。Si是鐵素體形成元素，Mn是擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素。Mn和Si含量過(guò)高或過(guò)少都使韌性下降。（4）熱影響區(qū)脆化 a)b)粗晶區(qū)脆化 熱軋鋼焊接時(shí)焊接采用過(guò)大的線能量輸入，粗晶區(qū)將因晶粒長(zhǎng)大或出現(xiàn)魏氏組織等而使韌性降低；線能量過(guò)小：由于過(guò)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(shí)較明顯。熱應(yīng)變脆化 對(duì)于C-Mn系熱軋鋼及氮含量較高的剛，由于氮碳原子聚集在位錯(cuò)周圍，對(duì)位錯(cuò)造成釘軋?jiān)斐伞＃?）層狀撕裂

層狀撕裂主要發(fā)生在要求熔透的角接接頭和T形接頭的厚板結(jié)構(gòu)中。

3.2.3熱軋及正火鋼的焊接工藝

熱軋和正火鋼對(duì)焊接方法無(wú)特殊要求，常用的焊接方法如手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊和電渣焊都可選用。1)2)坡口加工、裝配及定位焊

坡口加工可采用機(jī)械加工，也可采用火焰切割或碳弧氣刨 焊接材料的選擇

選擇相應(yīng)強(qiáng)度級(jí)別的焊接材料 考慮熔合比和冷卻速度的影響

必須考慮焊后熱處理對(duì)焊縫力學(xué)性能的影響 3)焊接工藝參數(shù)的確定

焊接熱輸入 焊接線能量的確定主要取決于過(guò)熱區(qū)的脆化和冷裂兩個(gè)因素。因?yàn)楦黝愪摰拇嗷瘍A向和冷裂傾向不同，所以對(duì)線能量的要求也不同。

預(yù)熱和焊后熱處理 預(yù)熱和焊后熱處理的目的是防止裂紋和適當(dāng)?shù)馗纳坪附咏宇^性能。熱扎正火鋼一般焊后不需要熱處理 4)

焊接接頭的力學(xué)性能

3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接（wc≤0.18％）

低碳調(diào)質(zhì)鋼的抗拉強(qiáng)度一般為600-1300MPa，屬于熱處理鋼，具有較高的硬度，又有良好的韌性和塑形 分為高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)度耐磨鋼和高強(qiáng)度韌性鋼。3.3.2低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（1）焊縫強(qiáng)韌性匹配

低的屈強(qiáng)比有利于加工成形，高的屈強(qiáng)比使鋼材的潛力得以較大的發(fā)揮。（2）冷裂紋

低碳調(diào)質(zhì)鋼是通過(guò)加入提高 淬透性的合金元素，保證獲得強(qiáng)度高、塑性和韌性好的低碳馬氏體和部分下貝 2

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

氏體。

預(yù)熱溫度和t8/5對(duì)裂紋也有影響，如果馬氏體的冷卻轉(zhuǎn)變速度很快，得不到自馬氏體效果，冷裂紋傾向增加。

限制焊縫含氫量在超低氫水平對(duì)于防止低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接冷裂紋十分重要。（3）熱裂紋及消除應(yīng)力裂紋

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。對(duì)一些高Ni低Mn型低合金高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼（HY80），焊縫中的含Mn量可通過(guò)焊接材料加以調(diào)整，焊接熱裂紋是不會(huì)產(chǎn)生的。避免熱裂紋和液化裂紋的關(guān)鍵在于控制c和s的含量，保證高的Mn、S比。V對(duì)再熱裂紋影響最大，Mo次之。（4）熱影響區(qū)性能變化 調(diào)質(zhì)鋼熱影響區(qū)組織特征

焊接熱影響區(qū)的脆化（原因是奧氏體晶粒粗化，上貝氏體和M-A組元的形成）焊接熱影響區(qū)的軟化（母材的強(qiáng)化特性）強(qiáng)硬度降低。3.3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)（1）焊接方法和焊接材料的選擇

為消除裂紋和提高效率，一般采用MIG/MAG等自動(dòng)化方法

為保證熱影響區(qū)的強(qiáng)韌性——焊后調(diào)質(zhì)；限制焊接熱輸入要求。采用焊條電弧焊，CO2焊，Ar+CO2氣保焊低碳調(diào)質(zhì)鋼焊后—般不再進(jìn)行熱處理，要求焊縫金屬在焊接狀態(tài)具有與母材近似相等的力學(xué)性能。特殊情況(結(jié)構(gòu)剛度很大)，為避免裂紋可選擇比母材強(qiáng)度稍低些的焊接材料。（2）焊接參數(shù)的選擇 a)b)焊接線能量

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。預(yù)熱溫度和焊后熱處理

預(yù)熱的目的是希望降低馬氏體轉(zhuǎn)變的冷卻速度，通過(guò)馬氏體的自回火作用在提高抗裂能力。預(yù)熱溫度一般低于200℃。為了保證材料的性能，消除應(yīng)力退火的溫度應(yīng)比該鋼材調(diào)質(zhì)時(shí)的回火溫度低30℃左右。

（3）低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接接頭的力學(xué)性能

3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接（具有搞的比強(qiáng)度和高硬度）wc=0.25-0.5％ 3.4.2中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（1）焊縫中的熱裂紋

盡可能選用含碳量低以及含S、P雜質(zhì)少的焊接材料。在焊接工藝上應(yīng)注意填滿弧坑和保證良好的焊縫成形。（2）淬硬性和冷裂紋

母材含碳量越高，淬硬性越大，焊接冷裂紋傾向也越大。

降低焊接接頭的含氫量，除了采取焊前預(yù)熱外，焊后須及時(shí)進(jìn)行回火處理。（3）熱影響區(qū)脆化和軟化

無(wú)自回火作用在熱影響區(qū)產(chǎn)生大量脆硬的馬氏體組織，導(dǎo)致脆化。措施：采用小熱輸入，同時(shí)采取預(yù)熱，緩冷和后熱等措施。焊接熱源越集中，對(duì)減少軟化越有利。3.4.3中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)

（1）退火或正火狀態(tài)下焊接 焊后通過(guò)整體調(diào)質(zhì)處理獲得性能滿足要求的焊接接頭（2）調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

（3）焊接方法及焊接材料 焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊、埋弧焊

焊接材料應(yīng)采用低碳合金系，降低焊縫金屬的韌性、塑性和強(qiáng)度；提高焊縫金屬的抗裂性。采用可能小的焊接熱輸入，同時(shí)采取預(yù)熱和后熱措施。

3.5珠光體耐熱鋼的焊接（Cr-Mo以及Cr-Mo基多元合金剛為主）具有很好大的抗氧化性和熱強(qiáng)性 隨著Cr、Mn含量的增加，鋼的氧化性、高溫性能和抗硫化物腐蝕性能也都增加 合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2％，鋼的組織為珠光體+鐵素體，大于3％。為貝氏體+鐵素體 3.5.2珠光體耐熱鋼的焊接性分析（1）熱影響區(qū)硬化及冷裂紋

冷裂傾向隨剛材中Cr、Mo含量的提高而增大；

影響耐熱鋼焊接產(chǎn)生冷裂紋的因素有剛材的淬硬性、焊縫擴(kuò)散氫含量和接頭的拘束度；

可采用低氫焊條和控制焊接熱輸入在合適的范圍，加上適當(dāng)?shù)念A(yù)熱、后熱措施，來(lái)避免產(chǎn)生焊接冷裂紋。（2）消除應(yīng)力裂紋

再熱裂紋出現(xiàn)在焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)，與焊接工藝及焊接殘余應(yīng)力有關(guān)；

防止措施： 采用高溫塑形高于母材的焊接材料限指合金成分；將預(yù)熱溫度提高到250°，層間溫度控制在300°左右；采用小的熱輸入工藝；選擇合理的熱處理制度。（3）熱影響區(qū)回火脆性

Cr-Mn鋼產(chǎn)生回火脆化的主要原因是由于在回火脆化溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期加熱后，雜質(zhì)元素P、As、Sn和Sb等在晶界上偏析而引起的晶界脆化現(xiàn)象，此外與促進(jìn)回火脆化元素Mn和Si也有—定關(guān)系。因此，對(duì)基休金屬來(lái)說(shuō)，嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)元素的含量，同時(shí)降低Mn和Si含量是解決脆化的有效措施。3.5.3珠光體耐熱鋼的焊接工藝特點(diǎn) 1.常用焊接方法和焊接材料

焊接生產(chǎn)中最常用的兩種焊接方法是鎢極氬弧焊封底手工電弧焊蓋面和埋弧自動(dòng)焊。

焊接材料的選用原則：焊縫金屬的合金成分及使用溫度下的強(qiáng)度性能應(yīng)與母材相應(yīng)的指標(biāo)一致，或達(dá)到長(zhǎng)判決書條件提出的最低性能指標(biāo)。控制焊接材料的含水量 2.預(yù)熱及焊后熱處理

