《金属焊接性》PPT课件.ppt

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1、 第九章 金属焊接性 长江大学材料成型专业长江大学材料成型专业第一节第一节 金属焊接性概念金属焊接性概念一一 金属焊接性的定义金属焊接性的定义 在在GB/T3375-1994GB/T3375-1994焊接术语中下的定义是：焊接术语中下的定义是：金属焊接性是指金属材料在限定的焊接施工条件金属焊接性是指金属材料在限定的焊接施工条件下，焊接成规定设计要求的构件，并满足预定服役要下，焊接成规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。求的能力。内涵：内涵：1 1 结合性能结合性能 ：金属焊接时对缺陷的敏感性。：金属焊接时对缺陷的敏感性。2 2 使用性能使用性能 ：焊成的接头在指定的使用条件：焊成的接头

2、在指定的使用条件下可靠运行的能力。下可靠运行的能力。二二 金属焊接性的影响因素金属焊接性的影响因素1 1 材料因素材料因素 （1 1）化学成分；）化学成分；（2 2）物理、化学性能；）物理、化学性能；（3 3）冶炼方法等）冶炼方法等。2 2 制造因素制造因素（1 1）焊接方法；）焊接方法；（2 2）焊接材料；）焊接材料；（3 3）焊接参数等）焊接参数等。3 3 结构因素（含服役结构因素（含服役条件）条件）（1 1）结构形式；）结构形式；（2 2）服役条件。）服役条件。4.4.使用条件使用条件 焊接接头所承受载荷的性质和工作温焊接接头所承受载荷的性质和工作温度的高低、工作介质的腐蚀性等均属于度的

3、高低、工作介质的腐蚀性等均属于使用条件，使用条件的苛刻程度也必然使用条件，使用条件的苛刻程度也必然影响到金属材料的焊接性。影响到金属材料的焊接性。三、金属焊接性的评定方法三、金属焊接性的评定方法 1 1 按试验者与研究对象的关系分类按试验者与研究对象的关系分类 （1 1）间接试验：以推理或模拟为主要特征；）间接试验：以推理或模拟为主要特征；（2 2）直接试验：以焊接试件为主要特征。）直接试验：以焊接试件为主要特征。2 2 按照金属焊接性的内涵分类按照金属焊接性的内涵分类 （1 1）工艺焊接性试验：评定结合性能；工艺焊接性试验：评定结合性能；（2 2）使用焊接性试验：评定使用性能。使用焊接性试验

4、：评定使用性能。第二节第二节 钢焊接性判据钢焊接性判据一一 金属焊接性间接试验方法金属焊接性间接试验方法 有碳当量法、冷裂敏感指数法、有碳当量法、冷裂敏感指数法、SH-CCTSH-CCT图法、焊接热图法、焊接热模拟试验法等。模拟试验法等。1 1 碳当量法碳当量法 (1)(1)由国际焊接学会（由国际焊接学会（IIWIIW）推荐的公式）推荐的公式 CE CE(IIW)(IIW)=C+Mn=C+Mn /6+/6+（CrCr +Mo+V+Mo+V）/5+/5+（Cu+Cu+NiNi）/15/15 适用范围：中、高强度的非调质低合金高强钢（强适用范围：中、高强度的非调质低合金高强钢（强度为度为 500

5、500900MPa900MPa）判据：当判据：当CECE（IIWIIW）0.45%0.45%，且板厚小于，且板厚小于2525时，可不时，可不预热；当预热；当CECE（IIWIIW）0.41%0.41%，且板厚小于，且板厚小于3737时，可不预热。时，可不预热。（2 2）由美国焊接学会（）由美国焊接学会（AWSAWS）推荐的公式）推荐的公式 CE=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+CE=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+(Cu/13+P/2)(Cu/13+P/2)W(CW(C当量当量)0.40.4时，钢材塑性良好，淬硬倾向时，钢材塑性良好，淬硬倾向

6、不明显，可焊性良好。不明显，可焊性良好。W(CW(C当量当量)0.40.6)0.40.6时，钢材塑性下降，淬硬倾时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，可焊性较差。向明显，可焊性较差。W(CW(C当量当量)0.60.6时，钢材塑性较低，淬硬倾向时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，可焊性不好。很强，可焊性不好。二、碳钢的焊接二、碳钢的焊接1 1、低碳钢的焊接、低碳钢的焊接低碳钢含碳量不大于低碳钢含碳量不大于0.250.25，塑性好，一般没，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接过程不敏感，可焊性良好。有淬硬倾向，对焊接过程不敏感，可焊性良好。不需要采用特殊工艺措施。不需要采用特殊工艺措施。厚度大于厚度大于50mm

7、50mm的低碳钢结构，需用大电流多的低碳钢结构，需用大电流多层焊，焊后进行消除应力退火。低温环境下焊接层焊，焊后进行消除应力退火。低温环境下焊接较大刚度结构时，应进行焊前预热。较大刚度结构时，应进行焊前预热。2 2、中、高碳钢的焊接、中、高碳钢的焊接中碳钢含碳量在中碳钢含碳量在0.250.60.250.6之间，随着含碳之间，随着含碳量的增加，淬硬倾向愈发明显，可焊性逐渐变差。量的增加，淬硬倾向愈发明显，可焊性逐渐变差。在实际生产中，主要是焊接各种中碳钢的铸钢件在实际生产中，主要是焊接各种中碳钢的铸钢件和锻件。中碳钢件的焊接特点是：和锻件。中碳钢件的焊接特点是：（1 1）热影响区易产生淬硬组织和

