常用金屬材料的焊接

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1、常用金屬材料的焊接(碳鋼、合金鋼)(1)1?什么是焊接性？試述碳鋼的焊接性。焊接性是指材料在限定的施工條件下焊接成按規(guī)定設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。焊接性受材料、焊接方法、構(gòu)件類型及使用要求四個(gè)因素的影響。碳鋼是以鐵元素為基礎(chǔ)的，鐵碳合金，碳為合金元素，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過1%，此外，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過1.2%，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.5%，后兩者皆不作為合金元素。其它元素如Ni、Cr、Cu等均控制在殘余量的限度以內(nèi)，更不作為合金元素。雜質(zhì)元素如S、P、O、N等，根據(jù)鋼材品種和等級(jí)的不同，均有

2、嚴(yán)格限制。因此，碳鋼的焊接性主要取決于含碳量，隨著含碳量的增加，焊接性逐漸變差，其中以低碳鋼的焊接性最好，見表1。表1?碳鋼焊接性與含碳量的關(guān)系名?稱碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）典型硬度典型用途焊接性低碳鋼≤0.1560HRB特殊板材和型材薄板、帶材、焊絲優(yōu)0.15～0.2590HRB結(jié)構(gòu)用型材、板材、棒材良中碳鋼0.25～0.6025HRC機(jī)器部件和工具?中（需預(yù)熱、后熱，推薦使用低氫焊接方法）高碳鋼≥0.6040HRC彈簧，模具，鋼軌?劣（需預(yù)熱、后熱，必需使用低氫焊接方法）2?什么是碳當(dāng)量？碳鋼的碳當(dāng)量如何計(jì)

3、算？把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換自成碳的相當(dāng)含量，稱為該種鋼材的碳當(dāng)量，可作為評(píng)定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)。碳鋼中的元素除C外，主要是Mn和Si，它們的含量增加，焊接性變差，但其作用不及碳強(qiáng)烈。國際焊接學(xué)會(huì)推薦的碳當(dāng)量公式為????????????????????????Mn???????Cu+Ni????????Cr+Mo+V???????CE（IIW）=C+──?+　────　+　──────（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）??????????????????????6????????15???????

4、??????5?隨著碳當(dāng)量值的增加，鋼材的焊接性會(huì)變差。當(dāng)CE值大于0.4%～0.6%時(shí)，冷裂紋的敏感性將增大，焊接時(shí)需要采取預(yù)熱、后熱及用低氫型焊接材料施焊等一系列工藝措施。3?利用碳當(dāng)量值評(píng)價(jià)鋼材焊接性有何局限性？碳當(dāng)量值只能在一定范圍內(nèi)，對(duì)鋼材概括地、相對(duì)地評(píng)價(jià)其焊接性，這是因?yàn)椋?）如果兩種鋼材的碳當(dāng)量值相等，但是含碳量不等，含碳量較高的鋼材在施焊過程中容易產(chǎn)生淬硬組織，其裂紋傾向顯然比含碳量較低的鋼材來得大，焊接性較差。因此，當(dāng)鋼材的碳當(dāng)量值相等時(shí)，不能看成焊接性就完全相同。2）碳當(dāng)量計(jì)算值只表

5、達(dá)了化學(xué)成分對(duì)焊接性的影響，沒有考慮到冷卻速度不同，可以得到不同的組織，冷卻速度快時(shí)，容易產(chǎn)生淬硬組織，焊接性就會(huì)變差。3）影響焊縫金屬組織從而影響焊接性的因素，除了化學(xué)成分和冷卻速度外，還有焊接循環(huán)中的最高加熱溫度和在高溫停留時(shí)間等參數(shù)，在碳當(dāng)量值計(jì)算公式中均沒有表示出來。因此，碳當(dāng)量值的計(jì)算公式只能在一定的鋼種范圍內(nèi)，概括地、相對(duì)地評(píng)價(jià)鋼材的焊接性，不能作為準(zhǔn)確的評(píng)定指標(biāo)。4?試述低碳鋼的焊接性。由于低碳鋼含碳量低，錳、硅含量也少，所以，通常情況下不會(huì)因焊接而產(chǎn)生嚴(yán)重硬化組織或淬火組織。低碳鋼焊后的接

6、頭塑性和沖擊韌度良好，焊接時(shí)，一般不需預(yù)熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，整個(gè)焊接過程不必采取特殊的工藝措施，焊接性優(yōu)良。但在少數(shù)情況下，焊接時(shí)也會(huì)出現(xiàn)困難：1）采用舊冶煉方法生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐鋼含氮量高，雜質(zhì)含量多，從而冷脆性大，時(shí)效敏感性增加，焊接接頭質(zhì)量降低，焊接性變差。2）沸騰鋼脫氧不完全，含氧量較高，P等雜質(zhì)分布不均，局部地區(qū)含量會(huì)超標(biāo)，時(shí)效敏感性及冷脆敏感性大，熱裂紋傾向也增大。3）采用質(zhì)量不符合要求的焊條，使焊縫金屬中的碳、硫含量過高，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。如某廠采用酸性焊條焊接Q23

7、5－A鋼時(shí)，因焊條藥皮中錳鐵的含碳量過高，會(huì)引起焊縫產(chǎn)生熱裂紋。4）某些焊接方法會(huì)降低低碳鋼焊接接頭的質(zhì)量。如電渣焊，由于線能量大，會(huì)使焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)晶粒長得十分粗大，引起沖擊韌度的嚴(yán)重下降，焊后必需進(jìn)行細(xì)化晶粒的正火處理，以提高沖擊韌度?？傊?，低碳鋼是屬于焊接性最好、最容易焊接的鋼種，所有焊接方法都能適用于低碳鋼的焊接。5?低碳鋼焊接時(shí)，如何正確地選用焊接材料？⑴手弧焊焊條的選用?常用低碳鋼Q235的抗拉強(qiáng)度平均值為417.5MPa，根據(jù)等強(qiáng)度原則，與之匹配的焊條應(yīng)為E43系列。幾種不同鋼號(hào)的低碳

8、鋼手弧焊時(shí)焊條的選用，見表2。表2?低碳鋼手弧焊時(shí)焊條的選用鋼???號(hào)一般結(jié)構(gòu)選用的焊條型號(hào)動(dòng)載荷、復(fù)雜、厚板結(jié)構(gòu)，鍋爐受壓容器，低溫焊接選用的焊條型號(hào)施?焊?條?件Q235E4313，E4303，E4301，E4320，E4311E4316，E4315（E5016，E5015）一般不預(yù)熱Q255一般不預(yù)熱Q275E4316，E4315E5016，E5015厚板結(jié)構(gòu)預(yù)熱150℃以上08、10、15、20E4303，E4301，