后熱去氫處理是防止冷裂紋的重要措施之一。

3.6低溫鋼的焊接（在低溫工作條件下具有足夠的強(qiáng)度塑性、和韌性，同時(shí)具有良好的加工性能）不想寫了p112

第4章

不銹鋼及耐熱鋼的焊接

4.1不銹鋼及耐熱鋼的分類及特性

不銹鋼是指耐空氣/水/酸/堿/鹽及其溶液和其他腐蝕介質(zhì)腐蝕的，具有高度化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼的總稱 廣義上泛指耐蝕鋼和耐熱鋼。

耐熱鋼是抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼的總稱。在高溫下具有較好的抗氧化性并具有一定強(qiáng)度的鋼種稱為抗氧化鋼；在高溫下有一定的抗氧化能力和較高強(qiáng)度的鋼種稱為熱強(qiáng)鋼。

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

按主要化學(xué)成分分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻錳氮不銹鋼（氮作為固溶強(qiáng)化元素）不銹鋼及耐熱鋼的特性 1)2)物理性能 和低碳鋼有很大的差異

耐蝕性能 主要腐蝕方式有均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕

晶間腐蝕與貧鉻現(xiàn)象有聯(lián)系 機(jī)理：過(guò)飽和固溶的碳向晶粒邊界擴(kuò)散，與Cr形成鉻的碳化物，在晶界析出，由于碳比鉻擴(kuò)散快得多，鉻來(lái)不及補(bǔ)充到晶界附近，以至于臨近晶界的Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于12％。

固溶強(qiáng)化可以改善晶間腐蝕。3)高溫性能 高溫性能 合金化問(wèn)題 高溫脆化問(wèn)題（475℃脆化和σ相脆化）、475℃脆化主要出現(xiàn)在Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)15％的鐵素體鋼中，在430℃-480℃之間長(zhǎng)期加熱并緩冷導(dǎo)致強(qiáng)度升高而韌性下降的現(xiàn)象。

σ相是Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約45％的FeCr金屬間化合物，無(wú)磁性，硬而脆。貧鉻下形成σ相，顯著降低韌性。

4.1.4Fe-Cr、Fe-Ni相圖及合金元素的影響 Cr是縮小奧氏體相區(qū)的元素，是強(qiáng)鐵素體形成元素 Ni是強(qiáng)奧氏體形成元素

C是強(qiáng)奧氏體化元素，會(huì)使奧氏體相區(qū)增大，而鐵素體相區(qū)減小 N是強(qiáng)奧氏體化元素，N在奧氏體不銹鋼中不易形成脆性析出相 鉬 Mo也是鐵素體形成元素 錳 Mn是奧氏體化元素

4.2奧氏體不銹鋼的焊接 4.2.2奧氏體不銹鋼焊接性分析 1奧氏體不銹鋼焊接接頭的耐蝕性

1)a)晶間腐蝕

晶間腐蝕

貧鉻理論 防止：通過(guò)焊接材料，使焊縫金屬或超低碳情況或含有足夠穩(wěn)定化元素Nb；調(diào)整焊縫成分以獲得一定量的鐵素體相。

b)c)2)a)b)c)生應(yīng)力腐蝕。

焊接應(yīng)力的作用 應(yīng)力腐蝕開裂是應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用的結(jié)果。退火消除殘余應(yīng)力可以防合金元素的作用 晶界上合金元素偏析引起合金晶間開裂是應(yīng)力腐蝕的主要因素之一。

引起應(yīng)力腐蝕開裂需具備三個(gè)條件：首先金屬在該環(huán)境具有高的引力腐蝕開裂的傾向；其次是由這種材質(zhì)組成的接觸或處于選擇性的腐蝕介質(zhì)中；最后是應(yīng)有高于一定水平的拉應(yīng)力。

3)點(diǎn)蝕

最容易產(chǎn)生的部位是焊縫中的不完全混合區(qū)；提高點(diǎn)蝕性能，一方面須減少CrMo的偏析，一方面采用較母材更高的CrMo含量的超合金化的材料。止應(yīng)力腐蝕開裂 熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕 指焊接熱影響區(qū)中加熱峰值溫度處于敏化加熱區(qū)間的部位 刀狀腐蝕 在熔合區(qū)產(chǎn)生的晶間腐蝕，有如刀削切口形式； 焊接時(shí)盡量減少過(guò)熱，加入稀 應(yīng)力腐蝕開裂 所發(fā)生的晶間腐蝕。焊接工藝上應(yīng)采取小熱輸入，快速焊過(guò)程，以減少處于敏化加熱的時(shí)間。土元素La、Ce 腐蝕介質(zhì)的影響 應(yīng)力腐蝕的特點(diǎn)是腐蝕介質(zhì)與材料組合上的選擇性，在此特定組合之外不會(huì)產(chǎn) 5

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

2熱裂紋

焊縫金屬凝固期間存在較大拉應(yīng)力是產(chǎn)生熱裂紋的必要條件。1)凝固模式

單純F或A模式凝固時(shí)，只有γ-γ或δ-δ界面，偏析液摸能夠潤(rùn)濕，會(huì)有熱裂傾向；

以FA模式形成δ相呈蠕蟲狀，防礙A枝晶支脈的發(fā)展，構(gòu)成理想的γ-δ界面，不會(huì)有熱裂傾向。以AFA模式凝固時(shí)，是通過(guò)包晶/共晶反應(yīng)面形成γ+δ，不足以形成理想的γ-δ界面，還會(huì)有一定的熱裂傾向。

影響熱烈傾向的關(guān)鍵是決定凝固模式的Cr/Ni值。2)化學(xué)成分

凡是溶解度小而能偏析形成易熔共晶的成分，都可能引起熱裂紋的產(chǎn)生。凡可無(wú)限固溶的成分或溶解度大的成分都不會(huì)引起熱裂紋凡促使出現(xiàn)A或AF模式的元素，該元素會(huì)增加焊縫的熱烈傾向。3)焊接工藝的影響

小的E為避免焊縫枝晶粗大和過(guò)熱區(qū)晶粒粗化；不預(yù)熱降低層間溫度；焊接速度不要過(guò)大，適當(dāng)降低焊接電流 3析出現(xiàn)象

б相的析出使材料的韌性降低，硬度增加 4低溫脆化

4.2.3奧氏體不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)（1）焊接材料選擇 堅(jiān)持適用性原則

根據(jù)焊接材料的具體化學(xué)成分確定是否適用，并通過(guò)工藝評(píng)定加以驗(yàn)收 考慮母材的稀釋作用 采用同質(zhì)的焊接材料

不僅要重視焊接金屬合金系統(tǒng)，而且注意具體合金元素在合金系統(tǒng)的作用（2）焊接工藝要點(diǎn) 合理選擇最適當(dāng)?shù)暮附臃椒?/p>

必須控制焊接參數(shù)，避免接頭產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象 接頭設(shè)計(jì)要合理

盡可能控制焊接工藝穩(wěn)定以保證焊縫金屬成分穩(wěn)定 控制焊縫成形 防止工件表面的污染

4.3鐵素體及馬氏體不銹鋼的焊接

4.3.1鐵素體不銹鋼焊接性分析 焊接接頭的晶間腐蝕、焊接接頭的脆化（高溫脆化、σ相脆化、4750C脆化）

4.3.2鐵素體不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)（1）焊接方法

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

可采用焊條電弧焊、藥芯焊絲電弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、鎢極氬弧焊和埋弧焊，以控制熱輸入為目的，抑制焊接區(qū)的鐵素體晶粒的過(guò)分長(zhǎng)大。（2）焊接材料的選擇

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(shí)進(jìn)行合理的合金化。

異質(zhì)焊縫：焊縫具有良好的塑性，但不能防止熱影響區(qū)的晶粒長(zhǎng)大和焊縫形成馬氏體組織。

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（787～843℃），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。（3）低溫預(yù)熱及焊后熱處理

預(yù)熱溫度一般控制在100-200℃，隨母材含鉻量的增加可適當(dāng)提高預(yù)熱溫度。

4.3.3馬氏體不銹鋼焊接性分析（Fe-Cr-C三元合金）具有較高的強(qiáng)度和硬度，但耐蝕性和焊接性較差（1）焊接接頭的冷裂紋（2）焊接接頭的硬化現(xiàn)象

4.3.4馬氏體不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)（1）焊接材料的選擇

最好采用同質(zhì)填充金屬來(lái)焊接馬氏體鋼，添加少量的Ti、Al等細(xì)化晶粒。（2）焊前預(yù)熱和焊后熱處理

預(yù)熱溫度不宜過(guò)高，否則會(huì)使奧氏體晶粒粗大，強(qiáng)度塑性下降。

焊后熱處理的目的是降低焊縫和熱影響區(qū)硬度，改善其塑性和韌性，同時(shí)減少焊接殘余應(yīng)力。必須嚴(yán)格控制焊件的穩(wěn)定。

4.4奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的焊接

4.4.3奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的焊接性分析 最大特點(diǎn)是焊接熱循環(huán)對(duì)焊接接頭組織的影響。（1）冶金特性 焊縫金屬組織的轉(zhuǎn)變 焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變

