常用材料的焊接金相学.wps

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1、常用材料的焊接金相学常用材料的焊接金相学针对这一点，主要以碳钢和低合金钢来进行讨论，最后一部分将回顾三种常用材料的焊接冶金：不锈钢，铝、铜和彼此间的合金。不锈钢不锈钢“不锈”一词用于不锈钢的分类有点用词不当，因为通常指的是抗腐蚀，然而在严重的腐蚀环境下，许多不锈钢腐蚀的很厉害。 不锈钢指的是具有至少 12的铬。有许多种不锈钢，焊接检验师讨论他们的时候应该认识到使用适当的牌号，主要有五种不锈钢：铁素体、马氏体、奥氏体、沉淀硬化和双相钢，头三种指的是稳定的室温相，第四种通常叫“PH”不锈钢，指的是通过时效热处理使之硬化，沉淀强化机理相对于淬火和回火叫相变硬化。 最后一种双相钢，在室温下是近似相等的

2、半铁素体半奥氏体，是一种改良型耐氯化物应力腐蚀开裂的钢种。不锈钢中稳定的室温相依赖于钢的化学成分，一些不锈钢可以包含不同相的组合，最常用的是奥氏体不锈钢，标识为“200” “300”系列，304和 316 不锈钢是奥氏体。A416 是马氏体，430是铁素体，常用的“PH”钢有 17-4PH。常用的双相钢是AL-6XN。可想而知，这些类别的可焊接性大不相同，对奥氏体来讲，目前的填充金属具有良好的可焊性，当金属温度很高时，这些钢种易产生微型热裂纹，这个问题可通过控制母材和填充金属化学成分，促使铁素体的形成，这样可以帮助消除热裂纹。当选取的填充金属的铁素体含量在 410时，可以避免奥氏体不锈钢裂纹的

3、产生，这个百分比常称为铁素体含量，可以用磁性探测仪测量。因为铁素体是体心立方并带有磁性，用磁性探测仪可以测量。奥氏体是面心立方无磁性。铁素体不锈钢也具有可焊性，只要选用适当的填充金属。 马氏体不锈钢是最难焊的，经常需要预热及焊后热处理。“PH”和双相不锈钢钢也是可焊的，但是要注意焊接过程中引起的机械性能的改变。奥氏体不锈钢焊接中一个常见的问题是碳化物沉淀或叫敏化，当工件被加热到焊接温度，部分母材被加热到 8001600F。在此范围内，碳和铬结合形成碳化铬，形成这一产物最敏感的温度大约在1250F，并且这一温度在每一个焊接热循环中被出现两次、 一次在加热过程，一次在冷却过程。这些碳化铬主要在微观

4、结构的晶界中出现，碳化铬的形成使晶粒内临近晶界部分的铬含量减少，这一现象叫“贫铬”导致铬含量低于抗腐蚀所需的含量，最终结果降低了晶粒的耐腐蚀性，在一定的腐蚀环境下，晶粒的边界腐蚀率较高，叫作晶间腐蚀开裂，或IGA（见图 8.17）。有几种方法可以防止奥氏体不锈钢由于焊接而产生的敏化。 第一种方法是重新加热已完成的结构至19502000F，这种固溶退火打破了碳化铬。 从而允许碳重新溶解于结构，然而，该热处理会引起结构的严重变形，紧跟着，工件必须快速在水中淬火避免碳化铬的再次形成（见图8.18）。第二种方法是增加母材和填充金属的稳定性。两种最常用的增加稳定性的方法是添加钛和铌，在 300 系列中加

5、入相当于 810 倍碳含量的钛和铌，这些合金稳定剂优先与碳结果从而减少了形成碳化铬的碳含量。加入钛后，奥氏体不锈钢成为 321。加入铌后成 347（见8.19）。第三种方法是减少母材及焊材中的碳含量，最后这些低碳奥氏体不锈钢叫超低碳，或叫ELC。 今天，它们被冠以字母“L”，意思是碳含量小于 0.03（标准钢级小于 0.08）通过减小合金碳含量，较少的碳与铬结合，焊接引起的敏感性降低了（图8.19）。 这些低碳钢级，由于较低的碳而轻微地降低机械性能，因此在选择这些合金时间要注意，特别是使用于高温情况下。铝及铝合金铝及铝合金铝合金在其表面有一层坚硬的氧化膜，这是当裸露的铝暴露于空气中快速形成的。

6、 当工件处于腐蚀环境时，这些氧化膜提供了保护。 这些氧化物防碍了焊接，为了进行钎焊这些合金，焊剂被用来破坏氧化膜，以使部件能够被焊接。 焊接时，一般选用交流电源，并利用交流焊接的反极性破坏氧化膜，并且用氦或氩气保护防止进一步形成氧化膜的交流焊接方法有时又叫作表面清理方法。铝及铝合金的金属冶金很复杂，特别是针对于大量的合金和热处理。 对大多数可焊的系列和热处理状态，与之相配合的填充金属可在 AWS 5.10。铝及铝合金焊条和焊棒技术条件中查到。铜及其合金铜及其合金纯铜和其许多合金无法象钢一样通过淬火和回火来硬化，这些合金经常在成形过程中，产生的冷作被加强和硬化。焊接行为软化了冷作硬化的材料，而且

7、在焊接冷作硬化的铜合金之前必须考虑这一点，一系列铜合金被时效强化一种类似于用于“PH”不锈钢的沉淀硬化处理。当焊接这些合金时，通常要规定焊后热处理以恢复原来的机械性能。焊接铜及铜合金的一个主要问题是由于他们相对低的熔点和高的导热能力。大量的热要用于克服热散失由于高速的热传导，而相对低的融点又使其早于预期时间熔化而流出接头，多数铜合金在采用适当的工艺和技巧的情况下是可焊的。总结总结焊接冶金是焊接任何部件都必须考虑的一个重要因素，因为这些冶金变化对焊缝和母材的最终性能有着极大的影响。 由于冶金专家和焊接工程师希望控制焊缝的最终性能。因而存在许多焊接工艺要求。所以，焊接检验师要监测这些要求并保证最终的生产是满足要求的。金属加热量或金属降温速率，都会使金属性能发生改变，你已经了解这些因素是怎样影响金属性能的改变。 所以，现在可以明白哪些焊接变素是重要的并且为什么要在焊接过程中进行控制。