国际焊接工程师材料复习.ppt

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1、IIW Authorised Training Body国际焊接工程师材料复习 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望IIW Authorised Training Body材料及材料焊接行为在基础课程和主材料及材料焊接行为在基础课程和主课程中都涉及到，此部分需要掌握金课程中都涉及到，此部分需要掌握金属材料的基本知识和焊接冶金基本知属材料的基本知识和焊接冶金基本知识，更需要掌握常用的金属材料性能识，更需要掌握常用的金属材料性能及其焊接性。及其焊接性。基本知

2、识内容包括：铁碳相图及相关基本知识内容包括：铁碳相图及相关知识、焊接裂纹及焊接性、材料及接知识、焊接裂纹及焊接性、材料及接头热处理、金属材料特性及其试验方头热处理、金属材料特性及其试验方法。法。IIW Authorised Training Body具体金属材料要从以下几个方面了解这种具体金属材料要从以下几个方面了解这种材料：标准、标记方法、典型钢种、化学材料：标准、标记方法、典型钢种、化学成分、机械性能、材料特性、焊接性、焊成分、机械性能、材料特性、焊接性、焊接材料的选择、焊接工艺要点。接材料的选择、焊接工艺要点。本部分涉及到的标准有：材料的分类和标本部分涉及到的标准有：材料的分类和标记体系

3、、每种材料的标准和标记方法、焊记体系、每种材料的标准和标记方法、焊接填充材料的标准和标记。接填充材料的标准和标记。IIW Authorised Training Body材料基础知识材料基础知识金属结构、铁碳合金、铁碳相图金属结构、铁碳合金、铁碳相图金属材料中常见的晶格形式金属材料中常见的晶格形式纯铁的结晶过程纯铁的结晶过程置换固溶体、间隙固溶体、金属化合物置换固溶体、间隙固溶体、金属化合物共晶相图、包晶相图共晶相图、包晶相图铁碳合金相图中各特征点的意义铁碳合金相图中各特征点的意义铁素体、奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体、莱氏铁素体、奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体、莱氏体、渗碳体，魏氏组织体、渗

4、碳体，魏氏组织共析钢、亚共析钢、过共析钢、共晶白口铁、亚共共析钢、亚共析钢、过共析钢、共晶白口铁、亚共晶白口铁、过共晶白口铁晶白口铁、过共晶白口铁钢的冷却转变，钢的冷却转变，TTT曲线，曲线，CCT曲线曲线IIW Authorised Training Body焊接冶金焊接冶金焊接接头构成和各区的特点焊接接头构成和各区的特点焊接裂纹的种类和形成机理焊接裂纹的种类和形成机理焊接接头断裂形式和裂纹试验焊接接头断裂形式和裂纹试验热处理热处理热处理种类、作用热处理种类、作用正火、淬火、回火、调质、消除应力退火、时效正火、淬火、回火、调质、消除应力退火、时效强化、固溶处理强化、固溶处理金属材料性能，试验

5、方法，材料特征值金属材料性能，试验方法，材料特征值强度、塑性、韧性、硬度、导热性、热膨胀性、强度、塑性、韧性、硬度、导热性、热膨胀性、耐腐蚀性耐腐蚀性IIW Authorised Training BodyIIW Authorised Training BodyIIW Authorised Training BodyIIW Authorised Training Body裂纹形成机理裂纹形成机理肉眼或肉眼或6:1的放大镜能够识别的放大镜能够识别借助借助V6:1的显微镜的识别的显微镜的识别焊接接头中的缺陷裂纹焊接接头中的缺陷裂纹裂纹尺寸裂纹尺寸宏观裂纹宏观裂纹微观裂纹微观裂纹冷裂纹冷裂纹裂纹形成

6、裂纹形成晶间裂纹晶间裂纹穿晶裂纹穿晶裂纹裂纹形成的原因裂纹形成的原因/条件条件热裂纹热裂纹凝固凝固裂纹裂纹液化液化裂纹裂纹层状层状撕裂撕裂淬硬淬硬裂纹裂纹氢致氢致裂纹裂纹时效时效裂纹裂纹析出析出裂纹裂纹脆化脆化裂纹裂纹收缩收缩裂纹裂纹缺口缺口裂纹裂纹再热再热裂纹裂纹（两种形成均可能）（两种形成均可能）IIW Authorised Training Body裂纹分布裂纹分布1焊缝中纵向裂纹（多为结晶裂纹）焊缝中纵向裂纹（多为结晶裂纹）2焊缝中横向裂纹（多为延迟裂纹）焊缝中横向裂纹（多为延迟裂纹）3熔合区横向裂纹（多为延迟裂纹）熔合区横向裂纹（多为延迟裂纹）4焊缝根部裂纹（延迟、热应力裂纹）焊缝根

