金属焊接性整理个人整理不完全

1、焊接性试验的内容：1焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力2焊缝及热影响区抵抗产生冷裂纹的能力3焊接接头抗脆性断裂的能力4焊接接头的使用性能、焊接性的评定及试验方法评定焊接性的方法分为间接法和直接试验法两类焊接性的间接评定：1碳当量法2焊接冷裂纹敏感指数法3热裂纹敏感性指数法4消除应力裂纹敏感性指数法5. 层状撕裂敏感性指数法6焊接热影响区最高硬度法焊接性的直接试验方法：1焊接冷裂纹试验方法2焊接热裂纹试验方法3焊接消除应力裂纹试验方法4层状撕裂试验方法热轧及正火钢的焊接性1 冷裂纹及影响因素热轧钢含有少量的合金元素，碳当量比较低，一般情况下（除环境温度很低或钢厚度很大时）冷裂倾向不大正火钢由于含合金元

2、素较多，淬硬倾向有所增加。强度级别及碳当量较低的正火钢，冷裂纹倾向不大；但随着正火钢碳当量及板厚的增加，淬硬性及冷裂倾向随之增大需要采取控制焊接热输入、降低扩散氢含量、预热和及时焊后热处理等措施，以防止焊接冷裂纹的产生2热裂纹和再热裂纹1) 焊缝热裂纹热轧及正火钢一般碳含量较低、而Mn含量较高，因此这类钢的Mn/S比能达到要求，具有较好的抗热裂性能，焊接过程中的热裂纹倾向较小，正常情况下焊缝中不会出现热裂纹。2) 再热裂纹 再热裂纹的产生一般须有较大的焊接残余应力，因此在拘束度大的厚大工件中或应力集中部位更易于出现再热裂纹3非调质钢焊缝的组织和韧性低合金钢焊缝韧性在很大程度上依赖于Si、Mn含

3、量。4热影响区脆化(1) 粗晶区脆化 采用过大的焊接热输入，粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏组织而降低韧性；焊接热输入过小，粗晶区中马氏体组织所占的比例增大而降低韧性。采用小焊接热输入。对含碳量偏高的热轧钢，焊接热输入要适中；对于含有碳、氮化物形成元素的正火钢，应选用较小的焊接热输入。如果为了提高生产率而采用大热输入时，焊后应采用8001050正火处理来改善韧性。但正火温度超过1100，晶粒会迅速长大，将导致焊接接头和母材的韧性急剧下降。(2) 热应变脆化 热应变脆化易于发生在一些固溶N含量较高而强度级别不高的低合金钢中a.在钢中加入足够量的氮化物形成元素（如Al、Ti、V等），可以降低热应变脆化

4、倾向。b.退火处理也可大幅度恢复韧性，降低热应变脆化。5层状撕裂层状撕裂与板厚有关，板厚在16mm以下一般不会产生层状撕裂。硫含量和Z向断面收缩率是评定钢材层状撕裂敏感性的主要指标。合理选择层状撕裂敏感性小的钢材、改善接头形式以减轻钢板Z向所承受的应力应变、在满足产品使用要求前提下选用强度级别较低的焊接材料及采用预热及降氢等辅助措施，有利于防止层状撕裂的发生。热轧及正火钢的焊接工艺1坡口加工、装配及定位焊坡口加工可采用机械加工，其加工精度较高，也可采用火焰切割或碳弧气刨。对强度级别较高、厚度较大的钢材，经过火焰切割和碳弧气刨的坡口应用砂轮仔细打磨，清除氧化皮及凹槽；在坡口两侧约50mm范围内，

5、应去除水、油、锈及脏物等焊接件的装配间隙不应过大。定位焊的顺序应能防止过大的拘束、允许工件有适当的变形，定位焊焊缝应对称均匀分布。定位焊所用的焊接电流可稍大于焊接时的焊接电流。2焊接材料的选择一、不能有裂纹等焊接缺陷；二、满足使用性能要求。选择焊接材料的依据是保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能与母材相匹配(1) 选择与母材力学性能匹配的相应级别的焊接材料(2)同时考虑熔合比和冷却速度的影响 薄板焊接时熔合比较大，应选用强度较低的焊接材料，厚板深坡口则相反(3) 考虑焊后热处理对焊缝力学性能的影响 对于焊后要进行正火处理的焊缝，应选择强度高一些的焊接材料3焊接工艺参数的确定(1) 焊接热输