（2）焊接接頭的析出現(xiàn)象 包括 鉻的氮化物 二次奧氏體 及金屬間相的析出 4.4.4奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的焊接工藝特點(diǎn)（1）焊接方法

除電渣焊外，基本上所有的熔焊方法都可以用來(lái)焊奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼（2）焊接材料

采用奧氏體相占比例大的焊接材料，來(lái)提高焊接金屬中奧氏體相的比例。（3）焊接工藝措施

控制熱輸入；焊接時(shí)，焊縫和熱影響區(qū)的冷卻時(shí)間t12/8不能太短；根據(jù)板厚選擇合適的冷卻速度 多層多道焊；后續(xù)焊道對(duì)前層焊道有熱處理作用，鐵素體進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成奧氏體 焊接順序及工藝焊縫

奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼綜合了奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的韌性，強(qiáng)度及優(yōu)良的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。與純奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼焊后具有較低的熱裂傾向；與純鐵素體不銹鋼相比，焊后具有較低的脆化傾向，且焊接熱影響區(qū)粗化程度也較低，因而具有良好的焊接性。

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

第5章

有色金屬的焊接

5.1鋁及鋁合金的焊接

鋁及鋁合金具有密度小，比強(qiáng)度高和良好的耐蝕性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，以及在低溫下能保持良好的力學(xué)性能等特點(diǎn)

5.1.2鋁及鋁合金的焊接性（1）焊縫中的氣孔

氫是熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。來(lái)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。防止焊接氣孔的途徑 1)2)減少氫的來(lái)源 焊接材料嚴(yán)格限指含水量，干燥處理，焊前清理十分重要。正反面全面保護(hù)，配以坡口刮削時(shí)有效防止氣孔的措施

控制焊接參數(shù)

時(shí)對(duì)熔池高溫存在時(shí)間的影響，即對(duì)氫融入世界和氫析出時(shí)間的影響時(shí)間增長(zhǎng)。2焊接熱裂紋

鋁及鋁合金焊接時(shí)，常見的熱裂紋主要是焊縫金屬的凝固裂紋和近縫區(qū)的液化裂紋。

原因：屬于共晶型合金；鋁合金中有較多的低熔點(diǎn)共晶；鋁合金線膨脹系數(shù)大，因而焊縫凝固時(shí)收縮應(yīng)力大。防止途徑: 1)2)3)合金系的影響

控制適量的易溶共晶并縮小結(jié)晶溫度區(qū)間

焊絲成分的影響

絲，裂紋傾向大，焊接時(shí)宜改用其他合金組成的焊絲，一般采用標(biāo)準(zhǔn)的A1-5％Si焊絲、A1-5％Mg焊絲，具有較好的抗裂效果。

焊接參數(shù)的影響

增大焊接速度和焊接電流，都促使增大裂紋傾向。3焊接接頭的“等強(qiáng)性”

非時(shí)效強(qiáng)化鋁臺(tái)金熱影響區(qū)的軟化 時(shí)效強(qiáng)化鋁合金熱影響區(qū)的軟化 4焊接接頭的耐蝕性

為了改善焊接接頭的耐蝕性，目前主要采取以下措施： 改善接頭組織成分的不均勻性 消除焊接應(yīng)力 采取保護(hù)措施

5.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝

焊接方法：氬弧焊、等離子弧焊、電阻焊和電子束焊等 焊接材料：同質(zhì)焊絲 異質(zhì)焊絲 焊前清理和預(yù)熱 焊接工藝要點(diǎn)

化學(xué)清理 機(jī)械清理 焊前預(yù)熱

5.2銅及銅合金的焊接

銅及銅合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，冷加工、熱加工性能良好，具有搞的強(qiáng)度、抗氧化性以及抗淡水、鹽水、氨堿溶液和有機(jī)化學(xué)物質(zhì)腐蝕的性能。

純銅——紫銅

黃銅——Cu-Zn二元合金

青銅——不以Zn Ni 為主，而以Sn Al等為主要組成的銅合金

白銅——Cu-Ni合金

5.2.2銅及銅合金的焊接性

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

（1）難熔合及易變形焊接時(shí)不僅要使用大功率的熱源。在焊前和焊接過(guò)程中還要采取加熱措施。（2）熱裂紋

銅與雜質(zhì)形成多熔點(diǎn)共晶

避免措施:嚴(yán)格限指銅中的雜質(zhì)含量；增強(qiáng)對(duì)焊縫的脫氧能力；選用能獲得雙相組織的焊絲，時(shí)焊縫晶粒細(xì)化，時(shí)易熔共晶物分散，不連續(xù)

（3）氣孔 氫在銅中的溶解度隨溫度下降而降低。銅焊縫結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行的特別快，氫不易析出，熔池易為氫飽和而形成氣泡。（4）焊接接頭性能的變化 5.2.3銅及銅合金的焊接工藝 1)焊接方法和焊接材料：

鎢極氬弧焊、熔化極氬弧焊、等離子弧焊 熱效率高，能量集中

焊絲選用銅及銅合金焊絲，控制雜質(zhì)的含量來(lái)提高其脫氧能力，防止產(chǎn)生裂紋和氣孔。焊劑主要由 硼酸鹽、鹵化物或他們的混合物組成。焊條分為純銅焊條、青銅焊條 2)焊前準(zhǔn)備

焊絲及工作表面的清理

接頭形式及坡口制備 采用散熱條件堆成的對(duì)接接頭、端接接頭 3)

焊接工藝參數(shù)

5.3鈦及鈦合金的焊接

鈦及鈦合金是一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料，具有密度小、比強(qiáng)度高、耐熱耐蝕性好、可加工性好。鈦合金根據(jù)其退火組織分為三大類：α鈦合金、β鈦合金、α+β鈦合金。鈦及其合金的焊接性分析（1）焊接接頭的脆化：

造成脆化的主要元素有O N H C等 a)b)c)d)氧的影響 焊縫含氧量隨氬氣中的含氧量增加而上升。氧是擴(kuò)大α相區(qū)的元素，并使β→α同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度上升，氧為α穩(wěn)定元素。

氮的影響

氮在高溫液態(tài)金屬中的溶解度歲電弧氣氛中氮的分啊增高而增大；氮也是α相穩(wěn)定元素。氮對(duì)提高工業(yè)純鈦焊縫的抗拉強(qiáng)度、硬度，降低焊縫的塑性方面比氧更顯著。

氫的影響 氫是β相穩(wěn)定元素，在325℃時(shí)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變?chǔ)隆?γ(T iH2)，γ相呈細(xì)小片狀或針狀，強(qiáng)度低，同時(shí)造成akv下降，引起氫脆。

碳的影響

C是α穩(wěn)定元素，間隙固溶于鈦中，溫度降低，析出T iC致使akv下降。a)b)熱裂紋

低熔點(diǎn)共晶產(chǎn)生

冷裂紋和延遲裂紋

焊接在焊氧、氮量較高時(shí)，焊縫性能變脆，在較大應(yīng)力的作用想，會(huì)出現(xiàn)裂紋。氫是引起延遲裂紋的主要原因。防止延遲裂紋的辦法是減少接頭處氫的來(lái)源，必要時(shí)進(jìn)行真空退火處理。

（3）焊縫氣孔

材質(zhì)的影響主要是氬氣及焊絲中的不純氣體 工藝因素的影響（2）焊接區(qū)裂紋傾向

鈦及鈦合金的焊接工藝（1）（2）焊接方法及焊接材料 焊前準(zhǔn)備 應(yīng)用最多的是鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊。填充金屬與母材的成分相似。

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

a)焊前清理

認(rèn)真清理鈦及鈦合金坡口及其附近區(qū)域

焊接工藝參數(shù) b)坡口的制備與裝配（3）

鎢極氬弧焊用于焊接3mm以下的薄板。

氬氣流量的選擇已達(dá)到良好的焊接表面色澤為準(zhǔn)。氣體保護(hù)

工藝參數(shù)

采用小的焊接熱輸入，如果熱輸入過(guò)大，焊縫容易被污染而形成缺陷

第6章

6.1鑄鐵的種類及其焊接方法

鑄鐵時(shí)談的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11％的鐵碳合金，工業(yè)上常用的鑄鐵為鐵-碳-硅合金。鑄鐵熔點(diǎn)低，液態(tài)下流動(dòng)性好，結(jié)晶收縮率小，成本低，耐磨性、減震性和切削加工性能好。白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵 6.1.3鑄鐵焊接方法

焊條電弧焊、氣焊、CO2氣體保護(hù)焊、手工電弧焊、氣體火焰釬焊以及氣體火焰粉末噴焊等。6.2鑄鐵的焊接性分析

6.2.1焊接接頭白口及淬硬組織（1）焊縫區(qū)

焊縫將主要由共晶滲碳體、二次滲碳體及珠光體組成，即焊縫為具有萊氏體組織的白口鑄鐵。采用熱焊和半熱焊防止白口組織的生成。（2）半熔化區(qū)