7、部裂纹（延迟、热应力裂纹）5HAZ根部裂纹（延迟裂纹）根部裂纹（延迟裂纹）6焊趾纵向裂纹（延迟裂纹）焊趾纵向裂纹（延迟裂纹）7焊趾纵向裂纹（液化、再热裂纹）焊趾纵向裂纹（液化、再热裂纹）8焊道下裂纹（延迟、液化、再热裂纹）焊道下裂纹（延迟、液化、再热裂纹）9层状撕裂层状撕裂10弧坑裂纹（纵向、横向、星形）弧坑裂纹（纵向、横向、星形）IIW Authorised Training Body裂纹分类裂纹分类凝固裂纹（结晶裂纹）凝固裂纹（结晶裂纹）液化裂纹液化裂纹热裂纹热裂纹再热裂纹再热裂纹延迟裂纹延迟裂纹冷裂纹冷裂纹IIW Authorised Training Body钢的工业生产钢的工业生产高

8、炉炼铁过程高炉炼铁过程还原过程，焦碳既作为燃料又作为还原剂，还原过程，焦碳既作为燃料又作为还原剂，成品为生铁。成品为生铁。炼钢过程炼钢过程基本氧化过程，由生铁炼成钢要求去除不基本氧化过程，由生铁炼成钢要求去除不期望存在的铁的伴生杂质，如碳、硅、锰、期望存在的铁的伴生杂质，如碳、硅、锰、磷和硫。磷和硫。精炼方法：酸性转炉炼钢法、平炉炼钢法、精炼方法：酸性转炉炼钢法、平炉炼钢法、电炉炼钢法电炉炼钢法IIW Authorised Training Body钢的浇注钢的浇注浇注的钢水中仍含有大量氧的成份。应进浇注的钢水中仍含有大量氧的成份。应进行脱氧，这一过程为还原。行脱氧，这一过程为还原。沸腾钢沸腾

9、钢镇静钢镇静钢（在钢水中添加约（在钢水中添加约0.15%的硅和少量的硅和少量的锰和铝）的锰和铝）特别镇静钢特别镇静钢（在钢水中添加约（在钢水中添加约0.2%的硅，的硅，约约0.02%的铝和少量的锰）的铝和少量的锰）IIW Authorised Training Body合金元素对钢性能的影响合金元素对钢性能的影响性性能能C CSiSiMnMnP PS SCrCrNiNiMoMoCuCuAlAl抗拉强度抗拉强度+()+硬度硬度+屈服极限屈服极限+延伸率延伸率2%()()()()冲击韧性冲击韧性+()+()冷变形性冷变形性()(+)(+)()深冲性深冲性()()(+)(+)()锻造锻造+()()(

10、)压力焊能力压力焊能力(+)(+)(+)(+)()熔化焊能力熔化焊能力+()热脆性热脆性+淬硬性淬硬性+(+)(+)+热强性热强性+至至400+(+)(+)同同C+临界冷却速度临界冷却速度()耐腐蚀性耐腐蚀性+(+)(+)+(+)(+)同同C(+)(+)+抗高温氧化性抗高温氧化性+(+)(+)+冷作硬化性冷作硬化性+(+)(+)疲劳性能疲劳性能(+)(+)间接间接(+)(+)同同C(+)(+)同同C(+)(+)同同C(+)(+)同同CIIW Authorised Training Body硫硫硫在铁中几乎不溶解，它与铁形成化合物硫化铁。由于硫化铁的熔点较低（1200），它一般沉淀在晶界上，硫化

11、铁在800900时变脆。此时，钢很容易在晶界处破坏（红脆性）。当温度超过1200时，晶界上的硫化铁熔化，钢以热脆形式发生破坏。在偏析区特别容易出现热裂倾向。磷磷磷使钢变脆。由于磷铁化合物的熔点较低，因此易产生热裂纹。氮氮温度大约超过600时，氮可溶解在铁素体中，但在室温时，氮就会析出，它阻碍钢的可变形性（时效）。在特殊镇静钢中，至少0.02%的铝含量与氮相结合，因此在特殊镇静钢中避免了时效现象。IIW Authorised Training Body钢的分类，钢的分类，EN10020标准标准按合金元素的含量分类按合金元素的含量分类碳钢（非合金钢碳钢（非合金钢）低合金钢低合金钢合金元素含量5%例

12、如13CrMo4-5高合金钢高合金钢合金元素含量5%例如X6CrNi16-13按使用要求分类按使用要求分类普通钢普通钢优质钢优质钢特殊优质钢特殊优质钢IIW Authorised Training Body钢的标记体系，钢的标记体系，EN10027EN10027-2材料的数字标记材料的数字标记材料分组：材料分组：0=纯铁纯铁1=钢钢2=重金属重金属如如Cu、Ni3=轻金属如轻金属如Al分类组别见表分类组别见表2不同品种的数字编号不同品种的数字编号钢种的数量有要求时的标记数字钢种的数量有要求时的标记数字IIW Authorised Training Body例：例：10116按按EN10025-