6、入 焊接热输入取决于接头区是否出现冷裂纹和热影响区脆化。采用小热输入预热更有效。预热温度控制恰当时，既能避免产生裂纹，又能防止晶粒的过热。(2) 预热和焊后热处理 预热和焊后热处理的目的主要是为了防止裂纹，也有一定的改善组织、性能的作用。强度级别较高或钢板厚度较大的结构件焊前应预热，焊后进行热处理、低碳调质钢的焊接性分析低碳调质钢碳碳当量小，焊接性能远优于中碳调质钢。由于这类钢焊接热影响区形成的是低碳马氏体，马氏体开始转变温度Ms较高，自回火特性，使得焊接冷裂纹倾向比中碳调质小。1焊缝强韧性匹配2冷裂纹 低碳调质钢在低碳基础上通过加入多种提高淬透性的合金元素。淬硬性大，在焊接热影响区粗晶区有产

7、生冷裂纹和韧性下降的倾向。此外，限制焊缝含氢量在超低氢水平对于防止低碳调质钢焊接冷裂纹十分重要3热裂纹及再热裂纹 这类钢C含量较低、Mn含量较高，而且对S、P的控制也较严格，因此热裂纹倾向较小。但对高Ni低Mn类型的钢种有一定的热裂纹敏感性，主要产生于热影响区过热区（称为液化裂纹），为了防止裂化裂纹的产生，从工艺上应采用小热输入的焊接方法，并注意控制熔池形状、减小熔合区凹度等。4热影响区性能变化 (1) 调质钢热影响区组织特征 低碳调质钢热影响区由于经历了焊接热循环作用，发生复杂的二次组织转变。显微组织不均匀性将导致力学性能的不均匀，使接头区的强韧性下降。(2) 热影响区脆化 在焊接热循环作用

8、下（t8/5继续增加时），低碳调质钢热影响区过热区易发生脆化，冲击韧性明显降低 如何避免：M-A在一定冷速下形成，控制焊接热输入(控制冷速)和采用多道焊工艺 (3) 热影响区软化 低碳调质钢热影响区峰值温度高于母材回火温度至AC1的区域会出现软化（强度、硬度降低 焊前母材强化程度越高（母材调质处理的回火温度越低），焊后热影响区的软化（或称失强率）越严重 减小焊接热输入有利于缩小软化区宽度，软化程度也有所降低低碳调质钢的焊接工艺特点1、制定低碳调质钢焊接工艺的主要依据：1）要求在马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一个“自回火”作用，以免冷裂纹的产生；2）要使800500之间的冷却速度大于

9、产生脆性组织的临界速度2、焊接工艺要点：1）焊前准备：对接焊缝比角接焊缝更合理，坡口形式以U形或V形为佳；2）焊接方法的选择：焊接s 980MPa的调质钢，必须采用钨极氩弧焊或电子束焊之类方法；焊接s 980MPa的调质钢，焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊和钨极氩弧焊等都能采用；对于s 680MPa的调质钢，熔化极气体保护焊最合适。3）焊接材料的选择：低碳低合金调质钢焊后一般不再进行热处理，因此在选择焊接材料时，要求所得到的焊缝金属在焊态下应具有接近于母材的力学性能4）焊接参数的确定：正确选择焊接热输入和预热这两个参数是保证不出现裂纹和脆化的关键。中碳调质钢的焊接性分析、(一)焊接裂纹1、