8、冷裂纹）热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹（2 2）焊缝金属热裂缝倾向较大）焊缝金属热裂缝倾向较大焊前必须预热，减小焊接时温差焊前必须预热，减小焊接时温差,以减小应以减小应力。减慢热影响区的冷却速度，避免产生淬硬组力。减慢热影响区的冷却速度，避免产生淬硬组织，预热温度可选为织，预热温度可选为150250150250焊接中碳钢时，应选用抗裂能力较强的低氢型焊条。焊接中碳钢时，应选用抗裂能力较强的低氢型焊条。要求焊缝与母材等强度时，可选用结要求焊缝与母材等强度时，可选用结506506、507507、606606、607607焊条。不论采用哪种焊条焊接，均应采用细焊条、小电流、焊条。不论采用哪种焊条焊接

9、，均应采用细焊条、小电流、开坡口进行多层焊，以防止母材过多地熔入焊缝，同时减开坡口进行多层焊，以防止母材过多地熔入焊缝，同时减小焊接热影响区宽度。小焊接热影响区宽度。中碳钢焊接时一般采用手弧焊，但厚板可考中碳钢焊接时一般采用手弧焊，但厚板可考虑应用电渣焊，能提高生产效率，但应进行热处虑应用电渣焊，能提高生产效率，但应进行热处理。理。高碳钢的焊接特点基本与中碳钢相似，由于高碳钢的焊接特点基本与中碳钢相似，由于含碳量更高，使可焊性变得更差，应采用更高的含碳量更高，使可焊性变得更差，应采用更高的预热温度，更严格的工艺措施才可进行焊接。实预热温度，更严格的工艺措施才可进行焊接。实际上，高碳钢的焊接只限

10、于修补工件（作）。际上，高碳钢的焊接只限于修补工件（作）。三、合金结构钢的焊接三、合金结构钢的焊接1 1、常用焊接合金结构钢的类型、常用焊接合金结构钢的类型 合金结构钢分为机械制造用合金结构钢和普通低合金结构合金结构钢分为机械制造用合金结构钢和普通低合金结构钢两大类。钢两大类。用于机械制造合金结构钢（包括调质钢和渗碳钢），一般都采用于机械制造合金结构钢（包括调质钢和渗碳钢），一般都采用轧制和锻制的坯料，焊接结构较少。如需焊接，可焊性与中碳钢用轧制和锻制的坯料，焊接结构较少。如需焊接，可焊性与中碳钢相似，焊接结构中，用得最多的是普通低合金结构钢。相似，焊接结构中，用得最多的是普通低合金结构钢。我

11、国低合金钢含碳量都较低，但因其它合金元素种类与含量不我国低合金钢含碳量都较低，但因其它合金元素种类与含量不同，所以性能上的差异很大，可焊性的差别比较显著。同，所以性能上的差异很大，可焊性的差别比较显著。2 2、低合金钢的焊接特点、低合金钢的焊接特点1.1.热影响区的淬硬倾向热影响区的淬硬倾向低合金钢焊接时，热影响区可能产生淬硬组织，淬硬程度与钢低合金钢焊接时，热影响区可能产生淬硬组织，淬硬程度与钢材的化学成分的强度级别有关。钢中含碳及合金元素越多，钢材强材的化学成分的强度级别有关。钢中含碳及合金元素越多，钢材强度级别越高，焊后热影响区的淬硬倾向越大。如度级别越高，焊后热影响区的淬硬倾向越大。如

12、300MPa300MPa级的钢材淬级的钢材淬硬倾向很小，焊接性能与一般低碳钢基本一样。硬倾向很小，焊接性能与一般低碳钢基本一样。350MPa350MPa级的钢淬硬倾向也不大，但碳当量接近允许上限或焊接规范级的钢淬硬倾向也不大，但碳当量接近允许上限或焊接规范不当时，也有可能出现马氏体淬硬组织。强度级别大于不当时，也有可能出现马氏体淬硬组织。强度级别大于450MPa450MPa级的级的低合金钢，淬硬倾向增加，热影响区易产生马氏体淬硬组织。低合金钢，淬硬倾向增加，热影响区易产生马氏体淬硬组织。2.2.焊接接头的裂缝倾向焊接接头的裂缝倾向随着钢材强度级别的提高，产生冷裂缝的倾向也加剧。影响产随着钢材强

13、度级别的提高，产生冷裂缝的倾向也加剧。影响产生冷裂缝的因素一般认为有三个方面：一是焊缝及热影响区的含氢生冷裂缝的因素一般认为有三个方面：一是焊缝及热影响区的含氢量，其次是热影响区的淬硬程度，第三是焊接接头的应力大小。冷量，其次是热影响区的淬硬程度，第三是焊接接头的应力大小。冷裂缝是在这三种因素综合作用下产生的，而氢常常是重要因素。由裂缝是在这三种因素综合作用下产生的，而氢常常是重要因素。由于液态合金钢容易吸收氢，凝固后，氢在金属中扩散、集聚和诱发于液态合金钢容易吸收氢，凝固后，氢在金属中扩散、集聚和诱发裂缝需要一定时间，因此冷裂缝常具有延迟现象，故又称延迟裂缝。裂缝需要一定时间，因此冷裂缝常具