13、2对对S235J2钢的钢的数字编号数字编号01=一般结构钢一般结构钢Rm500N/mm2材料类别号：材料类别号：1=钢材分类号钢材分类号IIW Authorised Training Body非非合合金金钢钢合合金金钢钢普通普通钢钢优质钢优质钢特特殊殊优质优质钢钢优质优质钢钢特特殊殊优优质质钢钢工具工具钢钢其它各其它各类类特殊特殊钢钢耐化学耐化学腐腐蚀钢蚀钢结结构、机械制造和构、机械制造和钢钢筋用筋用钢钢0090普通普通钢钢10特殊特殊物理物理性能性能的的钢钢20Cr3040不不锈钢锈钢Ni2.5%不含不含Mo,Nb,Ti50Mn,Si,Cu60Cr-Ni含含含含2.03%Cr70CrCr-B

14、80Cr-Si-MoCr-Si-Mn-MoCr-Si-Mo-VCr-Si-Mn-Mo-V0191一般一般钢结钢结构用构用钢钢Rm500N/11结结构构制造制造和和钢钢筋用筋用含含C0.5%21Cr-SiCr-MnCr-Mn-Si3141不不锈钢锈钢Ni2.5%含含Mo,Nb,Ti51Mn-SiMn-Cr6171Cr-SiCr-MnCr-Mn-BCr-si-Mn81Cr-Si-VCr-Mn-VCr-Si-Mn-V92RM0.5%22Cr-VCr-V-SiCr-V-MnCr-V-Mn-Si32高速工高速工具具钢钢含含Co4252Mn-CuMn-VSi-VMn-SiV62Ni-SiNi-MnNi-C

15、u72Ni-Mo含含0.35%MoCr-Mo-B82Cr-Mo-WCr-M0-W-VIIW Authorised Training Body按按EN10027-1和和ECISSIC10标准：材料符号标准：材料符号标记标记主要符号（主要符号（EN10027-1）（钢钢种）种）附加符号（附加符号（ECISSIC10）对对于于钢钢对对于于钢钢的制造的制造IIW Authorised Training Body*主要符号标记主要符号标记G铸钢铸钢如如GS-35，GG-灰口铸铁灰口铸铁根据钢的使用及其机械性能和物理性能的主根据钢的使用及其机械性能和物理性能的主要符号：要符号：S普通结构用钢普通结构用钢P

16、压力容器用钢压力容器用钢L管道用钢管道用钢E机器制造用钢机器制造用钢B钢筋用钢钢筋用钢Y应力钢应力钢R钢轨用钢钢轨用钢H高强度拉伸性能的冷轨钢板高强度拉伸性能的冷轨钢板例如：例如：EN10025-2S235J2IIW Authorised Training Body按化学成分含量标记按化学成分含量标记:i）碳素钢和锰碳素钢和锰1%的碳锰非合金钢、非合金钢的易切削钢、合的碳锰非合金钢、非合金钢的易切削钢、合金元素金元素50%Al)+CE镀铬镀铬表表层层+CV镀铜镀铜表表层层+IC无机涂无机涂层层+OC有机涂有机涂层层+S热热渗渗锡锡+SE镀锡镀锡表表层层+T热热浸浸镀铅锌镀铅锌合金合金+TE电镀

17、电镀/铅锌铅锌合金涂合金涂层层+Z镀锌镀锌+ZA镀锌铝镀锌铝+ZE电镀锌电镀锌+ZF扩扩散散锌锌涂涂层层+ZN锌镍锌镍涂涂层层IIW Authorised Training Body符符号号热处热处理状理状态标记态标记+A软软化化处处理理+AC渗碳渗碳处处理理+C冷作硬化冷作硬化+Cnnn冷作硬化后的最低抗拉冷作硬化后的最低抗拉强强度度+CR冷冷轧轧+HC热热/冷成型冷成型+LC稍微冷拔和稍微冷拔和轻轻微冷微冷轧轧（表面）（表面）+Q淬火淬火+S急冷急冷处处理理+ST固溶退火固溶退火+U无无处处理理IIW Authorised Training Body按欧洲标准材料标记示例按欧洲标准材料标记

18、示例机械性能一致的钢的标记、按欧洲机械性能一致的钢的标记、按欧洲EN标准非合金标准非合金结构钢对结构钢对S、E、P、L、B钢的标记钢的标记IIW Authorised Training Body按按EN10027标准主要符号标准主要符号按钢铁按钢铁IC10附加符号附加符号字字母母性性能能对对于于钢钢对于对于钢钢的制的制造造1 1组组)2 2组组G=G=铸钢铸钢(如必要如必要)S=S=结构用钢结构用钢nnn=nnn=最最 小小 产产品品厚厚度度的的最最小小屈屈服服强强度度N/mm冲击功冲击功(焦耳焦耳)试验温度试验温度C=C=具有特别的冷变形能力具有特别的冷变形能力D=D=液浸镀层液浸镀层E=E