半熔化狀態(tài)（3）奧氏體區(qū) 只有固態(tài)相變

（4）部分重結(jié)晶去 最終得到馬氏體+鐵素體混合組織 6.2.2焊接裂紋

冷裂紋（熱應(yīng)力裂紋）可發(fā)生在焊縫或熱影響區(qū)上主要受焊接應(yīng)力即熱應(yīng)力的影響。防止冷裂紋的措施應(yīng)從減小熱應(yīng)力入手 熱裂紋 大多出現(xiàn)在焊縫上，為結(jié)晶裂紋

6.2.3球墨鑄鐵的焊接性特點(diǎn)

1）球墨鑄鐵中的球化劑有增大鐵液結(jié)晶過(guò)冷度、阻礙石墨化和促進(jìn)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的作用。2）由于球墨鑄鐵的力學(xué)性能遠(yuǎn)比灰鑄鐵好，特別是以鐵素體為基體的球墨鑄鐵，塑性和韌性很好，對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能要求相應(yīng)提高。焊接接頭在白口鑄鐵的部位容易萌發(fā)裂紋，促進(jìn)形成焊接冷裂紋。6.3鑄鐵的焊接材料及工藝

采用的焊接方法有電弧熱焊和不預(yù)熱焊、氣焊、手工電渣焊以及氣體火焰釬焊或噴焊。焊接材料有同質(zhì)焊條和焊絲、一直焊條和焊絲、銅基釬料及鎳基或鐵基釬料；焊條可分為鐵基合金、鎳基合金基銅基合金。6.3.1灰鑄鐵的焊接材料及工藝特點(diǎn) 1)2)同質(zhì)焊縫（鑄鐵型）電弧熱焊 電弧焊

對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的焊件，整體預(yù)熱；對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的焊件，采用大范圍局部預(yù)熱。氣焊

電弧熱焊及半熱焊主要適用于壁厚大于10mm鑄件上缺陷的焊補(bǔ)，薄壁件宜用氣焊。氣焊工藝：氣焊火焰應(yīng)用中性焰或弱碳化焰，不能用氧化焰；在氣焊中應(yīng)盡量保持水平位置。“加熱減應(yīng)區(qū)”法（選擇原則是使減應(yīng)區(qū)的主變形方向與焊接金屬冷卻收縮方向一致）

鑄鐵焊接

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

3)4)5)手工電渣焊

異質(zhì)焊縫（非鑄鐵型）電弧冷焊 裁絲焊補(bǔ)法

灰鑄鐵的釬焊與噴焊

因?yàn)榧訜釡囟鹊停瑢⑼耆苊獍卓诩按阌步M織 6.3.2球墨鑄鐵的焊接工藝特點(diǎn) 氣焊

同質(zhì)焊縫（球墨鑄鐵型）電弧焊 異質(zhì)焊縫（非球墨鑄鐵型）電弧焊

第七章

先進(jìn)材料的焊接

先進(jìn)材料是指采用先進(jìn)技術(shù)新近開發(fā)或正在開發(fā)的具有獨(dú)特性能和特殊用途的材料。分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。先進(jìn)材料具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等一系列優(yōu)點(diǎn) 高溫合金的焊接

高溫合金是指以Fe、Ni或Co為基，在700-1200℃以上及一定應(yīng)力下長(zhǎng)期關(guān)注的高溫金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度與，良好的抗氧化、耐腐蝕和抗疲勞等綜合性能。高溫合金的焊接性分析 1.1)2)3)2.3.4.7.2 陶瓷材料與金屬的焊接

結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷 陶瓷與金屬的焊接性分析

1.焊接裂紋 原因陶瓷與金屬的化學(xué)成分和物理性能有大差別，特別是線膨脹系數(shù)差異很大，此外，陶瓷的彈性模量也很高。陶瓷與金屬的焊接一般是在高溫下進(jìn)行。避免措施(添加中間層或合理選用釬料 合理選擇被焊陶瓷與金屬，在不影響接頭使用性能的條件下，盡可能使兩者的線膨脹系數(shù)相差最小;應(yīng)盡可能地減少焊接部位及其附近的溫度梯度，控制加熱和冷卻速度，降低冷卻速度，有利于應(yīng)力松弛而使應(yīng)力減小;采取缺口、突起和端部變薄等措施合理設(shè)計(jì)陶瓷與金屬的接頭結(jié)構(gòu)

2.界面潤(rùn)濕性差

產(chǎn)生原因--------陶瓷材料含有離子鍵或共價(jià)鍵，表現(xiàn)出非常穩(wěn)定的電子配位，很難被金屬鍵的金屬釬料潤(rùn)濕，所以用通常的熔焊方法使金屬與陶瓷產(chǎn)生熔合是很困難的。改善方法：陶瓷表面的金屬化處理；活性金屬法

3.界面反應(yīng)

界面反應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)是影響陶瓷與金屬焊接性的關(guān)鍵。陶瓷與金屬的焊接工藝特點(diǎn)

焊接方法包括釬焊、擴(kuò)散焊、電子束焊、摩擦焊等p265 焊接裂紋 結(jié)晶裂紋

液化裂紋

隨著合金元素含量的增加，其合金野花裂紋越顯著。產(chǎn)生在近縫區(qū)。避免液化裂紋的方法是盡可能降低焊接熱輸入和較小過(guò)熱去及母材高溫停留時(shí)間。

應(yīng)變時(shí)效裂紋

與殘余應(yīng)力和菊素壓力引起的應(yīng)變以及時(shí)效過(guò)程中塑性損失以前你的應(yīng)變時(shí)效有關(guān) 氣孔

焊接坡口處清理不徹底而殘存油污、氧化物及涂料是產(chǎn)生氣孔的主要原因。接頭組織不均勻、焊接接頭性能的變化

高溫合金的焊接工藝特點(diǎn)p249 11

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

金屬基復(fù)合材料焊接性分析 1.2.3.界面反應(yīng)

熔池流動(dòng)性和界面潤(rùn)濕性差 接頭強(qiáng)度低

金屬基復(fù)合材料焊接工藝特點(diǎn) P275

第8章

影響異金屬焊接性的因素

a)b)c)d)熱物理性能的差異主要指熔化溫度、線膨系數(shù)、熱導(dǎo)率 結(jié)晶化學(xué)性能差異

冶金學(xué)上的不相容性 材料的表面狀態(tài) 過(guò)渡層的控制

異種材料的焊接

異種材料焊接方法：

熔焊： 焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊、電子束焊、激光焊 固相焊

壓焊

擴(kuò)散焊 摩擦焊 焊接異種材料焊接材料選取的一般原則：

a)b)c)d)e)保證焊接接頭的使用性能，焊縫具有一定的致密性，無(wú)氣孔、夾雜

有良好的工藝焊接性，焊接接頭不出現(xiàn)冷裂紋和熱裂紋

保證焊縫金屬具有所要求的特性，如熱強(qiáng)性、耐熱性、耐蝕性和耐磨性等 加能形成中間過(guò)渡層的焊接材料：

8.2異種鋼的焊接 8.2.1異種鋼的焊接性分析（1）焊縫成分的稀釋（熔合比）

珠光體鋼與奧氏體鋼焊接的異種鋼焊接接頭，一般都采用超合金化焊接材料，或是高鉻鎳奧氏體鋼，或是鎳基合金。（2）熔合過(guò)渡區(qū)的形成

填充金屬與母材在化學(xué)成分上差別越大，不完全混合區(qū)月明顯，即濃度梯度越明顯，這種因熔池凝固特性而造成的過(guò)渡變化區(qū)稱為凝固過(guò)渡層。

異種鋼焊接時(shí)或焊后熱處理以后，往往可以一側(cè)的碳通過(guò)焊縫邊界（熔合線）向高合金移”的現(xiàn)象，分別在焊縫邊界兩側(cè)形成脫碳層這種脫碳層和增碳層總稱為碳遷移過(guò)渡層。（3）接頭區(qū)應(yīng)力狀態(tài)

異種鋼焊接接頭，由于兩種鋼的線膨脹系數(shù)相差很大，不僅焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，而且在使用中如有循環(huán)溫度作用，也會(huì)形成熱應(yīng)力。此焊接應(yīng)力即使通過(guò)焊后熱處理也難以消除。8.2.2異種鋼的焊接工藝特點(diǎn) 焊接方法及焊接材料： 焊條電弧焊和氣體保護(hù)焊

針對(duì)奧氏體和珠光體異種鋼的焊接特點(diǎn)，一般選用Cr25-Ni13系焊條

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

焊接工藝要點(diǎn)：

盡量降低熔合比，減少焊縫金屬被稀釋。為此應(yīng)減小焊條或焊絲直徑，采用大坡口、小電流、快速多層焊等工藝。

自回火：M轉(zhuǎn)變點(diǎn)較高的低碳合金鋼，在淬火的過(guò)程中，先形成低碳M，由于形成溫度較高，在其它M不斷轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，因工件自身的溫度而得到回火，并消除應(yīng)力，從而不需要專門的回火工序，這種現(xiàn)象稱為“自回火”