10、焊缝中的热裂纹 产生结晶裂纹，有较大的热裂纹倾向。在选择焊接材料时，应尽量选用含碳量低的，含S、P杂质少的填充材料 2冷裂纹 冷裂倾向较为严重，为了防止冷裂纹，除采取预热措施外，焊后必须进行及时的回火处理(二)热影响区的性能变化1热影响区的脆化 形成大量的马氏体组织，导致热影响区脆化。防止措施：一般倾向于采用小热输入，而同时采取预热、缓冷和后热等措施。2热影响区软化 当调质钢强度级别越高时，软化问题越严重中碳调质钢的焊接工艺这类钢一般是在退火状态下进行焊接，焊后通过整体调质处理才能获得性能满足要求的均匀的焊接接头。(一)退火状态下焊接时的工艺特点1焊接方法的选择 常用的一些焊接方法都能采用 2

11、.焊接材料的选择 焊后需要热处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。3.焊接参数的确定 主要是保证调质处理前不出现裂纹，接头性能由焊后热处理来保证。因此可以采用高的预热温度(200350)和层间温度。(二)调质状态下焊接时的工艺特点当必须在调质状态下进行焊接时，除了裂纹外，热影响区的主要问题是：高碳马氏体引起的硬化和脆化；高温回火区软化引起的强度降低。高碳马氏体引起的硬化和脆化是可以通过焊后的回火处理来解决的珠光体耐热钢的主要焊接性问题主要问题是热影响区的脆化、冷裂纹、软化以及焊后热处理或高温长期使用中的再热裂纹、回火脆化。珠光体耐热钢的焊接工艺特点珠光体耐热钢一般在正火回火或淬火回火

12、状态下焊接，焊后要进行高温回火处理。1、常用焊接方法以手弧焊为主，气电焊、埋弧焊和电渣焊等也经常用。2、选择焊接材料要保证焊缝性能同母材匹配焊缝应具有必要的热强性，其成分力求与母材相近。为了防止焊缝有较大的热裂倾向，焊缝含碳量比母材低一些。3、正确选择预热温度和焊后回火温度要综合考虑裂纹（冷热）、热影响区脆化和软化问题奥氏体不锈钢的焊接性奥氏体不锈钢焊接时存在的主要问题：1.焊缝及热影响区热裂纹敏感性大；2.接头产生碳化铬沉淀析出(贫铬区)，耐蚀性下降；3.接头中铁素体含量高时，可能出现475脆化或相脆化。一、奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性 (1)焊接接头的晶间腐蚀 工艺措施首先要选用一种合适的

13、焊接方法，即热输入最小，让焊接接头尽可能地缩短在敏化温度区间段的停留时间。焊接参数的制定。在保证焊缝质量的前提下，采用小的焊接电流、最快的焊接速度。 冶金措施超低碳有利于防止晶间腐蚀：碳的质量分数在焊缝金属中小于0.03时，就能提高焊缝金属的抗晶间腐蚀能力。在焊缝金属中渗入比铬更容易与碳结合的稳定化元素。使焊缝金属具有奥氏体-铁素体双相组织，其铁素体的体积分数应超过412。（2）热影响区（HAZ）敏化区晶间腐蚀防止敏化区腐蚀：小热输入，快速焊，减少处于敏化加热的时间。（3）、刀状腐蚀 只发生在含有Ti、Nb等稳定化元素的奥氏体不锈钢焊接接头熔合区中防止刀状腐蚀的措施：1)降低母材的含碳量 2)

14、采用合理的焊接工艺(2) 应力腐蚀开裂防止应力腐蚀开裂的措施 a.合理地设计焊接接头，避免腐蚀介质在焊接接头部位聚集，降低或消除焊接接头应力集中。 b.消减焊接接头残余应力c.正确选用材料。根据介质的特性选用对应力腐蚀开裂敏感性低的材料，一是母材的选用，二是焊接材料的选用(3) 点蚀奥氏体钢焊接接头有点蚀倾向 提高耐点蚀性能工艺措施：一方面须减少Cr、Mo的偏析；一方面采用较母材更高Cr、Mo含量的所谓“超合金化”焊接材料。提高Ni含量，晶轴中Cr、Mo的负偏析2、焊接热裂纹 焊缝金属凝固期间存在较大拉应力是产生热裂纹的必要条件。防止奥氏体不锈钢产生热裂纹的主要措施：a、严格控制焊缝金属中有害

