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1、第1章前言Q345鋼是一種低合金鋼（W（C）<0.2%），具有較高屈服強度、韌性高、良好的焊接性與冷加工性能，在船舶、壓力容器、建筑鋼結(jié)構(gòu)、石油天然氣管道、航天航空等領(lǐng)域生產(chǎn)制造中得到了廣泛應(yīng)用。如下焊接方法有焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊、鎢極氬弧焊等在生產(chǎn)制造中都可以焊接Q345鋼。其中TIG焊焊縫比較干凈、沒有飛濺，但熔深較淺、效率比較低、工藝復(fù)雜。為了改善TIG焊的不足，焊接學(xué)者就研究出了A-TIG，研究A-TIG焊的活性劑及工藝對其影響具有重要意義。1.1研究背景Q345是一種低合金高強度鋼，具有良好的焊接性，在熱軋制狀態(tài)下使用，其組織主
2、要由鐵素體加珠光體構(gòu)成，其強度方式主要由Mn、Si等合金元素通過固溶強化作用而提高的。雖然Si的固溶強化效果比較好，但是當Si的質(zhì)量分數(shù)超過1.6%時，沖擊韌性會下降。Mn對是一種非常有利的元素，可以鐵素體可以實現(xiàn)固溶強化，效果明顯，同時還能提高鋼的塑性和韌性，從而大大提高了鋼機械加工性能。Q345在生產(chǎn)制造中，消耗和使用量是最大的，在各各生產(chǎn)制造行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，比如：礦山機械、軌道車輛、壓力容器、起重機械、核電站等承受載荷的工程構(gòu)件中。這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工作特點是承受疲勞載荷，正因為它具有高的屈服強度；在使用溫度中也有一定的要求，有的最高使用
3、溫度可達200℃以上，有的最低溫度可在-40℃以下；通常在大氣中或有水的地方使用，承受大氣和環(huán)境各種的腐蝕。這就要求構(gòu)件的耐腐蝕能了和屈服強度有較高的要求，則需要較高的剛度；不允許產(chǎn)生塑性變形和脆性斷裂，我們需要一個更高的屈服強度和拉伸強度，塑性和韌性也要高;如果在低的溫度和環(huán)境介質(zhì)下承載，該材料應(yīng)具有良好的耐腐蝕性和不易冷碎傾向。如果要將材料制成各種結(jié)構(gòu)件和零部件，那么就要求鋼材必須具有良好的冷冷加工性和較好焊接性。Q345鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能，由于Q345中元素含量的多少不同，可分為A、B、C、D、E等，如表1-1和表1-2所示。表1-1Q3
4、45鋼的化學(xué)成分（GB/T1591-2008）牌號質(zhì)量等級化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）（%）(不大于)CSiMnPSQ345A0.200.501.700.0350.035B0.200.0350.035C0.200.0300.030D0.180.0300.025E0.180.0250.020表1-2Q345鋼的力學(xué)性能（GB/T1591-2008）牌號等級屈服強度Re/MPa（不小于）抗拉強度Rm/MPa伸長率A（%）（不小于）最低沖擊吸收功Akv/J（不小于）Q345A345470~6302034B20C21D21E21Q345鋼中含Mn元素較高，Mn可以
5、和S結(jié)合生成MnS，S是產(chǎn)生熱裂紋的主要元素，所以Mn可以防止熱裂紋傾向；因為不含有強碳性化合物形成元素，因而對再熱裂傾向性不大；但由于含碳量，所以它淬硬傾向比低碳鋼稍大，冷裂傾向也比低碳鋼稍大。對于Q345鋼來說，常用的焊接方法有：焊條電弧焊、埋弧焊、CO2氣體保護焊、TIG焊等焊接方法。在相同的條件下，使用A-TIG焊可以使焊縫的熔深增加1～2倍，在常用的焊接方法中，A-TIG焊接效率的提高，焊接質(zhì)量的穩(wěn)定，會使其在與焊條電弧焊，埋弧焊，手工電弧焊的競爭中更有優(yōu)勢，與電子束焊，電阻焊和等離子焊相比，A-TIG焊接設(shè)備簡單和便宜，焊接質(zhì)量有保證，
6、在一定的厚度范圍內(nèi)，用有限的資金設(shè)備前提下，采用A-TIG焊接方法將是一個非常不錯的選擇[1]。因為其含碳量有點偏高，所以焊接熱輸入可以適當增大，以防止冷裂紋的產(chǎn)生。焊接材料的選擇，應(yīng)綜合考慮焊縫金屬的力學(xué)性能和抗裂紋能力，保證焊縫金屬的具有良好的強度和塑韌性等，由于Q345鋼焊縫金屬的熱裂紋傾向比較小，而有一定的冷裂紋傾向，一般可按等強匹配原則進行選擇，也就是根據(jù)母材強度等級和工作條件來選擇焊接材料[2]。內(nèi)容包括：問題的提出；研究對象的基本情況：化學(xué)成分、使用性能、工藝性能、典型用途及應(yīng)用領(lǐng)域；常用的焊接方法及其優(yōu)劣。1.2A-TIG焊技術(shù)1.
7、2.1A-TIG焊的提出背景鎢極氬弧焊是一種惰性氣體保護的焊方法接，又稱TIG焊，利用氬氣作為保護氣體，采用熔點比較高的鎢極作電極，利用鎢極和焊接母材產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充金屬。TIG焊由于鎢電極本身的載熱能力有限，限制了電弧所傳遞的熱量，從而導(dǎo)致焊縫熔池深度較淺，一般單層焊接中最多焊縫熔深可達5mm的熔深;在焊接大而且比較厚的板材、管材時需預(yù)先開坡口進行多層多道焊接，工藝很復(fù)雜，極大地限制了在生活中的使用[3]。TIG焊在現(xiàn)代焊接技術(shù)中應(yīng)用非常廣泛，焊接接頭質(zhì)量高，無飛濺，焊縫干凈整潔，可以實現(xiàn)全位置，是焊接各種合金、有色金屬和不銹鋼等材料的
8、理想方法。但是，TIG焊進行鋼、銅、鋁等熱膨脹系數(shù)比較大材料的焊接時，鎢電極的載熱能力有限，電弧熱量分散、線能量密度低、電