19、=瓷漆瓷漆F=锻压锻压H=H=空心型材空心型材L=L=用于低温用于低温M=M=热机械轧制热机械轧制N=N=正火或正火轧制正火或正火轧制O=O=海上用海上用P=P=钢板桩钢板桩Q=Q=调质调质S=S=钢结构用钢钢结构用钢T=T=管材管材W=热强钢热强钢an=an=用用于于规规定定的的附附加加元元素素如如Cu的的符符号号,如如需需要要带带一一个个一一位位的的数数字字,它它乘乘以以10为为规规定定的含量的含量27J27J40J40J60J60JJRJRKRKRLRLR+20+20JOJOKOKOLOLO0 0J2J2L2L220J3J3K3K3L3L330J4J4K4K4L4L440J5J5K5K5

20、L5L550J6J6K6K6L6L660M M热机械轧制热机械轧制N N正火或正火轧制正火或正火轧制Q Q调质调质G G其它特性，如有必要用其它特性，如有必要用1或或2个数字个数字G GX Xn nn nn nan.an.+an+an+an+an1)IIW Authorised Training Body碳钢碳锰钢碳钢碳锰钢应用应用广泛应用于民用建筑、地下工程、桥梁工程、广泛应用于民用建筑、地下工程、桥梁工程、水利工程、车辆制造和机器制造。水利工程、车辆制造和机器制造。标准标准欧洲标准欧洲标准EN10025-2，此标准说明了八种钢材，此标准说明了八种钢材组别组别S185、S235、S275、S

21、355、S450、E295、E335和和E360。其在机械性能上有所其在机械性能上有所不同。钢材组别为不同。钢材组别为S235和和S275的等级型号是的等级型号是JR、J0和和J2。钢材组别为。钢材组别为S355的等级型号是的等级型号是JR、J0、J2和和K2。钢材组别为。钢材组别为S450的等级的等级型号是型号是J0。IIW Authorised Training Body标记标记标准号（标准号（EN10025-2）；）；标记标记S（结构钢）或者（结构钢）或者E（机器制造用钢）（机器制造用钢）厚度厚度16mm的最低屈服强度的标识，用的最低屈服强度的标识，用MPa表示表示如果适用，关于冲击功数

22、值的等级标记；如果适用，关于冲击功数值的等级标记；如果适用，表示特殊要求的附加标记如果适用，表示特殊要求的附加标记C标明标明“N或者或者AR”IIW Authorised Training Body示例：示例：一种适于冷弯边（一种适于冷弯边（C）的结构钢（）的结构钢（S）,其在室温条件下的最低屈服强度为其在室温条件下的最低屈服强度为355Mpa1)，在，在0（J0）条件下的最低冲击功数值为）条件下的最低冲击功数值为27J，供货状态为正火轧制（或者轧制状态），供货状态为正火轧制（或者轧制状态）钢材钢材EN10025-2S355J0CN（或者（或者AR）IIW Authorised Trainin

23、g Body正火轧制：正火轧制：在在某一温度范围内进行最终变某一温度范围内进行最终变形处理获得材料特性的轧制过程。类似于形处理获得材料特性的轧制过程。类似于正火过程，所以其在正火过程后的材料属正火过程，所以其在正火过程后的材料属性仍然可以得到保留。此供货条件的缩写性仍然可以得到保留。此供货条件的缩写形式为形式为N。无任何特殊轧制和无任何特殊轧制和/或热处理条件的技术供或热处理条件的技术供货条件。此技术条件的缩写形式为货条件。此技术条件的缩写形式为AR。IIW Authorised Training Body化学成分化学成分机械性能机械性能可焊性可焊性IIW Authorised Trainin

24、g Body*碳当量碳当量CEV：CEV=C CEV=C MnMnCrCrMoVNiNiCu6 65 51515非合金结构钢的焊接：普通结构钢熔化焊时的焊接非合金结构钢的焊接：普通结构钢熔化焊时的焊接性主要受它的淬硬倾向、脆断倾向、时效倾向以及性主要受它的淬硬倾向、脆断倾向、时效倾向以及它的偏析性能等因素的影响。这些影响都是由钢的它的偏析性能等因素的影响。这些影响都是由钢的化学成分所确定，尤其是由钢中的含碳量、含氮量、化学成分所确定，尤其是由钢中的含碳量、含氮量、含硫量和含磷量所确定。含硫量和含磷量所确定。含碳量不大于含碳量不大于0.22%的的结结构构钢钢是可是可焊焊接接钢钢种，并且种，并且可

25、在不予可在不予热热的情况下施的情况下施焊焊。IIW Authorised Training Body脆断：脆断：通常，将近行断裂前，材料没有明通常，将近行断裂前，材料没有明显的形状改变的断裂称为脆断。显的形状改变的断裂称为脆断。时效：时效：人们把随着时间的流逝，材料的某人们把随着时间的流逝，材料的某种性能如缺口冲击功出现改变的现象称为种性能如缺口冲击功出现改变的现象称为材料的时效。材料的时效。IIW Authorised Training Body耐侯钢耐侯钢含有一定数量的合金元素的钢材，如添加含有一定数量的合金元素的钢材，如添加P、Cu、Cr、Ni、Mo、到钢材中在温度条到钢材中在温度条件下