14、有延迟现象，故又称延迟裂缝。3.3.低合金钢的焊接措施低合金钢的焊接措施根据低合金钢的焊接特点，生产中可采取相应措施：对强度级根据低合金钢的焊接特点，生产中可采取相应措施：对强度级别较低的钢采用适当的焊接规范及焊后进行消除应力退火。对强度别较低的钢采用适当的焊接规范及焊后进行消除应力退火。对强度级别高的低合金钢，焊前必须预热，焊接时应调整焊接规范以控制级别高的低合金钢，焊前必须预热，焊接时应调整焊接规范以控制热影响区的冷却速度，焊后还应及时进行热处理以消除内应力。热影响区的冷却速度，焊后还应及时进行热处理以消除内应力。2 2 冷裂敏感指数法冷裂敏感指数法 冷裂敏感指数有冷裂敏感指数有P PC

15、C、P PW W、P PH H、P PHTHT等。等。举例：举例：P PC C=P=Pcmcm+H H/60+/600/60+/600 T To o=1440P=1440PC C 392 392式中式中 ：P Pcmcm 化学成分冷裂敏感指数化学成分冷裂敏感指数 P Pcm cm=C+Si/30+=C+Si/30+（Mn+Cu+CrMn+Cu+Cr）/20+/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5BNi/60+Mo/15+V/10+5B H H 熔敷金属中扩散氢含量（采用甘油熔敷金属中扩散氢含量（采用甘油法）法）ml/100g ml/100g；被焊金属板厚被焊金属板厚 mm mm；T To

16、 o 预热温度预热温度 。二、金属焊接性试验的目的和内容二、金属焊接性试验的目的和内容一）一）金属焊接性试验的目的金属焊接性试验的目的 1 1 评定金属材料的焊接性；（按照有关标准规定的评定金属材料的焊接性；（按照有关标准规定的试件尺寸和焊接参数试验）试件尺寸和焊接参数试验）2 2 研制和开发新型的焊接材料；（同上）研制和开发新型的焊接材料；（同上）3 3 拟定产品的焊接工艺；（试件尺寸应符合产品特拟定产品的焊接工艺；（试件尺寸应符合产品特点，焊接工艺参数是调整的对象）点，焊接工艺参数是调整的对象）二）二）金属焊接性试验的内容金属焊接性试验的内容 1 1 工艺焊接性试验工艺焊接性试验 目的：考

17、察金属材料的结合性能目的：考察金属材料的结合性能 （1 1）焊接裂纹敏感性试验）焊接裂纹敏感性试验 a a 焊接冷裂纹敏感性试验焊接冷裂纹敏感性试验 b b 焊接热裂纹敏感性试验焊接热裂纹敏感性试验 c c 焊接再热裂纹敏感性试验焊接再热裂纹敏感性试验 d d 层状撕裂敏感性试验等层状撕裂敏感性试验等 （2 2）析因理化试验析因理化试验 a a 焊接材料熔敷金属扩散氢试验焊接材料熔敷金属扩散氢试验 b b 焊缝和母材化学成分分析试验焊缝和母材化学成分分析试验 c c 焊接接头金相试验焊接接头金相试验 d d 焊接接头硬度试验等焊接接头硬度试验等 2 2 使用焊接性试验使用焊接性试验 目的：考察

18、焊接接头的使用性能目的：考察焊接接头的使用性能 （1 1）焊接接头力学性能试验焊接接头力学性能试验 如：拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等。如：拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等。（2 2）其它特殊性能试验）其它特殊性能试验 如：焊接接头抗脆断试验、耐腐蚀性试如：焊接接头抗脆断试验、耐腐蚀性试 验、高温性能试验等。验、高温性能试验等。（3 3）析因理化试验析因理化试验 如：焊接断口试验，焊接金相试验等。如：焊接断口试验，焊接金相试验等。第三节第三节 常用焊接裂纹试验方法常用焊接裂纹试验方法焊接裂纹敏感性试验是工艺焊接性直接试验法。焊接裂纹敏感性试验是工艺焊接性直接试验法。在焊接缺在焊接缺陷中，最危险的

19、缺陷是裂纹，因此是考查的重点。陷中，最危险的缺陷是裂纹，因此是考查的重点。（一）焊接冷裂纹敏感性试验方法（一）焊接冷裂纹敏感性试验方法 1 1 斜斜Y Y 形坡口焊接裂纹试验方法（形坡口焊接裂纹试验方法（GB4675.1-84GB4675.1-84）可用于评定钢材的冷裂敏感性，也可用于拟定焊接可用于评定钢材的冷裂敏感性，也可用于拟定焊接工艺。工艺。（1 1）制备试样，如下图：）制备试样，如下图：（2 2）试验方法）试验方法 1 1）焊接拘束焊缝。先焊背面，再焊正面，交替）焊接拘束焊缝。先焊背面，再焊正面，交替焊满坡口。焊满坡口。2 2）焊接试验焊缝。若评定钢材的冷裂敏感性，）焊接试验焊缝。若评