15、杂质元素的含量。b、调整焊缝化学成分。使焊缝金属出现奥氏体-铁素体双相组织，能够有效地防止焊缝热裂纹的产生。C、焊接时的工艺措施：采用小热输入及小截面的焊道；多层焊时，层间温度不宜过高，以避免焊缝过热；焊接过程中焊条不允许摆动，采用窄焊缝的操作技术。3. 析出现象 4低温脆化 焊接工艺要点(1) 合理选择焊接方法(2) 控制焊接参数，避免接头产生过热现象(3)接头设计合理(4) 控制焊接工艺稳定以保证焊缝金属成分稳定(5) 控制焊缝成形(6) 防止焊件工作表面的污染铁素体不锈钢的焊接性(一)铁素体不锈钢焊接时的主要问题有： 1、晶间腐蚀：对于耐蚀条件下使用的铁素体不锈钢，还要注意近缝区的晶间腐

16、蚀倾向。 2、脆化：多层焊时，焊道间重复加热，导致相析出和475脆性，进一步增加了接头的脆化； 3、接头的力学性能下降：铁素体不锈钢加热冷却过程中无同素异构转变，焊缝及HAZ晶粒长大严重，易形成粗大的铁素体组织，导致接头韧性比母材更低；(二)焊接接头的晶间腐蚀防止晶间腐蚀的措施： 1)经过700900加热缓冷，铬自晶粒内扩散到晶界，从而使贫铬层消失，恢复其耐蚀性能。2)选用含有Ti、Nb等稳定剂的焊接材料，可有效防止晶间腐蚀。 3)降低母材中的碳和氮的总含量，晶间腐蚀倾向减小。(三)焊接接头的脆化防止铁素体不锈钢焊接接头脆化的措施： 1)采用小的热输人，即小电流、大焊速，少摆动，前一道冷到预热

17、温度再焊下一道。2)焊后进行750800退火处理，退火后应快冷，防止出现相和475脆化。 3)对超纯铁素体不锈钢，主要是防止焊缝的污染，以避免焊缝增加碳、氮、氧的含量。铁素体不锈钢的焊接工艺要点1选择合适的焊接材料 1）可向焊缝中加入少量的变质剂Ti、Nb等元素，细化焊缝组织； 2）用于高温条件下的铁素体不锈钢，必须采用成分基本与母材匹配的填充材料。2焊前预热 1）预热温度为100200左右，目的在于使被焊材料处于较好的韧性状态和降低焊接接头的应力。 2）随着钢中铬含量的增加，预热温度也相应提高。 3焊后热处理焊后对接头区域进行750800退火处理。需要注意的是退火后应快速冷却，以防止产生47

18、5脆性。4选择合适的焊接方法 应采用小热输入的焊接方法马氏体不锈钢的焊接性1、容易产生冷裂纹 2、焊接接头的脆化 3、接头HAZ也存在明显的软化问题应采取以下改善措施： (1)焊前预热一般在200260，且最好不要高于该钢材的马氏体开始转变温度。 (2)控制焊后回火前的温度焊后不应以焊接温度直接升温进行回火处理。对于刚度较小的结构，可以冷却至室温后再回火。对于刚度较大的结构，特别是含碳量较高时，需采用较复杂的工艺：焊后冷至100-150，保温051h，然后加热至回火温度。 (3)焊后热处理：包括回火和完全退火。马氏体不锈钢的焊接工艺马氏体不锈钢的焊接性主要受淬硬性的影响，防止冷裂纹是最主要的问