調(diào)質(zhì)處理：淬火+回火的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能得到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能。

斷裂韌度KIC：反應(yīng)含裂紋的構(gòu)件抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。當(dāng)應(yīng)力或裂紋尺寸增大到某臨界值時(shí)，裂紋尖端一定區(qū)域內(nèi)應(yīng)力超出材料斷裂強(qiáng)度，從而導(dǎo)致裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，材料斷裂。該臨界值即稱為斷裂韌度KIC。等強(qiáng)匹配：焊接接頭的強(qiáng)度等級(jí)與母材的強(qiáng)度等級(jí)在同一數(shù)量上稱為等強(qiáng)匹配。即焊縫的屈服強(qiáng)度與母材的屈服強(qiáng)度相當(dāng)。

淬透性：材料在一定條件下淬火時(shí)獲得淬透層深度的能力，用規(guī)定條件下試樣淬透層深度和硬度分布來(lái)表征。

不銹鋼：是指能耐空氣、水、酸、堿、鹽及其溶液和其他腐蝕介質(zhì)腐蝕的，具有高度化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼的總稱

耐熱鋼：包括抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼。抗氧化鋼指在高溫下具有抗氧化性能的鋼，對(duì)高溫強(qiáng)度要求不高。熱強(qiáng)鋼：指在高溫下即具有抗氧化能力，又要具有高溫強(qiáng)度。

熱強(qiáng)性：指在高溫下長(zhǎng)時(shí)工作時(shí)對(duì)斷裂的抗力（持久強(qiáng)度），或在高溫下長(zhǎng)時(shí)工作時(shí)抗塑性變形的能力（蠕變抗力）。部分概念：

1．鉻當(dāng)量：在不銹鋼成分與組織間關(guān)系的圖中各形成鐵素體的元素，按其作用的程度折算成Cr元素（以Cr的作用系數(shù)為1）的總和，即稱為Cr當(dāng)量。

2．鎳當(dāng)量：不銹鋼成分與組織間關(guān)系的圖中各形成奧氏體的元素按其作用的程度，折算成Ni元素（以Ni的作用系數(shù)為1）的總和，即稱為Ni當(dāng)量。

3.4750 C脆化: 高鉻鐵素體不銹鋼在400~540度范圍內(nèi)長(zhǎng)期加熱會(huì)出現(xiàn)這種脆性，由于其最敏感的溫度在475度附近，故稱475度脆性，此時(shí)鋼的強(qiáng)度、硬度增加，而塑性、韌性明顯下降。

4.凝固模式： 凝固模式首先指以何種初生相（γ或δ）開始結(jié)晶進(jìn)行凝固過(guò)程，其次是指以何種相完成凝固過(guò)程。四種凝固模式：以δ相完成凝固過(guò)程，凝固模式以F表示；初生相為δ，然后依次發(fā)生包晶反應(yīng)和共晶反應(yīng)，凝固模式以FA表示；初生相為γ，然后依次發(fā)生包晶反應(yīng)和共晶反應(yīng)，凝固模式以AF表示；初生相為γ，直到凝固結(jié)束不再發(fā)生變化，用A表示凝固模式。

5.應(yīng)力腐蝕裂紋：在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下，在低于材料屈服點(diǎn)和微弱的腐蝕介質(zhì)中發(fā)生的開裂形式。6.σ相脆化: σ相是一種脆硬而無(wú)磁性的金屬間化合物相，具有變成分和復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。

25-20鋼焊縫在800～875℃加熱時(shí)，γ向σ轉(zhuǎn)變非常激烈。在穩(wěn)定的奧氏體鋼焊縫中，可提高奧氏體化元素鎳和氮，克服σ脆化。

7、晶間腐蝕：在晶粒邊界附近發(fā)生的有選擇性的腐蝕現(xiàn)象。

8、貧鉻機(jī)理：過(guò)飽和固溶的碳向晶粒邊界擴(kuò)散。與邊界附近的鉻形成鉻的碳化物CR23C16或（Fe、Cr）C6并在晶界析出，由于碳比鉻擴(kuò)散的快的多，鉻來(lái)不及從晶內(nèi)補(bǔ)充到晶界附近，以至于鄰近晶界的晶粒周邊 13

焊接冶金學(xué)—材料焊接性復(fù)習(xí)總結(jié)

層Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于12%，即所謂“貧鉻”現(xiàn)象

焊縫稀釋：焊接過(guò)程中，母材金屬熔化，熔入焊縫后使其合金元素比例發(fā)生改變，若焊縫中合金元素的比例減小則稱為“焊縫稀釋”；若比例增加，則稱為“焊縫合金化”

第五篇：材料焊接性課后答案

第三章：合金結(jié)構(gòu)焊接熱影響區(qū)（HAZ）最高硬度

焊接熱影響區(qū)（heat affected zone,簡(jiǎn)稱HAZ）最高硬度，是指焊接后焊接接頭中的熱影響區(qū)硬度的最高值。一般其硬度值采用維氏硬度來(lái)表示，例如HV10。是評(píng)價(jià)鋼種焊接性的重要指標(biāo)之一，比碳當(dāng)量更為準(zhǔn)確。采用焊接熱影響區(qū)最高硬度作為一個(gè)因子來(lái)評(píng)價(jià)金屬焊接性（包括冷裂紋敏感性），不僅反映鋼鐘化學(xué)成分的作用，還反映了焊接工藝參數(shù)影響下形成的不同組織形態(tài)的作用。

因?yàn)橛捕扰c強(qiáng)度有一定的頭條，即強(qiáng)度高，對(duì)應(yīng)的硬度也高。因此焊接熱影響區(qū)最高硬度也反映了焊接熱影響區(qū)的強(qiáng)度，而焊接熱影響區(qū)的強(qiáng)度超高，會(huì)導(dǎo)致其塑性降低，從而易形成裂紋或裂紋易于擴(kuò)展。另外，不同的組織形態(tài)的硬度值也不一樣，在鋼中，高碳馬氏體（孿晶馬氏體）的硬度值最高，且高碳馬氏體的塑性、韌性最差，所以焊接熱影響區(qū)最高硬度也可以間接反映接頭的性能。焊接熱影響區(qū)的最高硬度值的數(shù)值越高，其對(duì)就的強(qiáng)度就越高，韌性、塑性就越差。因些，重要結(jié)構(gòu)中，對(duì)焊接熱影響區(qū)最高硬度有一定的限制，并作為評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。鋼

1．分析熱軋鋼和正火鋼的強(qiáng)化方式和主強(qiáng)化元素又什么不同，二者的焊接性有何差別？在制定焊接工藝時(shí)要注意什么問(wèn)題？

答：熱軋鋼的強(qiáng)化方式有：（1）固溶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Mn，Si。（2）細(xì)晶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V。（3）沉淀強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V.；正火鋼的強(qiáng)化方式：（1）固溶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：強(qiáng)的合金元素（2）細(xì)晶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：熱軋鋼含有少量的合金元素，碳當(dāng)量較低冷裂紋傾向不大，正火鋼含有合金元素較多，淬硬性有所增加，碳當(dāng)量低冷裂紋傾向不大。熱軋鋼被加熱到1200℃以上的熱影響區(qū)可能產(chǎn)生粗晶脆化，韌性明顯降低，而是、正火鋼在該條件下粗晶區(qū)的V析出相基本固溶，抑制A長(zhǎng)大及組織細(xì)化作用被削弱，粗晶區(qū)易出現(xiàn)粗大晶粒及上貝氏體、M-A等導(dǎo)致韌性下降和時(shí)效敏感性增大。制定焊接工藝時(shí)根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)、板厚、使用性能要求及生產(chǎn)條件選擇焊接方法。

2．分析Q345的焊接性特點(diǎn)，給出相應(yīng)的焊接材料及焊接工藝要求。

答:Q345鋼屬于熱軋鋼，其碳當(dāng)量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要預(yù)熱和嚴(yán)格控制焊接熱輸入，從脆硬傾向上，Q345鋼連續(xù)冷卻時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變右移，使快冷下的鐵素體析出，剩下富碳奧氏體來(lái)不及轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，而轉(zhuǎn)變?yōu)楹剂扛叩呢愂象w與馬氏體具有淬硬傾向，Q345剛含碳量低含錳高，具有良好的抗熱裂性能，在Q345剛中加入V、Nb達(dá)到沉淀強(qiáng)化作用可以消除焊接接頭中的應(yīng)力裂紋。被加熱到1200℃以上的熱影響區(qū)過(guò)熱區(qū)可能產(chǎn)生粗晶脆化，韌性明顯降低，Q345鋼經(jīng)過(guò)600℃×1h退火處理，韌性大幅提高，熱應(yīng)變脆化傾向明顯減小。；焊接材料：對(duì)焊條電弧焊焊條的選擇：E5系列。埋弧焊：焊劑SJ501，焊絲H08A/H08MnA.電渣焊：焊劑HJ431、HJ360焊絲H08MnMoA。CO2氣體保護(hù)焊：H08系列和YJ5系列。預(yù)熱溫度：100～150℃。焊后熱處理：電弧焊一般不進(jìn)行或600～650℃回火。電渣焊900～930℃正火，600～650℃回火

