金属熔焊性能复习题.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流金属熔焊性能复习题.精品文档.金属熔焊性能复习资料一、 名词解释1.金属焊接性-金属焊接性就是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。含义：一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。2.焊接热影响区（HAZ）-是焊接接头的重要组成部分，是焊缝两侧未经熔化但组织和性能发生变化的区域。3.焊接热循环-在焊接过程中沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最大值，又由高而低的变化。4.粗晶脆化 是指焊接热影响区因晶粒粗大而发生韧性降低的现象。5.组织脆化-是指焊接热影响区因形成脆硬组织而引起的韧性降低的现象。具体包括片状马氏体脆化和M-A组元脆化。6.时效脆化-是指焊接热影响区在Ac1以下的一定温度范围内经一定时间的时效后，因出现碳、氮原子的集聚或析出碳、氮的化合物沉淀相而发生的催化现象。具体包括热应变时效脆化和相析出实现脆化。7.碳当量- -将钢铁中各种合金元素折算成碳的含量。碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。合金钢(主要是低合金钢)除碳以外各种合金元素对钢材的强度与可焊性也起着重要作用。为便于表达这些材料的强度性能和焊接性能便通过大量试验数据的统计简单地以碳当量来表示。8.合金结构钢 -在碳素钢基础上加入一定的合金元素来达到所需要求的钢种称为合金结构钢。包括：强度用钢（热扎正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢）和专用钢。9.热轧钢 -把钢锭加热到1300左右，经热轧成板材，然后空冷后即成热轧钢。10.正火钢-钢板轧制和冷却后，在加热到900附近，然后在大气中冷却称为正火钢。11.调质钢-经轧制成形的钢材在900附近加热后放入淬火设备中水淬，然后再600左右回火处理，即成为调质钢（QT）。12.低温钢 -适于在-196-10温度范围内使用的合金钢。13.耐热钢 -高温条件下具有抗氧化性和足够的高温强度及良好耐热性能的钢。14.不锈钢-主要加入元素铬含量处于钝化状态、又具有不锈特性的刚。15.回火脆性-Cr-Mo钢及其焊接接头在350 500温度区间长时间保持过程中发生剧烈脆变现象称为回火脆性。16.晶间腐蚀- 奥氏体不锈钢在450850加热时，由于沿晶界沉淀出铬的碳化物，致使晶粒周边形成贫Cr区，在腐蚀介质中即可沿晶粒边界发生所谓晶间腐蚀。17.475脆性-铬含量大于15%的铁素体钢、铁素体含量较高（不小于15%）的奥氏体不锈钢和双相不锈钢，在400500较长时间保温会产生强烈脆性化，并使钢的强度、硬度显著提高，因为是在475附近最易出现，所以叫475脆性。18.相脆化-铁素体不锈钢或含有铁素体的不锈钢，在600850范围内加热或停留时，就会产生严重的脆化，也就是相的析出脆化。19.刀状腐蚀 - 在含有稳定元素的奥氏体不锈钢中（如1Cr18Ni9Ti，Cr18Ni12Mo3Ti等），焊接热影响区的过热区在腐蚀介质作用下，发生沿熔合线走向的深沟状似刀痕的腐蚀，称为刀状腐蚀。刀状腐蚀的性质是晶间腐蚀。  20.应力腐蚀- 应力腐蚀是材料、机械零件或构件在静应力(主要是拉伸应力)和腐蚀介质的共同作用下产生的失效现象。二、填空  1. 