第一章 金屬焊接性及其試驗(yàn)方法

《第一章 金屬焊接性及其試驗(yàn)方法》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第一章金屬焊接性及其試驗(yàn)方法不同的金屬材料用不同的焊接方法進(jìn)行焊接時(shí)，由于材料本身的成分和性能差異及焊接時(shí)發(fā)生了一系列復(fù)雜的冶金過(guò)程，從而對(duì)焊接操作的難易程度和材料的組織與性能產(chǎn)生不同的影響。為了從焊接角度對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行分析，因而提出了焊接性的問(wèn)題。本章將重點(diǎn)介紹金屬焊接性的基本知識(shí)及試驗(yàn)方法。第一節(jié)金屬焊接性概述一、金屬焊接性的概念焊接性是表示材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性，是指材料在一定的焊接工藝條件下（包括焊接材料、焊接方法、焊接工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式等），能否獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度和該焊接接頭能否在使用條件下可靠運(yùn)行的一種特性。金屬焊接性是個(gè)相對(duì)的概念，同一種材料在不同的焊接

2、工藝條件下焊接性可以表現(xiàn)出很大的差異。如焊接鋁合金時(shí)，如采用氧-乙炔進(jìn)行氣焊時(shí)，則焊接性差，如改用交流氬弧焊時(shí)，則有良好的焊接性。隨著新的焊接方法和焊接工藝的開(kāi)發(fā)與完善，一些原來(lái)焊接性差的材料，也會(huì)變成焊接性好的材料；當(dāng)然，隨著新材料的出現(xiàn)和對(duì)焊接結(jié)構(gòu)使用條件要求越高，又將會(huì)帶來(lái)新的焊接性問(wèn)題。二、金屬焊接性的內(nèi)容金屬焊接性包括工藝焊接性和使用焊接性?xún)煞矫娴膬?nèi)容。1.工藝焊接性是指在一定焊接工藝條件下，能否獲得優(yōu)質(zhì)致密、無(wú)缺陷的焊接接頭的能力。它不是金屬本身所固有的性能，它不僅與母材的成分與性能有關(guān)，還受焊接熱源的性質(zhì)、保護(hù)方式、熱處理狀態(tài)、接頭形式及焊接方位、預(yù)熱、后熱等

3、因素影響，反應(yīng)了金屬在焊接過(guò)程中對(duì)接頭性能的改變，尤其是形成缺陷的敏感性。對(duì)于熔化焊而言，工藝焊接性可分為熱焊接性和冶金焊接性。（1）熱焊接性是指在焊接熱過(guò)程中，對(duì)焊接熱影響區(qū)的組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度。它主要與被焊材質(zhì)及焊接工藝條件有關(guān)，常用來(lái)評(píng)定被焊金屬對(duì)熱的敏感性（晶粒長(zhǎng)大和組織性能變化等）。12（2）冶金焊接性是指冶金反應(yīng)對(duì)焊接性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度。包括合金元素的氧化、還原、氮化、蒸發(fā)及氫、氧和氮的溶解等對(duì)氣孔、夾雜物和裂紋等的敏感性，主要影響焊縫金屬的化學(xué)成分和性能。2.使用焊接性是指焊接接頭或整體焊接結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足技術(shù)條件所規(guī)定的各種使用性能的程度。主要包括力

4、學(xué)性能、低溫性能、抗脆斷性能、高溫蠕變、疲勞性能、持久強(qiáng)度、抗腐蝕性和耐磨性能等，反應(yīng)了在一定工藝條件下所獲得的焊接接頭對(duì)使用要求的適應(yīng)性。三、影響金屬焊接性的因素影響金屬焊接性的因素很多，對(duì)于鋼鐵材料而言，主要有材料、設(shè)計(jì)、工藝和服役環(huán)境等四大因素。1.材料因素主要受焊接時(shí)直接參與物理化學(xué)反應(yīng)和發(fā)生組織變化的母材和焊材的化學(xué)成分、冶煉軋制狀態(tài)、熱處理狀態(tài)、組織狀態(tài)和力學(xué)性能等因素的影響，其中化學(xué)成分（包括雜質(zhì)的分布）是主要影響因素。2.設(shè)計(jì)因素是指焊接結(jié)構(gòu)的安全性不但受到材料的影響，而且在很大程度上還受到結(jié)構(gòu)形式的影響。例如結(jié)構(gòu)的剛度、應(yīng)力集中程度與應(yīng)力狀態(tài)等，不僅影響材

