金屬的焊接性

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1、第一章金屬的焊接性一、金屬焊接性1.概念：金屬焊接性就是金屬是否能適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接頭的特性。含義：一是金屬在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接頭在一定的使用條件下可靠運行的能力。評價標準：如果某種金屬采用簡單的焊接工藝就可獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭并且具有良好的使用性能或滿足技術(shù)條件的要求，就稱其焊接性好；如果只有采用特殊的焊接工藝才能不出缺陷，或者焊接熱過程會使接頭熱影響區(qū)性能顯著變壞以至不能滿足使用要求，則稱其焊接性差。2.影響焊接性的因素1）材料因素材料是指用于制造結(jié)構(gòu)的金屬材料及焊接所消耗

2、的材料。前者稱為母材或基本金屬，即被焊金屬。后者稱為焊接材料包括焊條、焊絲、焊劑、保護氣體等。材料因素包括化學(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。其中化學(xué)成分(包括雜質(zhì)的分布與含量)是主要的影響因素。碳對鋼的焊接性影響最大。含碳量越高，焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向越大，焊接裂紋的敏感性越大。也就是說，含碳量越高焊接性越差。除碳外鋼中的一些雜質(zhì)如氧、硫、磷、氫、氮以及合金鋼中常用的合金元素錳、鉻、鈷、銅、硅、鉬、鈦、鈮、釩、硼等都不同程度地增加了鋼的淬硬傾向使焊接性變差。若焊接材料選擇不當(dāng)或成分不合格，焊接時也會出現(xiàn)

3、裂紋、氣孔等缺陷，甚至?xí)菇宇^的強度、塑性、耐蝕性等使用性能變差。2）設(shè)計因素設(shè)計因素是指焊接結(jié)構(gòu)在使用中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)剛度過大或過小，斷面突然變化，焊接接頭的缺口效應(yīng)，過大的焊縫體積以及過于密集的焊縫數(shù)量，都會不同程度地引起應(yīng)力集中，造成多向應(yīng)力狀態(tài)而使結(jié)構(gòu)或焊接接頭脆斷敏感性增加。3）工藝因素工藝因素包括施焊方法(如手工焊、埋弧焊、氣體保護焊等)、焊接工藝(包括焊接規(guī)范參數(shù)、焊接材料、預(yù)熱、后熱、裝配焊接順序)和焊后熱處理等。在結(jié)構(gòu)材料和焊接材料選擇正確、結(jié)構(gòu)設(shè)計合

4、理的情況下工藝因素是對結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量起決定性作用的因素。4）使用因素使用因素指焊接結(jié)構(gòu)的工作溫度、負荷條件(動載、靜載、沖擊、高速等)和工作環(huán)境(化工區(qū)、沿海及腐蝕介質(zhì)等)。一般來講環(huán)境溫度越低鋼結(jié)構(gòu)越易發(fā)生脆性破壞，承受交變載荷的焊接結(jié)構(gòu)易發(fā)生疲勞破壞。二、如何分析金屬的焊接性（一）從金屬的特性分析焊接性1.化學(xué)成分1）碳當(dāng)量法鋼材中的各種元素，碳對淬硬及冷裂影響最顯著，所以有人將鋼材中各種元素的作用按照相當(dāng)于若干含碳量折合并迭加起來，求得所謂的“碳當(dāng)量”(Ceq)，以Ceq值的大小估價冷裂紋傾向的大小，認為Ceq值越小，鋼材

5、的焊接性能越好。碳當(dāng)量公式?jīng)]有考慮元素之間的交互作用，也沒有考慮板厚、結(jié)構(gòu)拘束度、焊接工藝、含氫量等因素的影響。因而用碳當(dāng)量評價焊接性是比較粗略的，使用時應(yīng)注意條件。2）焊接冷裂紋敏感系數(shù)除碳當(dāng)量外，考慮到焊縫含氫量和接頭拘束度2.利用物理性能分析金屬的熔點、導(dǎo)熱系數(shù)、密度、線脹系數(shù)、熱容量等因素、都對熱循環(huán)、熔化、結(jié)晶、相變等過程產(chǎn)生影響3.利用化學(xué)性能分析鋁、鈦合金與氧的親和力較強，在焊接高溫下極易氧化因而需要采取較可靠的保護方法，如：惰性氣體保護焊，真空中焊接等4.利用合金相圖分析主要是分析熱裂紋傾向。依照成分范圍，查找

6、相圖，可知道結(jié)晶范圍，脆性溫度區(qū)間的大小，是否形成低熔點共晶物，形成何組織等5.利用CCT圖或SHCCT圖分析（二）從焊接工藝條件分析焊接性1.熱源特點各種焊接方法所采用的熱源在功率、能量密度、最高加熱溫度等方面有很大的差別，使金屬在不同工藝條件下焊接時顯示出不同的焊接性電渣焊：功率很大，能量密度很低，最高加熱溫度也不高，加熱緩慢，高溫停留時間長，焊接熱影響區(qū)晶粒粗大，沖擊韌度下降電子束焊、激光焊：功率小、能量密度高、加熱迅速、高溫停留時間段、熱影響區(qū)窄、沒有晶粒長大危險2.保護方法保護方法是否恰當(dāng)也會影響金屬焊接性的效果3.

7、熱循環(huán)的控制正確選擇焊接工藝規(guī)范控制焊接熱循環(huán)預(yù)熱、緩冷、層間溫度改變焊接性4.其它工藝因素徹底清理坡口及其附近焊接材料處理、烘干、除銹、保護氣體要提純、去雜質(zhì)后使用合理安排焊接順序正確制定焊接規(guī)范第二章合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接第一節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼：在碳素鋼基礎(chǔ)上加入一定的合金元素來達到所需要求的鋼種稱為合金結(jié)構(gòu)鋼。包括：強度用鋼（熱扎正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼、中碳調(diào)質(zhì)鋼）和專用鋼應(yīng)用范圍：機械零件、工程機械、交通運輸工具、橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、管道等新發(fā)展：微合金控扎鋼焊接無裂紋鋼抗層狀撕裂鋼焊接大線能量第二節(jié)熱扎正火鋼的焊接一、熱扎正火

8、鋼典型鋼種成分及性能1.熱扎鋼：σS294～343Mpa成分：含C量較低的C-Mn，Mn-Si系列，通過固溶強化獲得高強度、或在特殊狀態(tài)下以V、Nb代替部分Mn，以達到細化晶粒和沉淀強化的作用典型鋼種：16Mn組織：細晶鐵素體+珠光體特例：15MnVV細化晶粒和沉淀強化2.正