26、通过在母材金属上形成自保护的氧化件下通过在母材金属上形成自保护的氧化膜可以增强其抗大气腐蚀性。膜可以增强其抗大气腐蚀性。IIW Authorised Training Body耐侯钢标记：耐侯钢标记：标准号（标准号（EN10025-5）；）；标记标记S（结构钢）；（结构钢）；厚度厚度16mm的最低屈服强度的标识，用的最低屈服强度的标识，用MPa表示；表示；相关冲击功数值的质量标识；相关冲击功数值的质量标识；字母字母W表示钢材抗大气腐蚀；表示钢材抗大气腐蚀；如必要，字母如必要，字母P表示高磷含量等级（只适用于级别表示高磷含量等级（只适用于级别S355）；）；标明标明“N或者或者AR”IIW Au

27、thorised Training Body例：防大气腐蚀（例：防大气腐蚀（W）的结构钢（）的结构钢（S）在）在355MPa1)的室温下使用最低屈服强度，在的室温下使用最低屈服强度，在0(J0)条件下使用条件下使用27J的最低冲击功，正火轧的最低冲击功，正火轧制（或轧制）供货：制（或轧制）供货：钢材钢材EN10025-5S355J0WN（或者（或者AR）IIW Authorised Training Body耐侯钢焊接性耐侯钢焊接性如果使用无抗大气腐蚀的填充金属则应该如果使用无抗大气腐蚀的填充金属则应该确保焊缝本身是耐候的。确保焊缝本身是耐候的。在焊接之前，应该将已形成的表面层清除在焊接之前，

28、应该将已形成的表面层清除至接头边缘至接头边缘10mm到到20mm的距离。的距离。焊接钢材级别焊接钢材级别S355J0WP和和S355J2WP采用采用的磷含量很高时，应该采用特殊的预防措的磷含量很高时，应该采用特殊的预防措施。施。IIW Authorised Training Body调质钢调质钢调质、正火或其它附加方法使钢的表面处调质、正火或其它附加方法使钢的表面处于硬化状态，应用于曲轴、连杆、齿轮、于硬化状态，应用于曲轴、连杆、齿轮、销钉等机器零件。这类钢既有强度又有韧销钉等机器零件。这类钢既有强度又有韧性，屈强比为性，屈强比为0.70.95。调质钢一般适用闪光对焊，在一定的条件调质钢一般适

29、用闪光对焊，在一定的条件下才适用于熔化焊。下才适用于熔化焊。IIW Authorised Training Body当碳含量当碳含量0.35%的非合金钢和硼合金钢焊接时需的非合金钢和硼合金钢焊接时需要预热，预热温度要预热，预热温度150250，填充材料按，填充材料按ISO2560和和ISO14341选择，焊后缓冷，在选择，焊后缓冷，在250时时退火减小扩散氢的含量。退火减小扩散氢的含量。对碳含量在对碳含量在0.5%时的非合金钢和合金钢在相对困时的非合金钢和合金钢在相对困难的条件下可用熔化焊，焊前预热温度大约难的条件下可用熔化焊，焊前预热温度大约250350，填充材料一般按，填充材料一般按EN7

30、57和和EN758选择，选择，或对热强钢按或对热强钢按EN1599和和EN12070和和EN12071，焊，焊后要求缓冷，冷至后要求缓冷，冷至100时才可进行热处理如减小时才可进行热处理如减小扩散氢退火或回火。扩散氢退火或回火。对高质量的接头须焊过渡层，然后回火，再进行对高质量的接头须焊过渡层，然后回火，再进行焊接。焊接。IIW Authorised Training Body预热温度与碳当量、预热温度与碳当量、板厚、焊条直径的板厚、焊条直径的关系关系IIW Authorised Training Body细晶粒结构钢细晶粒结构钢提高金属材料强度的机理提高金属材料强度的机理1）析出强化）析出强

31、化2）固溶强化）固溶强化3）晶界强化）晶界强化4）热处理强化）热处理强化5）冷作硬化）冷作硬化IIW Authorised Training Body材料质量证书（按材料质量证书（按EN10204标准）标准）编编号号证书证书检验类检验类别别质质量量证书证书内容内容供供货货条件条件认认可可2.1材材质单质单一般一般检验结检验结果无要果无要求求按按订货订货条件或官条件或官方方规规定及相定及相应应的的技技术规术规程程生生产产厂家厂家2.2材材质证书质证书一般一般对产对产品品检验结检验结果有要求，但果有要求，但并不一定与供并不一定与供货货条件有关条件有关2.3检验证检验证明明特殊特殊若需要的若需要的话