20、定钢材的冷裂敏感性，焊接参数为：焊接参数为：I Ig g=17010A;U=17010A;Ug g=242V;=242V;焊速焊速V=15010mm/min;V=15010mm/min;焊条直径焊条直径44。若拟定焊接工艺，焊接参数是调整的对象。若拟定焊接工艺，焊接参数是调整的对象。(3)(3)检测和计算检测和计算 试件放置试件放置48h48h后，用眼睛或放大镜检查焊接接头表后，用眼睛或放大镜检查焊接接头表面是否有裂纹。面是否有裂纹。1 1）表面裂纹率）表面裂纹率C Cf f C Cf f=（LLf f/L/L）100%100%式中：式中：LLf f表面裂纹长度之和（表面裂纹长度之和（mm)m

21、m)；L L 试验焊缝长度试验焊缝长度(mm)(mm)。2 2）根部裂纹率）根部裂纹率CrCr 先将试件着色弯断，检查焊根处的裂纹。先将试件着色弯断，检查焊根处的裂纹。Cr=(Lr/L)100%Cr=(Lr/L)100%式中：式中：LrLr焊根裂纹长度之和（焊根裂纹长度之和（mmmm），见下图；），见下图；L L试验焊缝长度（试验焊缝长度（mmmm）。）。3 3）断面裂纹率）断面裂纹率C Cs s 对试验焊缝，沿长度方向切取四等份，检查对试验焊缝，沿长度方向切取四等份，检查5 5个断面的裂纹深度。个断面的裂纹深度。C Cs s=(H=(Hc c/H)100%/H)100%式中：式中：H Hc

22、c 断面裂纹的高度（断面裂纹的高度（mm),mm),见下图；见下图；H H 试验焊缝的最小厚度（试验焊缝的最小厚度（mm),mm),见下图。见下图。动画动画2 2 插销冷裂纹试验方法（插销冷裂纹试验方法（GB9446-88)GB9446-88)该方法是一种定量分析的试验方法。该方法是一种定量分析的试验方法。（1 1）制备试件）制备试件 1 1）插销试件）插销试件 2 2）底板）底板 （2 2）装配试件）装配试件（3 3）试验方法）试验方法1 1）堆焊焊缝）堆焊焊缝 按选定的焊接参数堆焊一道长按选定的焊接参数堆焊一道长100100150mm150mm长的焊长的焊缝。缝。2 2）施加拉伸静载荷）施

23、加拉伸静载荷 当试件冷却到当试件冷却到150150时加预选载荷，在时加预选载荷，在100100前加前加载完毕。载完毕。动画动画3 3）保持载荷，并记时。）保持载荷，并记时。如果保持载荷达到如果保持载荷达到16h16h不断，此应力为临界应力不断，此应力为临界应力crcr。试验结果可画出曲线。试验结果可画出曲线。判据：当判据：当 crcr s s 时，认为工艺安全。时，认为工艺安全。(二）焊接热裂纹敏感性试验方法二）焊接热裂纹敏感性试验方法 1 1 压板对接（压板对接（FISCO)FISCO)焊接裂纹试验方法焊接裂纹试验方法GB4675.4-84),GB4675.4-84),可用于评定焊条焊缝的热

24、裂纹敏感性。可用于评定焊条焊缝的热裂纹敏感性。（1 1）准备试件）准备试件 试件材质与焊件相试件材质与焊件相同，采用原板厚，开同，采用原板厚，开I I形坡口。形坡口。采用机械加工方法。采用机械加工方法。（2 2）试验装置）试验装置（3 3）试验步骤）试验步骤 把试件安装在把试件安装在C C形装置中，调好坡口间隙。将螺栓形装置中，调好坡口间隙。将螺栓旋紧，在水平、垂直方向顶紧试板。用待试焊条焊旋紧，在水平、垂直方向顶紧试板。用待试焊条焊4 4条条长约长约40mm40mm的试验焊缝。的试验焊缝。10min10min后，取出试件，沿焊缝弯后，取出试件，沿焊缝弯断，观察断面有无裂纹。断，观察断面有无裂

25、纹。（4 4）计算裂纹率）计算裂纹率C C C=(l C=(li i/L/Li i)100%)100%式中：式中：lli i 4 4条试验焊缝上的裂纹长度之和（条试验焊缝上的裂纹长度之和（mmmm）；）；L Li i 44条焊缝的长度之和（条焊缝的长度之和（mm mm）。）。三三 使用焊接性直接试验方法使用焊接性直接试验方法 不同产品有不同使用性能要求，共同的性能要求不同产品有不同使用性能要求，共同的性能要求是必需满足常规的力学性能要求。是必需满足常规的力学性能要求。（一）焊接接头常规力学性能试板制备（一）焊接接头常规力学性能试板制备 宽度：应满足焊接接头拉伸试样、弯曲试样长度要宽度：应满足焊

26、接接头拉伸试样、弯曲试样长度要求；求；长度：应满足制取各种性能试样以及舍弃部分的要长度：应满足制取各种性能试样以及舍弃部分的要求；求；厚度：为焊件板厚。厚度：为焊件板厚。（二）焊接接头拉伸试（二）焊接接头拉伸试验验 板接头板形拉伸试板接头板形拉伸试样如图所示，至少样如图所示，至少1 1个。个。按按GB228-87GB228-87金属金属拉伸试验法，在拉力拉伸试验法，在拉力机上进行。机上进行。（三）焊接接头弯曲试验（三）焊接接头弯曲试验 试样种类和数量按相关标准制取。如无注明，可试样种类和数量按相关标准制取。如无注明，可制取正弯、背弯、侧弯试样各不少于制取正弯、背弯、侧弯试样各不少于1 1个，纵