常用直接工艺焊接性试验方法有斜Y形坡口焊接裂纹试验方法、焊接热影响区最高硬度试验方法、插销试验方法等。斜Y形坡口若裂纹率不超过 20 ，在实际结构焊接时就不致发生裂纹。 2. 斜Y形坡口焊接裂纹试验法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对裂纹的敏感性。插销试验是测定钢材焊接热影响区冷裂纹敏感性的一种定量试验方法 3.研究焊接热循环主要考虑的四个参数为加热速度、加热的最高温度、自相变温度以上的停留时间、冷却速度（或却去时间）。4.不易淬火钢包括常用的低碳钢和某些低合金钢。冷轧态母材热影响区主要由过热区、完全重结晶区、不完全重结晶区及再结晶区组成。当母材为热轧态时，热影响区中没有再结晶区。5.易淬火钢包括低碳钢调质钢、中碳钢和中碳调质钢，其焊接热影响区的组织与母材焊接前的热处理状态有关。当母材为调质状态时，热影响区由完全淬火区、不完全淬火区和回火区组成；当母材为退火或正火状态时，热影响区由完全淬火区和不完全淬火区组成。6.碳素钢的焊接性主要取决于 碳含量的高低，随着碳含量的增加，焊接性逐渐变差。7.低碳钢焊接时的问题是冷裂纹，热裂纹，层状撕裂和焊接热影响区的变化，室温组织是铁素体+少量的珠光体；中碳钢焊接时的主要问题是热裂纹、冷裂纹、气孔和脆断，室温组织是铁素体+少量的珠光体。8.中碳钢的预热温度取决于碳当量、母材厚度、结构刚性、焊条类型和工艺方法。通常35、45钢预热温度可为150250。刚性很大时，可将预热温度提高到250400。 9. 耐热钢按正火状态组织不同，常用耐热钢分为铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢。按照国际惯例，耐热钢分为奥氏体耐热钢和铁素体耐热钢两类，其中铁素体耐热钢包括统称的珠光体耐热钢和马氏体耐热钢。 主加元素是Cr和Ni。耐热钢的脆化形式是淬火脆化,回火脆化,时效脆化,二次淬火脆化或高Cr铁素体钢的晶粒长大脆化,及鉻镍奥氏体钢沿晶界析出碳化物脆化。10.不锈钢按组织结构特点分为：铁素体钢、奥氏体钢、马氏体钢、奥氏体-铁素体双相钢和沉淀硬化型钢或时效硬化型五大类11.焊接珠光体耐热钢一般都需要预热，预热温度一般为 150300；焊后一般要求采取 保温  措施。 12不锈钢的焊接性主要问题有：晶间腐蚀、应力腐蚀、热裂纹、焊接接头的脆化。 13. 特殊性能的低合金钢分为,低温钢,耐候钢，低合金耐蚀钢三类14. 不锈钢在热加工或长期高温环境工作中，可能产生脆化现象。除了如Crl3钢在550附近的回火脆性、高铬铁素体不锈钢的晶粒长大脆化以及奥氏体不锈钢沿晶界析出碳化物所造成的脆化之外，值得注意的还有所谓475脆性及相脆化。15. 点蚀出现在铁素体与奥氏体不锈钢的焊接中。16. 目前焊接铝合金的主要方法有：气焊、钨极氩弧焊（钨极脉冲氩弧焊）、熔化极氩弧焊。三、判断题   1.金属材料的焊接性与使用的焊接方法无关。(  ×  ) 2.当两种金属的线膨胀系数相差很大时,在焊接过程中会产生很大的热应力。(     )3.对低碳调质钢预热的目的，主要是为了防止冷裂纹，对改善热影响区的性能作用并不大。 （    ） 4.焊接低碳调质钢时，应采用的预热温度必须大于300，通过马氏体的自回火作用来提高抗裂性能。（  ×  ） 5.奥氏体不锈钢无磁性，经淬火能硬化，是不锈钢中应用最广泛的钢种。（   ×  ） 6.焊接奥氏体不锈钢时，为防止合金元素的不必要烧损，应尽量用长弧焊接，并且要均匀摆动前进为好。（  ×  ）7.