32、话，进进行特殊行特殊检验检验3.1.A验验收收检验检验证证明明3.1.A按官方按官方规规定及相定及相应应的技的技术规术规程程官方指定的官方指定的主管机构主管机构3.1.B验验收收检验检验证证明明3.1.B按按订货订货条件或官条件或官方方规规定及相定及相应应的的技技术规术规程程受生受生产产厂家委托的厂家委托的主管机构主管机构3.1.C验验收收检验检验证证明明3.1.C按按订货订货条件条件受受订货订货都委托的都委托的主管机构主管机构3.2验验收收检验检验记录记录3.2受厂家及用受厂家及用户户共同共同委托的主客机构委托的主客机构IIW Authorised Training Body钢材强化方式钢材

33、强化方式1）析出强化）析出强化2）固溶强化）固溶强化3）晶界强化）晶界强化4）热处理强化）热处理强化5）冷作硬化）冷作硬化IIW Authorised Training Body1）析出强化）析出强化随着温度的降低，固溶体中第二相的溶解随着温度的降低，固溶体中第二相的溶解能力下降而析出细小物（质点或粒子），能力下降而析出细小物（质点或粒子），可使材料的强度明显提高，通过析出物阻可使材料的强度明显提高，通过析出物阻碍位错在基体晶格中的移动来实现，这取碍位错在基体晶格中的移动来实现，这取决于析出物的大小、尺寸和数量。若单独决于析出物的大小、尺寸和数量。若单独使用这种强化方式，会降低材料的塑性和使用

34、这种强化方式，会降低材料的塑性和韧性。韧性。IIW Authorised Training Body2）固溶强化）固溶强化通过在基体晶体晶格中嵌入或替代其它外通过在基体晶体晶格中嵌入或替代其它外来原子而获得的强化效果，置换固溶体中来原子而获得的强化效果，置换固溶体中不同体积的原子间会产生一个恒定的弹性不同体积的原子间会产生一个恒定的弹性应力场，大大地影响了位错的移动，间隙应力场，大大地影响了位错的移动，间隙固溶体具有同样的效果。按嵌入原子的数固溶体具有同样的效果。按嵌入原子的数量和大小在材料强度和韧性增加的同时会量和大小在材料强度和韧性增加的同时会减小冲击功。减小冲击功。IIW Authori

35、sed Training Body3）晶界强化）晶界强化在单晶体向多晶体转变时，晶界的出现或产生对在单晶体向多晶体转变时，晶界的出现或产生对材料性能的影响是很大的，多晶体的状态是稳定材料性能的影响是很大的，多晶体的状态是稳定的单个晶粒的不规则分布，从结晶学的晶向来看，的单个晶粒的不规则分布，从结晶学的晶向来看，宏观上表现出了各向同性，更多的细晶粒结构就宏观上表现出了各向同性，更多的细晶粒结构就是这样。是这样。晶界可以有效地阻碍位错移动，在剪应力的作用晶界可以有效地阻碍位错移动，在剪应力的作用下，晶粒内部应变增加，但在晶界处会降低变形下，晶粒内部应变增加，但在晶界处会降低变形速度或停止，只有当剪

36、应力逐渐增加到滑过晶界速度或停止，只有当剪应力逐渐增加到滑过晶界时，位错才会形成，因为晶界是一个需要首先克时，位错才会形成，因为晶界是一个需要首先克服的高能量区。通常，相邻晶粒之间不会有滑移服的高能量区。通常，相邻晶粒之间不会有滑移的可能，这意味着在细晶粒中，屈服强度和抗拉的可能，这意味着在细晶粒中，屈服强度和抗拉强度是成比例增加的。强度是成比例增加的。IIW Authorised Training Body4）热处理强化）热处理强化钢的正火工艺可以提高钢的强度，由于快钢的正火工艺可以提高钢的强度，由于快速冷却时碳的扩散受阻，通过一种必要的速冷却时碳的扩散受阻，通过一种必要的测量可以发现碳的微

37、观和宏观应力产生将测量可以发现碳的微观和宏观应力产生将导致屈服强度的提高，碳含量和冷却速度导致屈服强度的提高，碳含量和冷却速度的不同，材料的冲击功可能减小或保持不的不同，材料的冲击功可能减小或保持不变。变。IIW Authorised Training Body5）冷作硬化）冷作硬化是对材料在再结晶温度以下通过塑性变形是对材料在再结晶温度以下通过塑性变形来提高强度，在塑性变形时形成位错，如来提高强度，在塑性变形时形成位错，如增加晶界，从而增加了进一步变形所需的增加晶界，从而增加了进一步变形所需的能力，这样就强化了材料。这种强化方式能力，这样就强化了材料。这种强化方式应限制使用，因为要考虑到这种