27、弯不少于个，纵弯不少于2 2个。尺寸按个。尺寸按GB2649-89GB2649-89中的规定。中的规定。试验按试验按GB232-88GB232-88金属弯曲试验法，在拉力机金属弯曲试验法，在拉力机上进行。上进行。（四）焊接接头冲击试验（四）焊接接头冲击试验 试样尺寸如图所示：试样尺寸如图所示：缺口按要求可开在焊缝、熔合线或缺口按要求可开在焊缝、熔合线或HAZHAZ，如图所示。，如图所示。冲击试样每组冲击试样每组3 3个。个。试验按试验按GB2106-80GB2106-80金属夏比（金属夏比（V V形缺口）冲击试形缺口）冲击试验方法和验方法和GB4159-84GB4159-84金属低温夏比冲击试

28、验方法，金属低温夏比冲击试验方法，在冲击试验机上进行。在冲击试验机上进行。（五）其它特殊性能试验（五）其它特殊性能试验 如：耐腐蚀性能试验、高温性能试验等。如：耐腐蚀性能试验、高温性能试验等。四四 析因理化试验析因理化试验目的：分析影响金属焊接性的内在原因。目的：分析影响金属焊接性的内在原因。主要包括：主要包括：（1 1）焊接材料熔敷金属扩散氢测定试验；）焊接材料熔敷金属扩散氢测定试验；（2 2）焊接接头金相分析试验；）焊接接头金相分析试验；（3 3）焊接接头维氏硬度试验；）焊接接头维氏硬度试验；（4 4）化学成分分析试验；）化学成分分析试验；（5 5）焊接接头断口分析试验。）焊接接头断口分析

29、试验。(一）焊接材料熔敷金属扩散氢测定试验一）焊接材料熔敷金属扩散氢测定试验 试验方法有甘油法、水银法、色谱法等，常用的试验方法有甘油法、水银法、色谱法等，常用的是甘油法。是甘油法。1 1 甘油法试验原理：甘油法试验原理：焊接试样，利用仪器收焊接试样，利用仪器收集从试样扩散出来的氢气。集从试样扩散出来的氢气。2 2 测定装置：如图所示。测定装置：如图所示。3 3 试样：焊条电弧焊：试样：焊条电弧焊：1002512mm1002512mm 4 4 试验方法：试样焊接试验方法：试样焊接 以后，用丙酮清洗、吹干；以后，用丙酮清洗、吹干；在在90s90s内放入氢气收集器内；内放入氢气收集器内；经经72h

30、72h后读取气体读数后读取气体读数VoVo。5 5 计算：计算：V o=PVTo/PoWT 100 V o=PVTo/PoWT 100 式中：式中：P P 实验室气压实验室气压 KPa;KPa;V V 收集的氢气体积数收集的氢气体积数 ml;ml;W W 熔敷金属质量熔敷金属质量 （焊后试样质量（焊后试样质量焊前试样质量）焊前试样质量）g;g;Po 101 KPa;Po 101 KPa;To 273 K;To 273 K;T T （273+t273+t）k;k;t t 恒温箱中的温度恒温箱中的温度 。每组做每组做4 4个试样，求平均值。个试样，求平均值。（二）焊接接头金相分析试验（二）焊接接头

31、金相分析试验 从裂纹试件截取金相分析试样，对断面进行磨光、抛从裂纹试件截取金相分析试样，对断面进行磨光、抛光和浸蚀，在光学显微镜下观察。光和浸蚀，在光学显微镜下观察。观察部位：焊缝、熔合观察部位：焊缝、熔合区、区、HAZHAZ、母材。、母材。（三）焊接接头维氏硬度试验（三）焊接接头维氏硬度试验 在金相分析试样断面画一在金相分析试样断面画一 条平行于表面，且穿过各个区条平行于表面，且穿过各个区 的直线，在维氏硬度计上打硬的直线，在维氏硬度计上打硬 度。每隔度。每隔0.5mm0.5mm打一硬度，分打一硬度，分 布曲线如图所示，取布曲线如图所示，取HVmaxHVmax为为 评定参数。评定参数。图示图

32、示第四节第四节 利用焊接性试验拟定焊接工艺的利用焊接性试验拟定焊接工艺的基本思路基本思路一一 焊接工艺焊接工艺 在在GB1T3375-1994GB1T3375-1994焊接术语中下的定义是：焊接术语中下的定义是：焊接工艺是制造焊件所有关的加工方法和实施要焊接工艺是制造焊件所有关的加工方法和实施要求。包括：求。包括：1 1 焊前准备焊前准备 2 2 选择焊接方法选择焊接方法 3 3 选择焊接材料选择焊接材料 4 4 选择焊接参数：例如：焊接电流、电弧电压、选择焊接参数：例如：焊接电流、电弧电压、焊接速度等。焊接速度等。5 5 制定工艺措施：例如：预热、焊后缓冷、焊后制定工艺措施：例如：预热、焊后