铜与铜合金在常温时不易氧化,故焊接时不存在铜的氧化问题。 (  ×   )8.CO2气体保护焊由于氧化性太强,所以不能用来焊接钛和钛合金。 (     )9. 采用镍基铸铁型焊条不但避免焊缝产生白铸铁组织，而且可以避免裂纹。（    ） 10. 由于球墨铸铁中的球化剂有促进石墨化的作用，因此球墨铸铁的白铸铁组织倾向比灰铸铁小。（  ×  ） 11.马氏体不锈钢导热性差、易过热，在热影响区易产生粗大的组织。（     ） 12. 异种金属焊接时，原则上希望熔合比越小越好，所以一般开较小的坡口。（  ×   ）三、问答题  1. 简述焊接性的影响因素？ 影响焊接性的四大因素是材料、设计、工艺及服役环境。 材料因素包括母材本身和和使用的焊接材料。 焊接接头的结构设计会影响应力状态，对焊接接头产生影响。 同一种材料采用不同的焊接方法和工艺措施会表现出明显的焊接接头组织性能差异。 服役条件不同，如温度，腐蚀介质等，使得焊接接头性能不易保证。    2.低合金钢焊接中焊缝热裂纹的产生原因，分析低碳高Mn热轧钢的热裂倾向。  原因：S与Fe生成FeS，而FeS又与Fe形成低熔点共晶FeS+Fe。（3） 从钢的成分来看，这类钢含碳量一般较低，含锰量较高，Mn/S比都能达到要求具有较好的抗热裂性。Mn的加入使Mn+S 生成高熔点的MnS。（3） FeS+Mn=(MnS)+Fe MnS不溶于钢液，大部分进入熔渣，少部分留在焊缝中形成夹杂，但MnS熔点高（1610）夹杂物以弥散状分布，危害较小 。（1）    3.中碳钢调质钢焊接时，应采用什么工艺？ 中碳钢焊接时，采用如下焊接工艺： （1）焊接方法     中碳钢焊接时，焊条电弧焊是最恰当的焊接方法，采用相应强度等级的碱性焊条。在焊前不能预热的条件下，可以采用不锈钢焊条。 （2）坡口制备    中碳钢焊接时，为了限制焊缝中的含碳量，减少熔合比，一般采用U形或V形坡口，并将坡口两侧的油污和铁锈等清除干净。 （3）预热    大多数情况下，中碳钢焊接需要预热和控制层间温度，预热温度取决于碳当量、母材厚度、结构刚性、焊条类型和工艺方法。 （4）焊接电源    一般选用直流弧焊电源的反极性，这样可以使熔深减少，起到降低裂纹倾向和气孔的敏感性的作用。（5）焊后热处理    焊后尽量立即进行600800消除应力热处理。 4.奥氏体不锈钢焊接工艺有哪些？ 焊接工艺 ：    1）采用小规范可防止晶间腐蚀、热裂纹及变形等。 2）为保证电弧稳定燃烧，焊条电弧焊最好采用直流反接法；钨极氩弧焊一般采用直流正接，以防因电极过热而造成焊缝中渗钨现象。 3）短弧焊、收弧要慢，填满弧坑。4）与腐蚀介质接触面最后焊接。 5）多层焊要控制层间温度（60)。6）焊后可采取强制冷却。 7）焊后变形只能用冷加工矫正。   1. 奥氏体不锈钢（18-8）与铁素体不锈钢如Cr25产生晶间腐蚀现象有何不同？机理是什么，如何防治？答：（1）现象不同：1.出现位置不同，铁素体在紧靠焊缝的高温区，奥氏体在热循环峰值温度600-1000的热影响区也可发生在焊缝金属上。2.奥氏体中在多层多道焊中常出现，铁素体无此特性。3.铁素体在700-800进行短时间保温退火处理可恢复耐蚀性，奥氏体无次特性。 4铁素体在加热到950以上温度区域冷却时会发生倾向，而奥氏体敏化温度为450-850且需长时加热。（2）机理：分析它的机理机理相同都是贫铬理论，由于金属晶粒内部过饱和的固溶体碳原子会逐步向晶粒边界扩散与晶粒边界的铬原子结合而成碳化物并沿晶界沉淀析出由于铬原子的扩散速度比碳原子慢得多来不及补充形成的碳化物所消耗的铬，导致晶粒边缘贫铬降低 了耐腐蚀能力（3）防止措施1) 铁素体：焊后热处理在700-900短时间保温。