38、强化效果应限制使用，因为要考虑到这种强化效果不仅减少了韧性，而且在低拉力下会产生不仅减少了韧性，而且在低拉力下会产生塑性变形。塑性变形。IIW Authorised Training Body细晶粒钢的分类细晶粒钢的分类正火细晶粒结构钢，标准正火细晶粒结构钢，标准EN10025-3（2004）热机械轧制细晶粒结构钢，标准热机械轧制细晶粒结构钢，标准EN10025-4（2004）调质细晶粒结构钢，标准调质细晶粒结构钢，标准EN10025-6（2004）细晶粒钢的应用细晶粒钢的应用主要是用于受较高载荷的焊接构件，如桥梁、主要是用于受较高载荷的焊接构件，如桥梁、闸门、容器、水罐、吊车以及用于低温情闸

39、门、容器、水罐、吊车以及用于低温情况下。况下。细晶粒结构钢细晶粒结构钢IIW Authorised Training Body正火轧制正火轧制是一种在一定温度范围内进行最是一种在一定温度范围内进行最终变形的轧制方法，它能使材料达到与正终变形的轧制方法，它能使材料达到与正火处理后相同的状态，从而使材料在随后火处理后相同的状态，从而使材料在随后进行的附加正火处理后也能保持其机械性进行的附加正火处理后也能保持其机械性能。这种供货状态的缩写是能。这种供货状态的缩写是N。IIW Authorised Training Body正火和热机械轧制细晶粒钢的标记正火和热机械轧制细晶粒钢的标记标准号（标准号（E

40、N10025-3，-4）；）；标记标记S（结构钢）；（结构钢）；厚度厚度16mm的最低屈服强度的标识，用的最低屈服强度的标识，用MPa表示表示供货条件（供货条件（N，M）；）；大写字母大写字母L用于表示在温度不低于用于表示在温度不低于-50下按照所说下按照所说明的最低冲击功数值的性质。不带明的最低冲击功数值的性质。不带L的表示在不低的表示在不低于于20的温度下按照所说明的最低冲击功数值。的温度下按照所说明的最低冲击功数值。例如例如EN10025-3S355NL或者或者钢材钢材EN10025-4S355ML。IIW Authorised Training Body调质细晶粒结构钢的标记调质细晶粒

41、结构钢的标记标准号（标准号（EN10025-6）；）；标记标记S（结构钢）；（结构钢）；厚度厚度50mm的最低屈服强度的标识，用的最低屈服强度的标识，用Mpa表示；表示；供货条件供货条件Q；大写字母大写字母L或者或者L1用于在不低于用于在不低于40或者或者60的温度下的最低冲击功数值。不带的温度下的最低冲击功数值。不带L的表示在不低于的表示在不低于20的温度下按照所说明的最低冲击功数值的温度下按照所说明的最低冲击功数值例如例如EN10025-6S460QLIIW Authorised Training Body化学成份化学成份机械性能机械性能正火细晶粒结构钢的焊接正火细晶粒结构钢的焊接IIW

42、Authorised Training Body正火钢的冷裂倾向正火钢的冷裂倾向正火细晶粒结构钢中含有较多合金元素，正火细晶粒结构钢中含有较多合金元素，因而这类钢的淬硬倾向有所增加，随着钢因而这类钢的淬硬倾向有所增加，随着钢的碳当量和板厚的增加，其淬硬及冷裂倾的碳当量和板厚的增加，其淬硬及冷裂倾向随着之增大，需要采取控制焊接线能量、向随着之增大，需要采取控制焊接线能量、降低含氢量、预热和及时后热等措施，以降低含氢量、预热和及时后热等措施，以防止冷裂纹的产生。防止冷裂纹的产生。IIW Authorised Training BodyHAZ区脆化区脆化在在HAZ的粗晶区，高温停留时间长，的粗晶区，

43、高温停留时间长，V.、Nb和（和（C、N）形成的碳氮化合物的析出相）形成的碳氮化合物的析出相溶解到相中，抑制奥氏体长大，细化组织溶解到相中，抑制奥氏体长大，细化组织的作用被大大削弱，粗晶区出现粗大晶粒的作用被大大削弱，粗晶区出现粗大晶粒及上贝氏体，及上贝氏体，M-A组元，再加上粗晶区对组元，再加上粗晶区对碳、氮固溶度的增加，导致韧性的降低和碳、氮固溶度的增加，导致韧性的降低和时效敏感性增大。采用小线能量焊接或在时效敏感性增大。采用小线能量焊接或在钢中加微量钛，有利于改善正火钢粗晶区钢中加微量钛，有利于改善正火钢粗晶区韧性。韧性。IIW Authorised Training Body热机械轧制

44、细晶粒结构钢的特点热机械轧制细晶粒结构钢的特点1）较低的含碳量）较低的含碳量改善韧性，改善可焊性改善韧性，改善可焊性2）加入合金元素如）加入合金元素如Nb、Ti、V提高强度，提高强度，细化晶粒细化晶粒3）控制轧制（热机械处理）控制轧制（热机械处理）理想的组织理想的组织结构，较好的性能结构，较好的性能4）避免长夹渣物）避免长夹渣物 冷变形性好，高韧性，冷变形性好，高韧性，较小的各向异性较小的各向异性IIW Authorised Training Body热机械轧制细晶粒钢焊接特性热机械轧制细晶粒钢焊接特性少量珠光体钢对于不同的焊接方法，在不少量珠光体钢对于不同的焊接方法，在不同的焊接条件下均可以