33、缓冷、焊后热处理热处理 、焊后去氢处理等、焊后去氢处理等 。6 6 制定操作要求制定操作要求 二二 拟定焊接工艺的基本思路拟定焊接工艺的基本思路 1 1 选择焊接方法选择焊接方法 依据：依据：a a 被焊材料的种类；被焊材料的种类；b b 焊接产品的结构特点；焊接产品的结构特点；c c 生产效率和生产成本。生产效率和生产成本。2 2 选择焊接材料选择焊接材料 依据：依据：a a 被焊材料的化学成分或力学性能；被焊材料的化学成分或力学性能；b b 产品的工作条件和使用性能要求；产品的工作条件和使用性能要求；c c 焊件刚性的大小、几何形状的复杂程度；焊件刚性的大小、几何形状的复杂程度；d d 焊

34、接施工条件；焊接施工条件；f f 劳动生产率和经济合理性。劳动生产率和经济合理性。3 3 选择焊接参数选择焊接参数 （1 1）利用间接的焊接性试验方法分析材料的焊接）利用间接的焊接性试验方法分析材料的焊接性和初步拟定焊接参数。性和初步拟定焊接参数。（2 2）利用直接的焊接性试验方法对初步拟定的焊）利用直接的焊接性试验方法对初步拟定的焊接参数进行检验和调整。接参数进行检验和调整。a a 利用工艺焊接性试验（焊接冷裂纹敏感性试验）利用工艺焊接性试验（焊接冷裂纹敏感性试验）确定热输入确定热输入E E的下限的下限 E=36IU/V E=36IU/V b b 利用使用焊接性试验（焊接接头冲击试验）确利用

35、使用焊接性试验（焊接接头冲击试验）确定热输入定热输入E E的上限。的上限。4 4 确定工艺措施确定工艺措施 当按上述方法确定的热输入下限高于上限时，应当按上述方法确定的热输入下限高于上限时，应考虑采用预热、缓冷、后热、焊后热处理等工艺措施。考虑采用预热、缓冷、后热、焊后热处理等工艺措施。焊接方法简介焊接方法简介1.1.焊焊条条电电弧弧焊焊，用用手手工工操操纵纵焊焊条条进进行行焊焊接接的的电电弧弧焊焊方方法法，称称为为焊焊条条电电弧弧焊焊。焊焊条条电电弧弧焊焊的的焊焊接接材材料料是是电电焊焊条条。焊焊条条由由焊芯和药皮两部分组成，焊接时可作为电极和填充材料。焊芯和药皮两部分组成，焊接时可作为电极

36、和填充材料。(1)(1)焊接特点焊接特点 1)1)设设备备简简单单、操操作作灵灵活活。可可在在室室内内、室室外外及及各各种种空空间间位位置置焊焊接接；对对于于不不同同接接头头形形式式，短短的的或或曲曲折折的的焊焊缝缝，均均能能方方便便地地进行焊接。进行焊接。2)2)容易控制形状复杂焊件的焊接变形。容易控制形状复杂焊件的焊接变形。3)3)焊焊条条品品种种齐齐全全可可以以按按技技术术要要求求选选配配与与母母材材相相应应的的焊焊条条，能获得性能优良的焊绕金属。能获得性能优良的焊绕金属。焊焊条条电电弧弧焊焊由由于于受受到到使使用用电电流流范范围围的的限限制制，焊焊条条熔熔敷敷率率较较低低；进进行行长长

37、焊焊缝缝焊焊接接时时需需不不断断地地更更换换焊焊条条，每每道道焊焊缝缝焊焊后后必必须须清清除除熔熔渣渣，增增加加了了辅辅助助时时间间，降降低低了了焊焊接接生生产产率率。劳劳动动强强度大；焊接质量受焊工操作水平和体力影响。度大；焊接质量受焊工操作水平和体力影响。(2)(2)适适用用范范围围 可可焊焊接接碳碳钢钢、低低合合金金高高强强度度钢钢、不不锈锈钢钢及及耐耐热热钢钢。也也可可用用于于铸铸铁铁和和铝铝、铜铜及及其其合合金金的的焊焊接接。最最小小焊焊接接厚厚度为度为0.5mm0.5mm。2.2.埋埋弧弧焊焊 电电弧弧在在焊焊剂剂层层下下燃燃烧烧，利利用用电电气气和和机机械械装装置置控控制制送送丝

38、丝和和移动电弧的埋弧焊方法。移动电弧的埋弧焊方法。埋弧焊的焊接材料主要是焊剂和焊丝。埋弧焊的焊接材料主要是焊剂和焊丝。(1)(1)焊接特点焊接特点 1)1)熔熔敷敷率率高高，是是焊焊条条电电弧弧焊焊的的510510倍倍；焊焊缝缝成成形形美美观观、质质量量好好；由由于于采采用用焊焊剂剂保保护护，可可采采用用大大电电流流进进行行焊焊接接，能能获获得得较较大大的的熔熔深深30mm30mm以以下下的的焊焊件件短短焊焊缝缝时时，可可开开I I形形坡坡口口或或开开小小角角度度坡坡口口，提提高高了了生生产产率、节省了焊接材料。率、节省了焊接材料。2)2)容容易易实实现现焊焊接接过过程程自自动动化化，同同时时

