2022年材料焊接性复习总结.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀教案 欢迎下载第 2 章 焊接性及其试验评定 2.1 焊接性及其影响因素 2.1.1 焊接性概念概念:指同质材料或异质材料在制造工艺条件下,能够焊接形成完整接头并满意预期使用要求的才能;工艺焊接性:结合性能,就是肯定的材料在给定的焊接工艺条件下对形成焊接缺陷的敏锐性;使用焊接性:使用性能,指肯定的材料在规定的焊接工艺条件下所形成的焊接接头适应使用要求的才能;2.1.2 影响焊接性的因素 影响因素:材料因素、设计因素、工艺因素、服役因素 2.2 焊接性试验的内容2.2.1焊接性试验的内容( 2)焊缝及热影响区抗击产生冷裂纹的才能( 3)焊接接
2、头抗脆性(1)焊缝金属抗击产生热裂纹的才能断裂的才能(4)焊接接头的使用性能2.3 焊接性的评定及试验方法 2.3.1 焊接性的间接评定(1)碳当量法(2)焊接冷裂纹敏锐指数法(3)热裂纹敏锐性指数法( 4)排除应力裂纹敏锐性指数法(5)层状撕裂敏锐性指数法( 6)焊接热影响区最高硬度法 2.3.2 焊接性的直接试验方法(1)焊接冷裂纹试验方法( 2)焊接热裂纹试验方法(3)焊接排除应力裂纹试验方法( 4)层状撕裂试 验方法 第 3 章 合金结构钢的焊接 3.2 热轧及正火钢的焊接 3.2.2 热轧及正火钢的焊接性(1)冷裂纹及影响因素 a. 淬硬倾向与冷裂倾向的关系 热轧钢 含 c 量不高,
3、但含有少量的合金元素,这类钢的淬硬倾向比低碳钢的淬硬倾向大,并且随着钢材强 度级别的提高淬硬倾向逐步增大;正火钢 的强度级别较高,合金元素含量较多,高温转变区较稳固,焊接冷却下来很易得到贝氏体和马氏体;因此,其冷裂纹倾向随着强度级别的提高而增大;b. 碳当量与冷裂纹倾向的关系 热轧钢 碳当量都比较低,除环境温度很低或钢板厚度很大,一般情形下其裂纹倾向都不大;当 正火钢 碳当量不超过 0.5 时,淬硬倾向比热轧钢大,但不算严峻,焊接性尚可;但对于厚板往往需要进行预热;当 碳当量大于 0.5 时钢的淬硬倾向和冷裂倾向逐步增加;防止措施 :严格掌握线能量、预热和焊后热处理等;c. 热影响区的最高硬度
4、值与冷裂倾向关系 为了防止产生对冷裂敏锐的淬硬组织,可将热影响区的最高硬度掌握在某一刚好不显现冷裂纹的临界值;反过来也可依据测得的热影响区的最高硬度值来判定材料的冷裂倾向和确定预热温度;(2)热裂纹和排除应力裂纹 焊缝中显现热裂纹主要与热轧及正火钢中 C、S、P 等元素含量偏高或严峻偏析有关;排除应力裂纹一般产生在热影响区的粗晶区;裂纹沿熔合区方向在粗晶区的奥氏体晶界断续进展,产生原 因与杂质元素在奥氏体晶界偏聚及碳化物析出“ 二次硬化” 导致晶界脆化有关;(3)非调制钢焊缝的组织和韧性(4)热影响区脆化 热轧钢: 焊接线能量过大:导致冷速过慢,过热区将因晶粒长大或显现魏氏组织等而使韧性降低;
5、线能量名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀教案 欢迎下载过小:由于过热区组织中马氏体比例增大而使韧性降低,这在含碳量偏高时较明显;(5)层状撕裂 层状撕裂主要发生在要求熔透的角接接头和 T 形接头的厚板结构中;3.2.3 热轧及正火钢的焊接工艺 热轧和正火钢对焊接方法无特殊要求,常用的焊接方法如手工电弧焊、埋弧焊、气体爱护焊和电渣焊都可 选用;焊接材料的挑选 挑选相应强度级别的焊接材料 考虑熔合比和冷却速度的影响 必需考虑焊后热处理对焊缝力学性能的影响 焊接工艺参数的确定 焊接线能量的确定主要取决于过热区的脆化和冷