2) 奥氏体：工艺1选用适当的焊接方法采用小线能量2工艺参数的制定原理以熔池停留时间最短为宗旨。3采用窄焊缝，多层多道焊，不许摆动操作。4进行稳定化处理或固溶处理。冶金1.使焊缝金属具有奥氏体-铁素体双相组织其中铁素体体积分数为5-12% 。 2.在焊缝中加入比铬跟容易与碳结合的稳定元素。3.降低焊缝金属的含碳量。2. 分析18-8Ti或18-8Nb产生刀状腐蚀的原因及其防治措施。（1） 原因：固溶之后加上敏化,其敏化机理是晶界析出碳化物,紧靠熔合线的金属加热到1000以上时,原先析出的碳化钛开始分解,碳和钛都向奥氏体中溶解,变成固溶态,如果达到1300以上,如果时间允许,碳化钛几乎可以完全溶解,于是金属就变成了固溶处理,如果该处正好是下一道焊缝热影响的800-1000区带,冷却过程中肯定要经过450-800的敏化温度,产生晶间腐蚀的倾向。单道焊缝的结构经过敏化温度的受热,同样要在热影响区的过热段出现晶间腐蚀的倾向,由于前次焊缝的过热区段很窄,再次受热而敏化区也就很窄放在腐蚀介质作用下形成刀状腐蚀。（2） 防止措施：1.采用低碳的18-8型不锈钢材和相应的低碳型不锈钢焊接材料2.采用合理的焊接参数和工艺。3、 不锈钢在焊接时接头产生刀状腐蚀的原因。刀状腐蚀是发生在焊缝的熔合线轮廓外侧很窄的范围内，像刃状深入发展的腐蚀刀状腐蚀在焊缝的焊趾启裂,沿着焊缝熔合线向板厚度方向深入，并慢慢地向母材金属和焊缝金属发展。刀状腐蚀将成为制约焊接结构使用寿命的薄弱环节。刀状腐蚀的机理是固溶之后加上敏化，其敏化机理仍然是晶界析出碳化物。4、 相析出脆化的原因是什么，如何防止？答：原因：一些镍含量不是很高的奥氏体不锈钢，为提高焊缝的抗热裂纹性而设计的体积分数为3-5%或更高的铁素体组织的焊缝，在650-850高温持续服役的过程中会发生六相脆变。与焊缝金属的化学成份，组织，加热温度保温时间等有关。防治：1选择焊接材料时不能只考虑防止热裂纹而选用使焊缝出现多量铁素体的组织 2严格限制加速相形成的元素(硅、铌等)3适当降低铬含量提高镍含量4选用热输入小的焊接方法5避免焊件在650-850进行焊后热处理，减少在此温度停留时间。5. 分析钛及钛合金焊接时气体污染引起的接头脆化的原因？怎么防止？答：原因：钛在高温下，尤其是在熔融状态下对气体(O2,N2,H2)有很大的活泼性，这些气体被吸收后直接引起焊接接头脆化，氧和氮原子以固溶方式溶解于钛中，使得钛发生晶格畸变，强化硬度增加，塑形，韧性降低，随焊缝的氢含量增加显著降低，而焊缝氢含量对焊缝的强度提高及韧性降低作用不明显。防止措施：1.表面油污清理2.表面打磨去除氧化膜3.用惰性气体作为保护气体4.对温度超过400的焊缝和热影响区要加以妥善保护5.限制基本金属及焊丝中的氧含量，选用含氢低的焊接材料。6、 铝镁焊接时产生的气孔是什么，防治措施。（1）铝在焊接时产生的气孔为氢气孔防治措施： 限制氢的来源：焊材严格限制含水量，焊前清除工件和焊丝表面氧化膜和油污 控制焊接工艺：焊接时减慢焊接速度，采用小的线能量 调整电弧气氛：加入少量CO2或O2，降低氢的浓度（2）镁在焊接时产生的气孔氢气孔和低熔点高蒸气压合金元素蒸发烧损导致的气孔防治措施： 减少氢的来源：在焊前清理母材坡口、表面和焊丝表面的油污和氧化膜，加强对熔池的保护 选择合理的焊接工艺参数：采用较大的焊接电流和提高焊接速度 焊前预热思考题：1. 分析6061铝合金焊接性及焊接工艺特点。2. 分析Q420钢的焊接性。3. 316钢在焊接中出现哪些问题？如何防止？