39、无无弧弧光光辐辐射射，改改善善了了焊焊工工劳劳动动强度。强度。3)3)一一般般只只能能用用于于水水平平位位置置和和船船形形位位置置的的焊焊接接。对对于于短短焊焊缝缝、小小直直径径环环继继纵纵缝缝、形形状状不不规规则则焊焊缝缝、以以及及处处在在狭狭窄窄空空间间位位置置的的焊焊接接、薄薄板板的焊接等，均受到限制。的焊接等，均受到限制。4)4)焊焊接接时时看看不不见见电电弧弧，对对坡坡口口加加工工与与装装配配要要求求较较高高；同同时时，这这种种方方法法占占地地面面积积较较大大，设设备备投投资资费费用用较较高高。但但目目前前，多多丝丝和和窄窄间间隙隙埋埋弧弧焊焊等特种形式的工艺方法已应用于生产，提高了

40、产品质量和效率。等特种形式的工艺方法已应用于生产，提高了产品质量和效率。(2)(2)适用范围适用范围 目前主要用于碳素钢、低合金高强度钢、耐热钢以目前主要用于碳素钢、低合金高强度钢、耐热钢以及不锈钢长焊缝的水平位置焊接，特别适用于厚度及不锈钢长焊缝的水平位置焊接，特别适用于厚度20mm20mm以上的纵缝、以上的纵缝、环绕焊接。这种焊接方法已在锅炉等压力容器、金属构件、船舶和车环绕焊接。这种焊接方法已在锅炉等压力容器、金属构件、船舶和车辆制造中广泛应用辆制造中广泛应用。3 3气焊气焊 利用气体火焰作热源的焊接方法。利用气体火焰作热源的焊接方法。气气体体火火焰焰由由可可燃燃气气体体和和助助燃燃气气

41、体体燃燃烧烧形形成成，最最常常用用的的氧氧乙乙炔炔焊焊就就是用乙炔做燃气，氧气做助燃气。气焊通常要使用焊丝和助熔剂。是用乙炔做燃气，氧气做助燃气。气焊通常要使用焊丝和助熔剂。(1)(1)焊接特点焊接特点 1)1)氧乙炔焊与电弧焊相比，火焰温度低，加热速度慢。氧乙炔焊与电弧焊相比，火焰温度低，加热速度慢。2)2)火火焰焰和和焊焊丝丝是是各各自自独独立立的的，气气体体的的火火焰焰性性质质可可随随意意调调整整，因因而而能够顺利地用来焊接需要预热和缓冷的金属材料。能够顺利地用来焊接需要预热和缓冷的金属材料。3)3)可以在各种复杂位置焊接，同时也能够方便地观察焊接过程。可以在各种复杂位置焊接，同时也能够

42、方便地观察焊接过程。4)4)设设备备简简单单、移移动动方方便便、具具有有很很大大的的通通用用性性，特特别别是是在在没没有有电电的的情况下也能焊接。情况下也能焊接。(2)(2)适用范围适用范围 主要应用于焊接薄钢板、薄壁小直径管子。主要应用于焊接薄钢板、薄壁小直径管子。氧氧乙乙炔炔焊焊也也可可焊焊接接铝铝、铜铜、铸铸铁铁，可可进进行行钎钎焊焊和和堆堆焊焊硬硬质质合合金金等等。焊接有色金属、铸铁及不锈钢等材料时，必须采用助熔剂。焊接有色金属、铸铁及不锈钢等材料时，必须采用助熔剂。氧氧乙乙炔炔焊焊由由于于生生产产效效率率低低，热热量量不不集集中中，因因此此焊焊件件热热影影响响区区宽宽，过过热热严严重

43、重、变变形形大大，接接头头性性能能较较差差。目目前前，很很多多方方面面它它己己被被新新的的焊焊接接工工艺艺替替代代，但但在在有有色色金金属属、铸铸铁铁焊焊接接，以以及及某某此此特特定定场场合合，氧氧乙乙炔炔焊焊依旧具有重要地位。依旧具有重要地位。4 4气气体体保保护护焊焊 利利用用外外加加气气体体作作为为电电弧弧介介质质，并并保保护护电电弧弧、金金属属熔熔滴滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法。焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法。生生产产常常用用的的外外加加气气体体有有氩氩、氦氦、二二氧氧化化碳碳、氩氩加加二二氧氧化化碳碳和和氧氧的的混混合气体、氩加二氧化碳的混合气体等。合气体、氩加二氧

44、化碳的混合气体等。(1)(1)焊接特点焊接特点 与其它焊接方法相比有以下持点：与其它焊接方法相比有以下持点：1)1)明明弧弧焊焊接接，熔熔池池可可见见度度好好，操操作作方方便便；适适用用于于各各种种空空间间位位置置的的焊焊接，有利于实现机械化和自动化。接，有利于实现机械化和自动化。2)2)电电弧弧在在保保护护气气流流的的压压缩缩下下热热量量集集中中，焊焊接接熔熔池池和和热热影影响响区区较较小小，因此焊件的变形和裂纹倾向不大，尤其适用于薄板焊接。因此焊件的变形和裂纹倾向不大，尤其适用于薄板焊接。3)3)采采用用氩氩、氦氦等等惰惰性性气气体体作作保保护护，焊焊接接化化学学性性质质活活泼泼的的金金属