5、料對(duì)焊接裂紋的敏感性，還可能影響接頭的力學(xué)性能。3.工藝因素是指施工時(shí)所采用的焊接方法、焊接工藝規(guī)程和焊后熱處理等因素。4.服役環(huán)境因素是指焊接結(jié)構(gòu)的工作溫度、負(fù)荷條件（載荷種類(lèi)、施加方式和速度等）和工作環(huán)境（化工區(qū)、沿海及腐蝕介質(zhì)等）。一般而言，工作環(huán)境越惡劣，則對(duì)焊接性會(huì)提出更高的要求。綜上所述，金屬的焊接性與以上四方面都有密切的關(guān)系，因而，在分析焊接性時(shí)，不能單純地以某一因素獨(dú)立進(jìn)行分析，而應(yīng)結(jié)合多方面因素進(jìn)行綜合分析。12第二節(jié)　金屬焊接性試驗(yàn)方法隨著新材料、新結(jié)構(gòu)、新的工藝方法及服役環(huán)境等因素的變化，為了保證優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行焊接性分析和試驗(yàn)。一、金屬

6、焊接性試驗(yàn)內(nèi)容1.焊縫金屬抗熱裂紋的能力熱裂紋是焊縫中較常見(jiàn)且危害嚴(yán)重的缺陷，因此常用金屬抗熱裂紋的能力來(lái)判定金屬材料冶金焊接性的指標(biāo)。2.焊縫及熱影響區(qū)抗冷裂紋的能力抗冷裂紋的能力是判定金屬材料冶金焊接性和熱焊接性的指標(biāo)之一，它主要針對(duì)線(xiàn)材進(jìn)行試驗(yàn)。3.焊接接頭抗脆性轉(zhuǎn)變的能力焊接時(shí)，焊接接頭由于受各種因素的影響會(huì)發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變，從而使韌性降低，將會(huì)影響使用焊接性。因而，對(duì)于在低溫下工作和承受沖擊載荷的焊接結(jié)構(gòu)，焊接接頭抗脆性轉(zhuǎn)變的能力也是一項(xiàng)重要試驗(yàn)內(nèi)容。4.焊接接頭的使用性能焊接結(jié)構(gòu)的使用性能對(duì)焊接性有不同的要求，因而應(yīng)根據(jù)特定的工作條件和設(shè)計(jì)的技術(shù)要求制定專(zhuān)門(mén)的焊接性

7、試驗(yàn)方法。二、金屬焊接性試驗(yàn)方法根據(jù)不同目的，焊接性的試驗(yàn)方法有很多，如圖1-1。在選擇或制定焊接性試驗(yàn)方法時(shí)必須遵循針對(duì)性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的原則。下面分別從工藝和使用焊接性?xún)煞矫娼榻B幾種常焊接性試驗(yàn)方法。1.工藝焊接性試驗(yàn)方法（1）碳當(dāng)量估算法所謂“碳當(dāng)量”就是把鋼中包括碳在內(nèi)和其它合金元素對(duì)淬硬、冷裂及脆化等的影響折合成碳的相當(dāng)含量。碳當(dāng)量的計(jì)算公式很多，目前以國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（ⅡW）所推薦的CE（ⅡW）和日本JIS標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的Ceq（JIS）應(yīng)用較為廣泛。12圖1-1焊接性試驗(yàn)方法分類(lèi)此式適用于中高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低