45、无困难地进行焊接。同的焊接条件下均可以无困难地进行焊接。其特殊的优点在于：这种钢在恶劣的焊接其特殊的优点在于：这种钢在恶劣的焊接条件下也不要求予热或焊后热处理。条件下也不要求予热或焊后热处理。IIW Authorised Training BodyHAZ韧性下降韧性下降焊接时热输入过大，粗晶区将因晶粒严重长焊接时热输入过大，粗晶区将因晶粒严重长大或出现魏氏组织而降低韧性。热输入过小，大或出现魏氏组织而降低韧性。热输入过小，由于粗晶区组织中马氏体比例增大而降低韧由于粗晶区组织中马氏体比例增大而降低韧性，性，氢致延迟裂纹的倾向氢致延迟裂纹的倾向焊接热机械轧制的细晶粒结构钢时，当冷却焊接热机械轧制的

46、细晶粒结构钢时，当冷却速度过快，由于粗晶区组织中马氏体比例增速度过快，由于粗晶区组织中马氏体比例增大而降低韧性，会增加氢致延迟裂纹的倾向，大而降低韧性，会增加氢致延迟裂纹的倾向，常用预热和选择合适的填充材料来预防常用预热和选择合适的填充材料来预防IIW Authorised Training Body调质细晶粒结构钢的焊接调质细晶粒结构钢的焊接冷裂纹冷裂纹再热裂纹再热裂纹HAZ区的脆化区的脆化HAZ区的软化区的软化IIW Authorised Training Body冷裂纹冷裂纹这类钢是在低碳的基础上加入提高渗透性的合金这类钢是在低碳的基础上加入提高渗透性的合金元素获得低碳马氏体和上贝氏体的

47、混合组织，淬透元素获得低碳马氏体和上贝氏体的混合组织，淬透倾向相当大，冷裂倾向比较大，焊接时，控制马氏倾向相当大，冷裂倾向比较大，焊接时，控制马氏体开始转变温度，较小的冷却速度，使得形成马氏体开始转变温度，较小的冷却速度，使得形成马氏体能自回火，则冷裂是可以避免的。体能自回火，则冷裂是可以避免的。再热裂纹再热裂纹低碳调质钢中加入了低碳调质钢中加入了Cr、Mo、Cu、V、Ti、Nb、B等合金元素而增加淬透性，这些元素属于能引起等合金元素而增加淬透性，这些元素属于能引起再热裂纹的元素，其中再热裂纹的元素，其中V的影响最大，的影响最大，Mo次之。次之。IIW Authorised Training

48、BodyHAZ区的脆化区的脆化焊接时若线能量过大，高温停留时间长而焊接时若线能量过大，高温停留时间长而引起奥氏体晶粒粗大，形成上贝氏体，引起奥氏体晶粒粗大，形成上贝氏体，M-A组元而引起组元而引起HAZ区的脆化。区的脆化。HAZ区的软化区的软化在在HAZ区受热未完全奥氏体化的区域，即区受热未完全奥氏体化的区域，即受热时最高温度低于受热时最高温度低于Ac1，而高于钢调质，而高于钢调质处理时回火温度的那个区域有软化的倾向，处理时回火温度的那个区域有软化的倾向，线能量越小，软化程度越小。线能量越小，软化程度越小。IIW Authorised Training Body细晶粒结构钢填充材料的选择细晶粒

49、结构钢填充材料的选择按等强匹配的原则选择填充材料按等强匹配的原则选择填充材料熔敷金属的屈服强度的小于熔敷金属的屈服强度的小于500MPa的焊接材料，以的焊接材料，以EN10025-3S460N为例为例ISO2560-AE464B即即EN499E464BISO14341-AG465MG3Si1即即EN440G465MG3Si1ISO17632-AT4631NiBM即即EN758T4631NiBM熔敷金属的屈服强度的大于熔敷金属的屈服强度的大于500MPa的焊接材料，以的焊接材料，以EN10025-6S620Q为例：为例：ISO18275-AE627Mn1NiBT即即EN757E627Mn1NiB

50、TEN12534G625Mn4NiMoISO18276-AT625Mn1.5NiBT即即EN12535T625Mn1.5NiBTIIW Authorised Training Body热强钢热强钢对热强钢的要求对热强钢的要求）具有足够的热强性，包括高温持久强度或）具有足够的热强性，包括高温持久强度或蠕变强度。蠕变强度。）具有足够的抗腐蚀性和抗氧化性。）具有足够的抗腐蚀性和抗氧化性。）具有良好的可加工性能，包括冷、热成形）具有良好的可加工性能，包括冷、热成形性能，热切割性和焊接性等。性能，热切割性和焊接性等。热强钢应用热强钢应用热强钢用于常规热电站、核能动力装置、石热强钢用于常规热电站、核能动力