19、题；其次还可能出现焊接接头过热脆化及软化问题。1焊接方法：必须严格保证低氢、甚至超低氢的焊接条件；采用焊条电弧焊时，要使用低氢碱性药皮的焊条；对于拘束度大的接头，最好采用氩弧焊。2焊接材料： 1）有两类方案：一类是采用与母材成分基本相同的焊接材料；另一类是采用奥氏体焊接材料。2）对于高温下运行的部件，最好采用成分与母材基本相同的同质焊缝。 3）采用奥氏体焊接材料可以简化焊接工艺3预热：1）预热温度主要根据钢中的含碳量、焊件的厚度、填充材料、结构的拘束度等来确定。2）马氏体不锈钢的预热温度不宜过高。4焊后热处理：高铬马氏体不锈钢一般在淬火+回火的状态下焊接，焊后经高温回火处理；如果在退火状态下焊

20、接，则焊后必须经过调质处理奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接性分析（一）双相钢焊接冶金特性 铁素体-奥氏体不锈钢是最典型的双相不锈钢。它以F凝固模式进行凝固。在焊接不平衡过程中，组织转变也是不平衡的。同样成分的焊缝和母材，焊缝中相要比母材少得多。（二）双相钢焊接接头的耐蚀性 双相不锈钢焊接接头具有优异的耐点蚀性和耐氯化物应力腐蚀开裂性能，晶间腐蚀抗力也不低于母材，但抗H2S应力腐蚀开裂性能较差。（三）焊接接头的脆化问题 铁素体-奥氏体钢因相存在，存在着475脆性、相脆化、晶粒粗化脆化。但因有相与之平衡，正常条件下焊接接头的室温力学性能可满足要求。焊缝金属强度与母材一致，塑性和韧性也可与母材匹配。（

21、四）双相钢焊接接头的抗裂性 双相不锈钢一般不易产生热裂纹。含铜1.7%的双相不锈钢具有较大的热裂倾向。在高应变时，双相不锈钢热裂倾向增大。为保证抗裂性，一般不添加铜。一般情况下很少有冷裂纹，除非在高氢气氛中才会发现。相越多，产生冷裂纹倾向越大。奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接工艺特点焊接方法 除电渣焊外，基本上所有的熔焊方法都可以用焊条电弧焊及钨极氩弧焊焊接材料 采用奥氏体相占比例大的焊接材料焊接工艺措施 控制热输入 多层多道焊 焊接顺序及工艺焊缝铝及铝合金的焊接性(一)容易被氧化 (二)热导率和比热容大 (三)容易形成热裂纹一、焊缝中的气孔 铝及铝合金在焊接过程中产生的气孔主要为氢气孔。焊接时

22、，氢的来源有两方面：一是弧柱气氛中的水分；二是焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分防止气孔的措施：(1)限制氢的来源：所使用的焊接材料要严格限制含水量(2)控制焊接参数：首先应该制定合理的焊接参数(3)此外还可通过调整电弧气氛减小气孔倾向。二、容易形成热裂纹 1铝合金焊接热裂纹产生的原因(1)低熔点共晶的存在是合金产生热裂纹的重要原因之一(2)另外，铝合金的线胀系数比钢约大1倍，在拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力，这也是促使铝合金产生裂纹的原因之一。三、焊接接头力学性能下降 1非时效强化铝合金的软化 2时效强化铝合金的软化，宜采用较小的热输入，或焊后重新进行固溶和人工时效处理四、焊接接头耐蚀性下

23、降防止接头耐蚀性降低的措施 1)通过焊缝金属合金化细化晶粒，同时调整焊接工艺以减小热影响区，并防止过热，焊后热处理对改善接头组织有很好的效果 2)消除焊接应力，锤击焊缝 3)通过焊后人工时效处理，有利于改善接头耐蚀性铝及铝合金的焊接工艺(一)焊接方法的选择 (二)焊接材料的选择 铝及铝合金的焊丝可分为同质焊丝和异质焊丝(三)焊前准备和焊后清理 1.生产上常采用化学清洗和机械清理两种方法 2焊后清理铸铁的焊接性分析焊接性不良主要有两个问题：一方面是焊接接头容易出现白口及淬硬组织；另一方面焊接接头易出现裂纹焊接接头的白口及淬硬组织1、白口原因：灰铁焊接时，由于熔池体积小，存在时间短，加之铸铁内部的