3.Q345與Q390焊接性有何差異？Q345焊接工藝是否適用于Q390焊接，為什么？

答：Q345與Q390都屬于熱軋鋼，化學(xué)成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，從而使Q390的碳當(dāng)量大于Q345，所以Q390的淬硬性和冷裂紋傾向大于Q345，其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工藝不一定適用于Q390的焊接，因?yàn)镼390的碳當(dāng)量較大，一級(jí)Q345的熱輸入叫寬，有可能使Q390的熱輸入過(guò)大會(huì)引起接頭區(qū)過(guò)熱的加劇或熱輸入過(guò)小使冷裂紋傾向增大，過(guò)熱區(qū)的脆化也變的嚴(yán)重。

4.低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)，選擇焊接材料的原則是什么？焊后熱處理對(duì)焊接材料有什么影響？

答：選擇原則：考慮焊縫及熱影響區(qū)組織狀態(tài)對(duì)焊接接頭強(qiáng)韌性的影響。由于一般不進(jìn)行焊后熱處理，要求焊縫金屬在焊態(tài)下應(yīng)接近母材的力學(xué)性能。中碳調(diào)質(zhì)鋼，根據(jù)焊縫受力條件，性能要求及焊后熱處理情況進(jìn)行選擇焊接材料，對(duì)于焊后需要進(jìn)行處理的構(gòu)件，焊縫金屬的化學(xué)成分應(yīng)與基體金屬相近。

5.分析低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題？簡(jiǎn)述低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝要點(diǎn)，典型的低碳調(diào)質(zhì)鋼如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接熱輸入應(yīng)控制在什么范圍？在什么情況下采用預(yù)熱措施，為什么有最低預(yù)熱溫度要求，如何確定最高預(yù)熱溫度。（P81）

答：焊接時(shí)易發(fā)生脆化，焊接時(shí)由于熱循環(huán)作用使熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性下降。焊接工藝特點(diǎn)：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800~500℃之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界速度。

此外，焊后一般不需熱處理，采用多道多層工藝，采用窄焊道而不用橫向擺動(dòng)的運(yùn)條技術(shù);典型的低碳調(diào)質(zhì)鋼在Wc＞0.18％時(shí)不應(yīng)提高冷速，Wc＜0.18％時(shí)可提高冷速（減小熱輸入）焊接熱輸入應(yīng)控制在小于481KJ/cm；當(dāng)焊接熱輸入提高到最大允許值裂紋還不能避免時(shí)，就必須采用預(yù)熱措施，當(dāng)預(yù)熱溫度過(guò)高時(shí)不僅對(duì)防止冷裂紋沒有必要，反而會(huì)使800～500℃的冷卻速度低于出現(xiàn)脆性混合組織的臨界冷卻速度，使熱影響區(qū)韌性下降，所以需要避免不必要的提高預(yù)熱溫度，包括層間溫度，因此有最低預(yù)熱溫度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)后確定鋼材的焊接熱輸入的最大允許值，然后根據(jù)最大熱輸入時(shí)冷裂紋傾向再來(lái)考慮，是否需要采取預(yù)熱和預(yù)熱溫度大小，包括最高預(yù)熱溫度。

6.低碳調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼都屬于調(diào)質(zhì)鋼，他們的焊接熱影響區(qū)脆化機(jī)制是否相同？為什么低碳鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接可以保證焊接質(zhì)量，而中碳調(diào)質(zhì)鋼一般要求焊后熱處理？

答：低碳調(diào)質(zhì)鋼：在循環(huán)作用下，t8/5繼續(xù)增加時(shí)，低碳鋼調(diào)質(zhì)鋼發(fā)生脆化，原因是奧氏體粗化和上貝氏體與M-A組元的形成。中碳調(diào)質(zhì)鋼：由于含碳高合金元素也多，有相當(dāng)大淬硬傾向，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度低，無(wú)自回火過(guò)程，因而在焊接熱影響區(qū)易產(chǎn)生大量M組織大致脆化。低碳調(diào)質(zhì)鋼一般才用中、低熱量對(duì)母材的作用而中碳鋼打熱量輸入焊接在焊后進(jìn)行及時(shí)的熱處理能獲得最佳性能焊接接頭。

7.比較Q345、T-1鋼、2.25Cr-Mo和30MnSiA的冷裂、熱裂和消除應(yīng)裂紋的傾向.答：

1、冷裂紋的傾向：Q345為熱扎鋼其碳含量與碳當(dāng)量較底，淬硬傾向不大，因此冷裂紋敏感傾向較底。T-1鋼為低碳調(diào)質(zhì)鋼，加入了多種提高淬透性的合金元素，保證強(qiáng)度、韌性好的低碳自回火M和部分下B的混合組織減緩冷裂傾向，2.25Cr-1Mo為珠光體耐熱鋼，其中Cr、Mo能顯著提高淬硬性，控制Cr、Mo的含量能減緩冷裂傾向，2.25-1Mo冷裂傾向相對(duì)敏感。30CrMnSiA為中碳調(diào)質(zhì)鋼，其母材含量相對(duì)高，淬硬性大，由于M中C含量高，有很大的過(guò)飽和度，點(diǎn)陣畸變更嚴(yán)重，因而冷裂傾向更大。

2、熱裂傾向Q345含碳相對(duì)低，而Mn含量高，鋼的Wmn/Ws能達(dá)到要求，具有較好的抗熱裂性能，熱裂傾向較小。T-1鋼含C低但含Mn較高且S、P的控制嚴(yán)格因此熱裂傾小。30CrMnSiA含碳量及合金元素含量高，焊縫凝固結(jié)晶時(shí)，固-液相溫度區(qū)間大，結(jié)晶偏析嚴(yán)重，焊接時(shí)易產(chǎn)生潔凈裂紋，熱裂傾向較大。

3、消除應(yīng)力裂紋傾向：鋼中Cr、Mo元素及含量對(duì)SR產(chǎn)生影響大，Q345鋼中不含Cr、Mo，因此SR傾向小。T-1鋼令Cr、Mo但含量都小于1%，對(duì)于SR有一定的敏感性；SR傾向峽谷年隊(duì)較大，2.25Cr-Mo其中Cr、Mo含量相對(duì)都較高，SR傾向較大。

8.同一牌號(hào)的中碳調(diào)質(zhì)鋼分別在調(diào)質(zhì)狀態(tài)和退火狀態(tài)進(jìn)行焊接時(shí)焊接工藝有什么差別？為什么中碳調(diào)質(zhì)鋼一般不在退火的狀態(tài)下進(jìn)行焊接？

答：在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，若為消除熱影響區(qū)的淬硬區(qū)的淬硬組織和防止延遲裂紋產(chǎn)生，必須適當(dāng)采用預(yù)熱，層間溫度控制，中間熱處理，并焊后及時(shí)進(jìn)行回火處理，若為減少熱影響的軟化，應(yīng)采用熱量集中，能量密度越大的方法越有利，而且焊接熱輸入越小越好。

在退火狀態(tài)下焊接：常用焊接方法均可，選擇材料時(shí)，焊縫金屬的調(diào)質(zhì)處理規(guī)范應(yīng)與母材的一致，主要合金也要與母材一致，在焊后調(diào)質(zhì)的情況下，可采用很高的預(yù)熱溫度和層間溫度以保證調(diào)質(zhì)前不出現(xiàn)裂紋。

因?yàn)橹刑颊{(diào)質(zhì)鋼淬透性、淬硬性大，在退火狀態(tài)下焊接處理不當(dāng)易產(chǎn)生延遲裂紋，一般要進(jìn)行復(fù)雜的焊接工藝，采取預(yù)熱、后熱、回火及焊后熱處理等輔助工藝才能保證接頭使用性能。

9珠光體耐熱鋼的焊接性特點(diǎn)與低碳調(diào)質(zhì)鋼有什么不同?珠光體耐熱鋼選用焊接材料的原則與強(qiáng)度用鋼有什么不同？why？

答：珠光體耐熱鋼和低碳調(diào)質(zhì)鋼都存在冷裂紋，熱影響區(qū)硬化脆化以及熱處理或高溫長(zhǎng)期使用中的再熱裂紋，但是低碳調(diào)質(zhì)鋼中對(duì)于高鎳低錳類型的剛有一定的熱裂紋傾向，而珠光體耐熱鋼當(dāng)材料選擇不當(dāng)時(shí)才可能常產(chǎn)生熱裂紋。珠光體耐熱鋼在選擇材料上不僅有一定的強(qiáng)度還要考慮接頭在高溫下使用的原則，特別還要注意焊接材料的干燥性，因?yàn)橹楣怏w耐熱鋼是在高溫下使用有一定的強(qiáng)度要求。

