常用金属材料的焊接

1、常用金属材料的焊接50 试述1Cr5Mo耐热钢的气焊工艺。管壁较薄的1Cr5Mo钢管可采用气焊。气焊用焊丝有不锈钢H1Cr24Ni3、H1Cr24Ni20或耐热钢H1Cr5Mo。施焊时，可先用气焊火焰将焊口处预热到200以上，预热时注意不要用火焰直接加热坡口，以防止钝边处过热而发生氧化或淬火硬化，以及防止可能引起的气孔和裂纹，火焰加热的位置应是离开坡口约1/2的管径处，加热时应不断地摆动火焰，以防止局部过热和加热不均匀。焊接时如采用H1Cr5Mo焊丝，焊后应进行热处理。热处理温度为75010，保温11.5h。热处理加热宽度范围为坡口面两侧加热长度至少各等于管子直径，保温后缓冷到450以后，在静

2、至空气中自然冷却。如采用H1Cr24Ni13H1Cr24BNi200O焊丝，焊后可不进行热处理。51 试述铸铁的焊接性。含碳量大于2%的铁碳合金称为铸铁。铸铁中除了含有Fe和C以外，还含有Si、Mn、P、S等元素，某些特殊用途的合金铸铁中，还分别含有Cu、Mg、Ni、Mo、Al等元素。当铸铁中的碳以片状石墨的形式分布，并断面呈暗灰色时称为灰铸铁。灰铸铁具有良好的耐磨、吸振及切削加工性，应用最广。铸铁中的碳如果以球状石墨的形式分布时称为球墨铸铁。球墨铸铁有较高的强度和一定的塑性，可部分代替碳钢使用。铸铁中的碳如果以渗碳体（Fe3C）的形式存在，并断面呈银白色时称为白口铸铁。白口铸铁性硬而脆，难加

3、工，很少直接应用。将白口铸铁加热至930后缓慢冷却，经较长时间的退火处理，Fe3C就分解为团絮状的石墨称为可锻铸铁。可锻铸铁有较高的强度和塑性，但并不能锻造。铸铁中的碳如果处于球状和片状之间的蠕虫状时称为蠕墨铸铁。蠕墨铸铁具有既接近球墨铸铁的强度、刚度、一定的韧性和良好的耐磨性，又具有与灰铸铁近似的铸造性能和良好的导热性，它是一种新型的铸铁材料。铸铁是一种焊接性较差的材料，如果焊接材料和工艺措施选用不当，焊缝和热影响区会产生白口淬硬和裂纹三种严重的缺陷。55 常用灰铸铁的牌号及其焊接方法有哪些？灰铸铁是应用最广泛的铸铁，其化学成分，见表34。表34 灰铸铁的化学成分（质量分数） （%）CSiM

4、nPS2.04.50.53.50.31.510.15目前灰铸铁的牌号有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350和HT400。由于焊补的要求多种多样（焊后加工性、致密性、焊缝金属颜色与母材的配合、焊接接头强度及焊补成本的要求不同）及焊补对象不同（铸件壁厚、缺陷所处位置刚性、缺陷种类及焊补后的使用条件等的不同），有多种焊补方法及焊接工艺，其分类如下：63 试述球墨铸铁的焊接工艺。焊接工艺如下：气焊 焊丝采用型号为RZCQ型球墨铸铁焊丝（牌号HS402），熔剂采用CJ201。火焰采用还原焰，结构复杂的铸件或大铸件须采用热焊，预热温度600700，焊后缓冷。焊后铸件可进行

5、两种热处理：正火：随炉升至900920保温12h，出炉空冷。退火：随炉升至900920保温12h，随炉冷至550，保温1h，出炉空冷。手弧焊 采用同质焊缝时，焊条可选用型号为EZCQ铁基球墨铸铁焊条，目前有两种牌号，一是铸铁芯强石墨化型，焊条直径为410mm，牌号为Z258；二是低碳钢芯强石墨化焊条，牌号为Z238，焊前应将焊件预热至500左右，焊后保温缓冷，经退火焊补处有可能进行切削加工（硬度200HBS）。焊接时采用大电流、连续焊工艺，焊接电流可按焊条直径的3660倍选取。采用异质焊缝时，焊条选用EZNiFe（Z408）和EZV（Z116、Z117）。焊接时应遵守冷焊焊接工艺，焊后能进行切

6、削加工，但焊缝有一定的热裂倾向。64 试述蠕墨铸铁的焊接工艺。蠕墨铸铁除含有C、Si、Mn、S、P等元素外，还含有少量稀土蠕化剂，但其稀土含量比球墨铸铁低，故焊接接头形成白口的倾向比球墨铸铁的小、比灰铸铁大，力学性能高于灰铸铁而低于球墨铸铁，抗拉强度为300500MPa，为1%6%。气焊 焊丝牌号为HS403，熔剂采用CJ201，用中性焰焊接，焊件焊前预热650，焊后所得焊缝蠕化率达60%70%，基本组织为铁素体加珠光体，无渗碳体出现，最高硬度为230HBS，焊接接头的抗拉强度为370MPa，为1.7%，基本与母材相匹配。同质焊缝的电弧冷焊 采用牌号为Z288钢芯蠕墨铸铁电弧冷焊焊条，焊芯材料