24、热传导作用，使得焊缝及近缝区冷速远大于铸铁在砂型中的冷速，故会产生大量的渗碳体，形成白口铸铁组织。2、白口区域：主要是焊缝区、半熔化区和奥氏体区。 3、灰铸铁中常见的硫是强烈促进白口化的元素；磷对石墨化影响不大，但磷多了会生成脆硬的磷共晶，降低灰铸铁的力学性能。焊接灰铸铁时可以采用热焊或半热焊，由于热焊时的冷却速度仍然高于铸铁铁液在砂型中的冷却速度，为了保证焊缝石墨化，要求同质焊条的碳、硅含量高，使得焊缝中的碳、硅含量稍高于灰铸铁母材，促进石墨化，防止白口。焊接裂纹1焊缝中的冷裂纹 1）当焊缝为铸铁型时，较易出现这种裂纹 2）当采用异质焊接材料焊接，使焊缝成为奥氏体、铁素体或铜基焊缝时，配合采

25、用合理的冷焊工艺，焊缝金属不易出现冷裂纹。3）铸铁型焊缝发生裂纹的温度，经测定一般在400以下。裂纹发生时常伴随着可听见的脆性断裂的声音。 4）焊缝较长时或补焊刚度较大的铸铁缺陷时，常发生这种裂纹。2热影响区的冷裂纹 多数发生在含有较多渗碳体及马氏体的热影响区 3.防止冷裂纹的措施 减小热应力。 同质焊缝：进行整体高温预热（600700），使焊缝金属处于塑性状态，并促进焊缝金属石墨化，改善组织，充分降低焊接应力，并要求焊后在相同温度下消除应力。 异质焊缝：降低热应力，防止冷裂纹和剥离性裂纹，要求焊缝金属应与铸铁有良好的结合性，强度适当，尤其是屈服强度低一些较为有利，并具有较好的塑性和较低的硬度

26、。(二)热裂纹 1、灰铸铁的焊接，异质焊缝时结晶裂纹敏感性较大：当焊缝为铸铁型时，焊缝对热裂纹不敏感 2、防止：生产中主要是采取减小焊接应力，改变焊缝合金系统以及限制母材中杂质熔入焊缝等措施。球墨铸铁的焊接性特点球墨铸铁与灰铸铁的差别在于液态铸铁在出炉浇注前是否加入球化剂，加入适量的镁和稀土铈进行球化处理使石墨呈球状，可得到力学性能良好的球墨铸铁1) 球墨铸铁中的球化剂增大铁液结晶过冷度、阻碍石墨化和促进奥氏体转变为马氏体的作用 2) 由于球墨铸铁的力学性能远比灰铸铁好，特别是以铁素体为基体的球墨铸铁，塑性和韧性很好 3) 奥-贝球墨铸铁的焊接性比普通球墨铸铁差 有些奥-贝球墨铸铁含有少量合金

27、元素，奥氏体区的淬硬倾向更大。灰铸铁的焊接材料及工艺一、同质(铸铁型)焊缝的熔焊(一)电弧热焊及半热焊 1热焊及半热焊焊条：均有两种类型，一种为铸铁芯石墨化铸铁焊条(Z248)；另一种为钢芯石墨化铸铁焊条(Z208) 2热焊工艺 (1)预热：结构复杂的铸件，宜采用整体预热；而结构简单的铸件，可采用局部预热。整体预热的方法一般是将铸件整体用地炉或砖砌明炉加热，局部预热可采用气焊或煤气火焰加热。 (2)焊前清理 (3)造型 造型材料可用型砂加水玻璃或黄泥 (4)焊接 焊接时，为保持预热温度，缩短高温工作时间，要求在最短的时间内焊完，故宜采用大电流、长弧、连续焊 (5)焊后缓冷：常用保温材料(如石棉灰等)覆盖，最好随炉冷却。(二)气焊 很适于薄壁铸件的补焊。一般气焊主要适用于刚度小的薄壁件的缺陷补焊，对刚度大的薄壁件缺陷补焊，为了减低焊接应力，防止裂纹出现，