10低溫鋼用于-40度和常溫下使用時(shí)在焊接工藝和材料上選擇是否有所差別？why？

答：低溫鋼為了保證焊接接頭的低溫脆化及熱裂紋產(chǎn)生要求材料含雜質(zhì)元素少，選擇合適的焊材控制焊縫成分和組織形成細(xì)小的針狀鐵素體和少量合金碳化物，可保證低溫下有一定的AK要求。對(duì)其低溫下的焊接工藝選擇采用SMAW時(shí)用小的線能量焊接防止熱影響區(qū)過(guò)熱，產(chǎn)生WF 和粗大M,采用快速多道焊減少焊道過(guò)熱。采用SAW時(shí)，可用振動(dòng)電弧焊法防止生成柱狀晶。

第四章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接

1.不銹鋼焊接時(shí)，為什么要控制焊縫中的含碳量？如何控制焊縫中的含碳量？答：焊縫中的含碳量易形成脆硬的淬火組織，降低焊縫的韌性，提高冷裂紋敏感性。碳容易和晶界附近的Cr結(jié)合形成Cr的碳化物Cr23C6，并在晶界析出，造成“貧Cr”現(xiàn)象，從而造成晶間腐蝕。選擇含碳量低的焊條和母材，在焊條中加入Ti，Zr，Nb，V等強(qiáng)碳化物形成元素來(lái)降低和控制含氟中的含碳量。

2.為什么18-8奧氏體不銹鋼焊縫中要求含有一定數(shù)量的鐵素體組織？通過(guò)什么途徑控制焊縫中的鐵素體含量？答：焊縫中的δ相可打亂單一γ相柱狀晶的方向性，不致形成連續(xù)，另外δ相富碳Cr，又良好的供Cr條件，可減少γ晶粒形成貧Cr層，故常希望焊縫中有4%~12%的δ相。通過(guò)控制鐵素體化元素的含量，或控制Creq/Nieq的值，來(lái)控制焊縫中的鐵素體含量。

3.18-8型不銹鋼焊接接頭區(qū)域在那些部位可能產(chǎn)生晶間腐蝕，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接頭有三個(gè)部位能出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象：{1}焊縫區(qū)晶間腐蝕。產(chǎn)生原因根據(jù)貧鉻理論，碳與晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，導(dǎo)致γ晶粒外層的含Cr量降低，形成貧Cr層，使得電極電位下降，當(dāng)在腐蝕介質(zhì)作用下，貧Cr層成為陰極，遭受電化學(xué)腐蝕；{2}熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕。是由于敏化區(qū)在高溫時(shí)易析出鉻的碳化物，形成貧Cr層，造成晶間腐蝕；{3}融合區(qū)晶間腐蝕{刀狀腐蝕}。只發(fā)生在焊Nb或Ti的18-8型鋼的融合區(qū)，其實(shí)質(zhì)也是與M23C6沉淀而形成貧Cr有關(guān)，高溫過(guò)熱和中溫敏化連過(guò)程依次作用是其產(chǎn)生的的必要條件。防止方法：{1}控制焊縫金屬化學(xué)成分，降低C%，加入穩(wěn)定化元素Ti、Nb；{2} 控制焊縫的組織形態(tài)，形成雙向組織{γ+15%δ}；{3}控制敏化溫度范圍的停留時(shí)間；{4}焊后熱處理：固溶處理，穩(wěn)定化處理，消除應(yīng)力處理。

4.簡(jiǎn)述奧氏體不銹鋼產(chǎn)生熱裂紋的原因？在母材和焊縫合金成分一定的條件下，焊接時(shí)應(yīng)采取何種措施防止熱裂紋？答：產(chǎn)生原因：{1}奧氏體鋼的熱導(dǎo)率小，線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻條件下，接頭在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力；{2}奧氏體鋼易于聯(lián)生結(jié)晶形成方向性強(qiáng)的柱狀晶的焊縫組織，有利于雜質(zhì)偏析，而促使形成晶間液膜，顯然易于促使產(chǎn)生凝固裂紋；{3}奧氏體鋼及焊縫的合金組成較復(fù)雜，不僅S、P、Sn、Sb之類雜質(zhì)可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限{如Si、Nb}，也易形成易溶共晶。防止方法：{1}嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)元素{S、P—可形成易溶液膜};{2}形成雙向組織，以FA模式凝固，無(wú)熱裂傾向；{3}適當(dāng)調(diào)整合金成分：Ni<15%，適當(dāng)提高鐵素體化元素含量，使焊縫δ%提高，從而提高抗裂性；Ni>15%時(shí)，加入Mn、W、V、N和微量Zr、Ta、Re{<0.01%}達(dá)到細(xì)化焊縫、凈化晶界作用，以提高抗裂性；{4}選擇合適的焊接工藝。

5.奧氏體鋼焊接時(shí)為什么常用“超合金化”焊接材料？答：為提高奧氏體鋼的耐點(diǎn)蝕性能，采用較母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”焊接材料。提高Ni含量，晶軸中Cr、Mo的負(fù)偏析顯著減少，更有利于提高耐點(diǎn)蝕性能。

6.鐵素體不銹鋼焊接中容易出現(xiàn)什么問(wèn)題？焊條電弧焊和氣體保護(hù)焊時(shí)如何選擇焊接材料？在焊接工藝上有什么特點(diǎn)？答：易出現(xiàn)問(wèn)題：{1}焊接接頭的晶間腐蝕；{2}焊接接頭的脆化①高溫脆性②σ相脆化③475℃脆化。SMAW要求耐蝕性：選用同質(zhì)的鐵素體焊條和焊絲；要求抗氧化和要求提高焊縫塑性：選用A焊條和焊絲。CO2氣保焊選用專用焊絲H08Cr20Ni15VNAl。焊接工藝特點(diǎn)：{1}采用小的q/v，焊后快冷——控制晶粒長(zhǎng)大；{2}采用預(yù)熱措施，T℃<=300℃——接頭保持一定ak；{3}焊后熱處理，嚴(yán)格控制工藝——消除貧Cr區(qū);{4}最大限度降低母材和焊縫雜質(zhì)——防止475℃脆性產(chǎn)生；{5}根據(jù)使用性能要求不同，采用不同焊材和工藝方法。

7.何為“脆化現(xiàn)象”？鐵素體不銹鋼焊接時(shí)有哪些脆化現(xiàn)象，各發(fā)生在什么溫度區(qū)域？如何避免？答：“脆化現(xiàn)象”就是材料硬度高，但塑性和韌性差。現(xiàn)象：{1}高溫脆性：在900~1000℃急冷至室溫，焊接接頭HAZ的塑性和韌性下降。可重新加熱到750~850℃，便可恢復(fù)其塑性。{2}σ相脆化：在570~820℃之間加熱，可析出σ相。σ相析出與焊縫金屬中的化學(xué)成分、組織、加熱溫度、保溫時(shí)間以及預(yù)先冷變形有關(guān)。加入Mn使σ相所需Cr的含量降低，Ni能使形成σ相所需溫度提高。{3}475℃脆化：在400~500℃長(zhǎng)期加熱后可出現(xiàn)475℃脆性適當(dāng)降低含Cr量，有利于減輕脆化，若出現(xiàn)475℃脆化通過(guò)焊后熱處理來(lái)消除。

8.馬氏體不銹鋼焊接中容易出現(xiàn)什么問(wèn)題，在焊接材料的選用和工藝上有什么特點(diǎn)？制定焊接工藝時(shí)應(yīng)采取哪些措施？答：易出現(xiàn)冷裂紋、粗晶脆化。焊接材料的選用：{1}對(duì)簡(jiǎn)單的Cr13型，要保證性能，要求S、P、Si，C含量較低，使淬硬性下降，更要保證焊接接頭的耐蝕性。{2}對(duì)Cr12為基加多元元素型，希望

焊縫成分接近母材，形成均一的細(xì)小M組織。{3}對(duì)于超低C復(fù)相M鋼，采用同質(zhì)焊材，焊后經(jīng)超微細(xì)復(fù)相化處理，可使焊縫的強(qiáng)韌化約等于母材水平。工藝特點(diǎn):{1}預(yù)熱溫度高{局部或整體}T℃=150-260℃；{2}采用小的q/v：防止近縫區(qū)出現(xiàn)粗大α和κ析出；{3}選用低H焊條：焊縫成分與母材同質(zhì)，高碳M可選用A焊條焊接.9.雙相不銹鋼的成分和性能特點(diǎn)，與一般A不銹鋼相比雙相不銹鋼的焊接性有何不同？在焊接工藝上有什么特點(diǎn)？答：雙相不銹鋼是在固溶體中F和A相各占一半，一般較少相的含量至少也要達(dá)到30%的不銹鋼。這類鋼綜合了A不銹鋼和F不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的韌性、強(qiáng)度及優(yōu)良的耐氧化物應(yīng)力腐蝕性能。與一般A不銹鋼相比：{1}其凝固模式以F模式進(jìn)行；{2}焊接接頭具有優(yōu)良的耐蝕性，耐氯化物SCC性能，耐晶間腐蝕性能，但抗H2S的SCC性能較差;{3}焊接接頭的脆化是由于Cr的氮化物析出導(dǎo)致；{4}雙相鋼在一般情況下很少有冷裂紋，也不會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。焊接工藝特點(diǎn)：{1}焊接材料應(yīng)根據(jù)“適用性原則”，不同類型的雙相鋼所用焊材不能任意互換，可采取“適量”超合金化焊接材料；{2}控制焊接工藝參數(shù)，避免產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，可適當(dāng)緩冷，以獲得理想的δ/γ相比例；{3}A不銹鋼的焊接注意點(diǎn)同樣適合雙相鋼的焊接。