6、裂两个因素;由于各类钢的脆化倾向和冷裂倾向不同,所 以对线能量的要求也不同;焊接时进行预热的目的是防止裂纹和适当地改善焊接接头性能;热扎正火钢一般焊后不需要热处理 3.3 低碳调质钢的焊接 3.3.2 低碳调质钢的焊接性分析(1)焊缝强韧性匹配 低的屈强比有利于加工成形,高的屈强比使钢材的潜力得以较大的发挥;(2)冷裂纹 限制焊缝含氢量在超低氢水平对于防止低碳调质钢焊接冷裂纹非常重要;低碳调质钢是通过加入提高 淬透性的合金元素,保证获得强度高、 塑性和韧性好的低碳马氏体和部分下贝 氏体;由于淬透性增加,使得 CCT曲线大大右移,除非冷却速度很缓 慢,高温转变一般不会发生;但是,这类钢马氏体含碳
7、量很低,马氏体开头转变温度 Ms较高,在该温度下 以较慢的速度冷却,形成的马氏体仍能来得及进行一次“ 自回火” 处理,所以实际上冷裂倾向并不肯定很 大;如马氏体转变时冷却速度较快,得不到“ 自回火” 成效,冷裂倾向就会增大;(3)热裂纹及排除应力裂纹 低碳调质钢中 S、P 杂质掌握严,含 C量低、含 Mn量较高因此热裂纹倾向较小;对一些高 Ni 低 Mn型低 HY80),焊缝中的含 Mn量可通过焊接材料加以调整,焊接热裂纹是不会产生的;合金高强调质钢(从合金系统来说,为加强其淬透性和提高抗回火性能,加入的合金元素 都能引起再热裂纹其中 V 的影响最大, Mo的影响次之;(4)热影响区性能变化
8、过热区的脆化Cr、Mo、V、Ti 、Nb、B 等,大多数焊接热影响区的软化(缘由是奥氏体晶粒粗化,上贝氏体和 M-A 组元的形成)3.3.3 低碳调质钢的焊接工艺特点(1)焊接方法和焊接材料的挑选调质钢只要加热温度超过其回火温度,它的性能 综合机械性能 就会降低,问题随调质钢强度级别的提高而变得更加显著;通常解决方法是焊后重新调质处理,尽量限制焊接过程中的热量输入;低碳调质钢焊后般不再进行热处理,要求焊缝金属在焊接状态具有与母材近似相等的机械性能;特殊情况 结构刚度很大 ,为防止裂纹可挑选比母材强度稍低些的焊接材料;(2)焊接参数的挑选焊接线能量在保证不出裂纹,满意热影响区塑性、韧性的条件下,
9、线能量应当尽可能挑选大些;预热温度名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀教案 欢迎下载当线能量的数值达到了最大答应值时仍不能防止裂纹的发生,必需实行预热措施;预 热主要是为了防止冷裂,但从 800 500区间的冷却速度来看,由于预热减缓了该区域 内的冷却速度,获得上贝氏体的可能性增加,热影响区的塑性和韧性会受到不利的影响,预热温度一般低 于 200;焊后热处理 低碳马氏体 +下贝氏体组织的低碳调质钢能保证其焊接热影响区在快速冷却时获得高强度及塑性和韧性,为了防止焊件脆断的排除应力退火就没有必要;排除应力退火处理只用于
10、要求耐应力腐蚀的焊件,为了保证 材料的性能,排除应力退火的温度应比该钢材调质时的回火温度低 30左右;(3)低碳调质钢焊接接头的力学性能为了排除液化裂纹和提高焊接效率,一般采纳熔化极气体爱护焊(MIG)和活性气体爱护焊(MAG)等自动化或半自动机械化焊接方法;3.4 中碳调质钢的焊接 3.4.2 中碳调质钢的焊接性分析(1)焊缝中的热裂纹 尽可能选用含碳量低以及含 S、P 杂质少的焊接材料; 在焊接工艺上应留意填满弧坑和保证良好的焊缝成形;(2)淬硬性和冷裂纹 降低焊接接头的含氢量,除了实行焊前预热外,焊后须准时进行回火处理;(3)热影响区脆化和软化 热影响区产生大量脆硬的马氏体组织;措施:采