45、属和和合合金金时，具有很高的焊接质量。但引弧较困难时，具有很高的焊接质量。但引弧较困难(因氩、氦电离电位高因氩、氦电离电位高)。4)4)焊焊接接区区的的保保护护气气体体抗抗外外界界干干扰扰能能力力弱弱，电电弧弧的的光光辐辐射射较较强强，焊焊接接设备较复杂。设备较复杂。(2)(2)适适用用范范围围 用用氩氩气气作作为为保保护护气气体体的的电电弧弧焊焊，特特别别适适宜宜焊焊化化学学性性质质活活泼泼的的金金属属，例例如如不不锈锈钢钢和和铝铝、镁镁、钛钛及及其其合合金金。通通常常适适用用0.55mm0.55mm范范围围的的薄薄板板或或管管的的全全位位置置焊焊接接和和堆堆焊焊。氩氩弧弧焊焊还还常常使使用

46、用在在锅锅炉炉及及压压力力容容器器重要受压元件根部的打底焊，从而确保焊缝根部的质量。重要受压元件根部的打底焊，从而确保焊缝根部的质量。用用二二氧氧化化碳碳气气体体或或其其它它混混合合气气体体作作为为保保护护气气体体的的电电弧弧焊焊，可可以以用用于于低低碳碳钢钢、低低合合金金钢钢的的薄薄、中中及及厚厚板板的的全全位位置置焊焊接接。在在汽汽车车、船船舶舶、工工程程机机械械、机机车车车车辆辆及及矿矿山山机机械械等等制制造造部部门门应应用用较较普普遍遍。在在压压力力容容器器、锅锅炉炉制制造造中中，一一些些支支座座角角焊焊缝缝、容容器器附附件件、膜膜式式水水冷冷壁壁的的焊焊接接，已已逐逐步步取取代代焊条

47、电弧焊。焊条电弧焊。5 5等等离离子子弧弧焊焊接接 是是利利用用特特殊殊构构造造的的等等离离子子焊焊枪枪所所产产生生的的高高温温等等离离子子弧弧来来熔熔化化金金属属的的焊焊接接方方法法。等等离离子子弧弧焊焊接接采采用用直直流流陡陡降降外外特特性性电电源源，通通常常与与非非熔熔化化极极气气体体保保护护焊焊相相似似。此此外外，等等离离子子弧弧有有两种特殊的焊接方法，即等离子弧穿孔焊接与微弧等离子焊接。两种特殊的焊接方法，即等离子弧穿孔焊接与微弧等离子焊接。(1)(1)焊接特点焊接特点 1)1)与氩弧焊相比，等离子弧焊能量高度集中，热影响区小。与氩弧焊相比，等离子弧焊能量高度集中，热影响区小。2)2

48、)电电弧弧的的温温度度梯梯度度极极大大。等等离离子子弧弧的的横横截截面面面面积积很很小小(一一般般约约3mm)3mm)，从从温温度度最最高高的的弧弧柱柱中中心心到到温温度度最最低低的的弧弧柱柱边边沿沿，温温度度的的差别是非常大的。差别是非常大的。3)3)有有良良好好的的电电弧弧稳稳定定性性。由由于于等等离离子子弧弧电电离离程程度度极极高高，所所以以放放电电过过程程稳稳定定。弧弧柱柱呈呈圆圆柱柱形形，挺挺度度好好、使使焊焊件件受受热热面面积积几几乎乎不不变，当弧长变化时，电弧电压与焊接电流变化都较小。变，当弧长变化时，电弧电压与焊接电流变化都较小。4)4)具具有有很很强强的的机机械械冲冲刷刷力力

49、。等等离离子子弧弧发发生生装装置置内内通通入入常常温温压压缩缩气气体体，受受电电弧弧高高温温加加热热而而膨膨胀胀，在在喷喷嘴嘴的的阻阻碍碍下下使使气气体体的的压压缩缩力力大大大大增增加加，当当高高压压气气流流由由喷喷嘴嘴的的细细小小通通道道中中喷喷出出时时，可可达达到到很很高的速度高的速度(可超过声速可超过声速)，所以等离子弧有很强的机械冲刷力。，所以等离子弧有很强的机械冲刷力。(2)(2)适用范围适用范围 主要应用于热敏感性能强的不锈钢及各种高主要应用于热敏感性能强的不锈钢及各种高合金钢和钨、铜、钴等难熔及特种金属材料的焊接。合金钢和钨、铜、钴等难熔及特种金属材料的焊接。电电阻阻焊焊是是压压

50、力力焊焊中中应应用用最最广广的的一一大大类类焊焊接接方方法法，包包括括点点焊焊、缝缝焊焊、凸凸焊焊、电电阻阻对对焊焊及及闪闪光光对对焊焊。应应用用范范围围极极广广且且易易于于实实现现机机械械化化和和自自动动化化并并有有各各种种工工业业电电阻阻焊焊机机器器人人，机机械械手手工工作作在在流流水水线线和和自自动动线线上上。据据统统计计，大大约约有有1/41/4左右的焊接工作量是由电阻焊方法完成的。左右的焊接工作量是由电阻焊方法完成的。电阻焊的主要优缺点：电阻焊的主要优缺点：1 1）热量集中。）热量集中。2 2）冶金过程单一，不需填充材料和保护气体。）冶金过程单一，不需填充材料和保护气体。3 3）工艺