10.從雙相不銹鋼組織轉(zhuǎn)變的角度出發(fā)，分析焊縫中Ni含量為什么比母材高及焊接熱循環(huán)對(duì)焊接接頭組織，性能有何影響？答：雙相不銹鋼的合金以F模式凝固，凝固結(jié)束為單相δ組織，隨著溫度的下降，開始發(fā)生δ→γ轉(zhuǎn)變不完全，形成兩相組織。顯然，同樣成分的焊縫和母材，焊縫中γ相要比母材少得多，導(dǎo)致焊后組織不均勻，韌性、塑性下降。提高焊縫中Ni含量，可保證焊縫中γ/δ的比例適當(dāng)，從而保證良好的焊接性。在焊接加熱過(guò)程，整個(gè)HAZ受到不同峰值溫度的作用，最高接近鋼的固相線，但只有在加熱溫度超過(guò)原固溶處理溫度區(qū)間，才會(huì)發(fā)生明顯的組織變化，一般情況下，峰值低于固溶處理的加熱區(qū)，無(wú)顯著組織變化，γ/δ值變化不大，超過(guò)固溶處理溫度的高溫區(qū)，會(huì)發(fā)生晶粒長(zhǎng)大和γ相數(shù)量明顯減少，緊鄰溶合線的加熱區(qū)，γ相全部溶于δ相中，成為粗大的等軸δ組織，冷卻后轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體相，無(wú)扎制方向而呈羽毛狀，有時(shí)具有魏氏組織特征。

第五章：有色金屬

1.為什么Al-Mg及al-li合金焊接時(shí)易形成氣孔？al及其合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的原因是什么？如何防止氣孔？為什么純鋁焊接易出現(xiàn)分散小氣孔？而al-mg焊接時(shí)易出現(xiàn)焊接大氣孔？

答：1）氫是鋁合金及鋁焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。

2）氫的來(lái)源非常廣泛，弧柱氣氛中的水分，焊接材料以及母材所吸附的水分，焊絲及母材表面氧化膜的吸附水，保護(hù)氣體的氫和水分等都是氫的來(lái)源。

3）氫在鋁及其合金中的溶解度在凝點(diǎn)時(shí)可從0.69ml/100g突降至0.036mol/100g相差約20倍，這是促使焊縫產(chǎn)生氣孔的重要原因之一。

4)鋁的導(dǎo)熱性很強(qiáng)，熔合區(qū)的冷速很大，不利于氣泡的浮出，更易促使形成氣孔

防止措施：

1）減少氫的來(lái)源，焊前處理十分重要，焊絲及母材表面的氧化膜應(yīng)徹底清除。2）控制焊接參數(shù)，采用小熱輸入減少熔池存在時(shí)間，控制氫溶入和析出時(shí)間3）改變弧柱氣氛中的性質(zhì)

原因：1）純鋁對(duì)氣氛中水分最為敏感，而al-mg合金不太敏感，因此純鋁產(chǎn)生氣孔的傾向要大2）氧化膜不致密，吸水強(qiáng)的鋁合金al-mg比氧化膜致密的純鋁具有更大的氣孔傾向，因此純鋁的氣孔分?jǐn)?shù)小，而al-mg合金出現(xiàn)集中大氣孔3）Al-mg合金比純鋁更易形成疏松而吸水強(qiáng)的厚氧化膜，而氧化膜中水分因受熱而分解出氫，并在氧化膜上冒出氣泡，由于氣泡是附著在殘留氧化膜上，不易脫離浮出，且因氣泡是在熔化早期形成有條件長(zhǎng)大，所以常造成集中大的氣孔。因此al-mg合金更易形成集中的大氣孔。

2.硬鋁及超硬鋁焊接時(shí)易產(chǎn)生什么樣的裂縫？為什么？如何防止裂紋？

答：裂紋傾向大，鋁及硬鋁產(chǎn)生焊接熱裂紋

原因：1）易熔共晶的存在，是鋁合金焊縫產(chǎn)生裂紋的重要原因

2）線膨脹系數(shù)大，在拘束條件下焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力也是產(chǎn)生裂紋的原因之一

防止措施：1）加合金元素cu,mn,si,mg,zn使主要合金元素含量Me%>Xm，產(chǎn)生自愈合作用

2）生產(chǎn)中采用含5%的Si，Al合金焊絲解決抗裂問(wèn)題，具有很好的愈合作用

3）加入Ti,zr,v,b微量元素作為變質(zhì)劑，細(xì)化晶粒，改善塑性韌性，并提高抗裂性

4）熱能集中焊接方法可防止形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶，改善抗裂性

5）采用小電流焊接，降低焊接速度均可改善抗裂性問(wèn)題

3.分析高強(qiáng)度鋁合金焊接接頭性能低于母材的原因及防止措施，焊后熱處理對(duì)焊接接頭性能有什么影響？什么情況下對(duì)焊接接頭進(jìn)行焊后熱處理？ 答：原因：1）晶粒粗化，降低塑性，晶界液化產(chǎn)生顯微裂紋

2）非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金haz軟化，主要發(fā)生在焊前經(jīng)冷作硬化的合金上，經(jīng)冷作硬化的鋁合金，haz峰值溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度（200-300）區(qū)域就產(chǎn)生明顯軟化

3）時(shí)效強(qiáng)化鋁合金haz軟化，由于第二相脫溶析出聚集長(zhǎng)大發(fā)生過(guò)時(shí)效軟化

防止措施：1）采用小的焊接熱輸入

2）對(duì)al-zn-mg合金，焊后經(jīng)自然時(shí)效可逐步恢復(fù)或接近母材的水平

熱處理對(duì)接頭性能的影響：1）焊后不熱處理接頭強(qiáng)度均低于母材，特別是在時(shí)效狀態(tài)下焊接的硬鋁，即使焊后人工熱處理，接頭強(qiáng)度系數(shù)也未超過(guò)60%

2）al-zn-mg合金強(qiáng)度與焊后自然時(shí)效長(zhǎng)短有關(guān)系，隨自然時(shí)效的增長(zhǎng)，強(qiáng)度可接近母材

要求焊縫有足夠的強(qiáng)度，則焊后要熱處理

焊后要洗掉焊劑殘?jiān)苑篮讣g

4.銅及銅合金的物理化學(xué)性能有何特點(diǎn)，焊接性如何？不同的焊接方法對(duì)銅及銅合金焊接接頭有什么影響？

答：1）銅及銅合金的物理化學(xué)性能：優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能；冷熱加工性能好，無(wú)磁性；具有高的強(qiáng)度，抗氧化性及抗淡水，鹽水，氨堿溶液和有機(jī)化學(xué)物質(zhì)腐蝕的性能

2）焊接性：銅及合金在焊接中難熔合，易變形，而且產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力；

銅及合金與雜質(zhì)形成多種低熔點(diǎn)共晶，焊接時(shí)出現(xiàn)熱裂紋

銅及合金焊接中易產(chǎn)生擴(kuò)散氣孔（H）反應(yīng)氣孔（冶金反應(yīng)）及氮?dú)饪祝諝庵械牡?/p>

焊接接頭的性能變化：純銅焊接時(shí)，焊縫與焊接接頭的抗拉強(qiáng)度可與母材接近，但塑性比母材有些降低

3）焊接方法對(duì)銅及合金的接頭性能影響： 焊條電弧焊，使焊接接頭焊縫中氫氧百分比增加，zn蒸發(fā)嚴(yán)重容易形成氣孔

埋弧焊時(shí)，對(duì)中厚板焊接可獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭

氬弧焊工藝，TIG焊由于電弧能量集中易使焊接接頭產(chǎn)生難熔合及變形

MIG焊可獲得好的焊接接頭

等離子弧焊可使接頭不易變形，焊接接頭質(zhì)量達(dá)到母材

5.分析采用埋弧焊和氬弧焊焊接中等厚度純銅板的工藝特點(diǎn)，各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

答：1）埋弧焊 板厚δ<20mm工件在不預(yù)熱及開坡口條件下獲得優(yōu)質(zhì)接頭，使焊接工藝大為簡(jiǎn)化，特別適合中厚板長(zhǎng)焊縫的焊接

2）氬弧焊 TIG具有電弧能量集中，保護(hù)效果好，熱影響區(qū)窄，操作靈活的優(yōu)點(diǎn)，特別適合中板及薄小件的焊接和補(bǔ)焊

MIG下熔化效率高，熔深大，焊速快