11、纳小热输入,同时实行预热,缓冷和后热等措施;焊接热源越集中,对削减软化越有利;3.4.3 中碳调质钢的焊接工艺特点(1)退火或正火状态下焊接(2)调质状态下焊接(3)焊接方法及焊接材料 焊条电弧焊、气体爱护焊、埋弧焊等;采纳可能小的焊接热输入,同时实行预热和后热措施;中碳调质钢对冷裂纹的敏锐性之所以比低碳调质钢大,除了淬硬倾向大外,仍由于 Ms 点较低,在低温下 形成的马氏体难以产生“ 自回火” 效应;3.5 珠光体耐热钢的焊接 3.5.2 珠光体耐热钢的焊接性分析(1)热影响区硬化及冷裂纹 珠光体耐热钢焊接过程中最常见的焊接缺陷之一就是在热影响区的粗晶区产生冷裂纹,在实际生产中,为了防止冷裂
12、纹的显现,一般都采纳焊前预热、掌握层间温度、除应力等处理方法;焊后去氢处理 、改善组织状态以及减小和消可采纳低氢焊条和掌握焊接热输入在合适的范畴,加上适当的预热、后热措施,来防止产生焊接冷裂纹;(2)排除应力裂纹 这类钢中加入少量的合金元素 Cr、 Mo、 V、 Ti 、 Nb 等,它们都是剧烈碳化物形成元素,会增加钢的再热裂 纹敏锐性;再热裂纹的产生部位一般都在工件较厚的地方;所以,在厚板结构的焊接过程中,当焊缝焊到 肯定厚度后,先进行次中间排除应力热处理,有利于防止再热裂纹的产生;(3)回火脆性 P、As、Sn和 Sb 等 Cr-Mn 钢产生回火脆化的主要缘由是由于在回火脆化温度范畴内长期
13、加热后,杂质元素在晶界上偏析而引起的晶界脆化现象,此外与促进回火脆化元素Mn和 Si 也有定关系;因此,对基休金名师归纳总结 属来说,严格掌握有害杂质元素的含量,同时降低Mn和 Si 含量是解决脆化的有效措施;第 3 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 3.5.3珠光体耐热钢的焊接工艺特点优秀教案欢迎下载常用焊接方法和焊接材料 焊接生产中最常用的两种焊接方法是钨极氩弧焊封底手工电弧焊盖面和 埋弧自动焊 ;焊接材料的挑选应力求焊缝金属成分和机械性能与母材相匹配;另外,在焊补缺陷或者焊后不能进行热处 理的情形下,仍可以选用奥氏体钢焊条,这样可以
14、防止冷裂纹的产生;但这种接头长期在高温下工作会导 致焊缝金属的相脆性;第 4 章 不锈钢及耐热钢的焊接 4.1 不锈钢及耐热钢的分类及特性 4.1.4Fe-Cr 、 Fe-Ni 相图及合金元素的影响 Cr 是缩小奥氏体相区的元素,是强铁素体形成元素 Ni 是强奥氏体形成元素 C是强奥氏体化元素,会使奥氏体相区增大,而铁素体相区减小 N是强奥氏体化元素,N 在奥氏体不锈钢中不易形成脆性析出相 钼 Mo 也是铁素体形成元素 锰 Mn 是奥氏体化元素 奥氏体化元素对热裂纹的影响元素奥氏体单相组织焊缝Nb、双相组织焊缝Ni 显著增大热裂倾向显著增大热裂倾向C 含量为 0.3%-0.5%时,同时有增大热
15、裂倾向Ti 等元素时削减热裂倾向Mn 含量为 5%-7%时,显著削减热裂倾削减热裂倾向向,但有 Cu时增加热裂倾向但如使铁素体相消逝时增大热裂倾向N 提高抗裂性提高抗裂性铁素体化元素对热裂纹的影响元素奥氏体单相组织焊缝双相组织焊缝时,提高抗裂Cr 形成 Cr-Ni 高熔点共晶, 细化晶粒当 Cr/Ni 1.9-2.3性Mo 显著提高抗裂性细化晶粒,减小热裂倾向4.2 奥氏体不锈钢的焊接 4.2.2 奥氏体不锈钢焊接性分析(1)奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性 晶间腐蚀 HAZ敏化区 焊缝区 熔合区 贫铬 防止:通过焊接材料,使焊缝金属或超低碳情形或含有足够稳固化元素 Nb;调整焊缝成分以获得一 定
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