7、H08A，外涂强石墨化药皮，并加入适量蠕墨化剂。在缺陷直径大于40mm、深度大于8mm的情况下，配合大电流、连续焊工艺，可使焊缝蠕化率达50%以上。焊缝基体组织为铁素体加珠光体，无渗碳体出现，焊接接头最高硬度为270HBS，有良好的加工性，焊接接头的抗拉强度为390MPa，伸长率为2.5%，能与母材相匹配。异质焊缝电弧冷焊 采用牌号为Z308的纯镍蠕墨铸铁电弧冷焊焊条，具有最好的加工性，焊接接头的抗拉强度可达298MPa，伸长率为6%，能与母材相匹配。蠕墨铸铁焊条、焊丝目前尚未列入国家标准型号。65 试述可锻铸铁的焊接工艺。由于可锻铸铁中的碳、硅含量比灰铸铁低，异质焊缝熔焊时焊缝及半熔化区形成

8、白口倾向更为严重。这是可锻铸铁焊接性突出的问题。黄铜钎焊 焊丝为HS221，钎剂为100%的脱水硼砂，用氧乙炔焰加热焊补表面至900930（亮红色），焊丝端头也加热至发红，然后蘸上少许硼砂开始焊补。为防止锌的蒸发，采用弱氧化焰。焊嘴与熔池表面距离控制在815mm。焊后用火焰适当的加热焊缝周围。对于焊补区刚性较大的部位，焊后轻轻锤击焊缝，可减小裂纹倾向。黄铜钎焊可用于可锻铸铁加工面的焊补。电弧冷焊 用E4303、E5016、EZV和不锈钢焊条。施焊时采用小电流、多层焊，用于焊后不加工的场合。如果焊后需要加工，可用2mm以下的奥氏体不锈钢焊条或镍基铸铁焊条，进行不移动电弧的定位焊，每次焊接时间缩短

9、至1s，以刚熔合为宜。用这样的定位焊铺满坡口底部以后，再用电弧冷焊工艺填满坡口。68 铝及铝合金焊后应进行哪些清理工作？焊件焊后留在焊缝及邻近的残存熔剂和焊渣，需要及时清理干净，否则在空气、水分的作用下，残存的溶剂和焊渣会破坏具有防腐作用的氧化铝薄膜，激烈的腐蚀焊件。因此，焊后应立即严格清除焊件上残存的污物。常用的清渣方法和步骤：1）在热水中用硬毛刷仔细地洗刷焊接接头。2）将焊件在温度为6080、质量分数为2%3%的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗约510min，并用硬毛刷仔细洗刷。或者将焊件放于1520质量分数为10%的硝酸溶液中浸洗1020min。3）在热水中冲刷洗涤焊件。4）将焊件用热空气

10、吹干或在100干燥箱内烘干。88 试述89 试述钛及钛合金等离子弧焊的焊接工艺。钛及钛合金等离子弧焊具有能量集中、单面焊双面成形、弧长变化对熔深程度影响小、无钨无杂、气孔少和接头性能好等优点，可用“小孔型”和“熔透型”两种方法进行焊接。“小孔型”一次焊透的适合厚度为2.515mm，“熔透型”适用于各种厚度，但一次焊透的厚度较小，厚度3mm以上需开坡口，填丝多层焊。为加强保护，可以使用氩弧焊拖罩，只是随厚度增加和焊速提高，拖罩长度要适当加长。由于高温等离子焰流过小孔，为保证小孔的稳定，焊件背面不得使用垫板。15mm以上钛材焊接时可以开Y形或形坡口，钝边取68mm，用“小孔型”等离子弧焊封底，然后

11、用埋弧焊、钨极氩弧焊或“熔透型”等离子弧焊填满坡口。由于氩弧焊封底时，钝边仅1mm左右，故用等离子弧焊封底可大大减少焊接层数、填丝量和角变形，并能提高生产率和降低焊接成本。等离子弧焊的焊接工艺参数见表67。表67 等离子弧焊的焊接工艺参数焊件厚度(mm)喷嘴孔径(mm)电流强度(A)电弧电压(V)焊接速度(m/min)送丝速度(m/min)焊丝直径(mm)氩气流量(L/min)离子气保护气拖罩背面0.20.41368100.80.81.53.53.53.53.5563515016017225018243030257.57.5122318189606872461.51.51.51.50.250.

12、250.54777101012152020201520252525222615151594 试述镍及镍基耐蚀合金的焊接性。镍及镍基合金是各种苛刻腐蚀环境的理想金属结构材料。常用的镍基合金有Ni-Cu蒙镍尔合金、Ni-Cr-Fe因康镍合金、Ni-Fe-Cr因康洛依合金等。纯镍及强度较低的镍合金焊接性良好，焊接时的主要问题是焊缝中的热裂纹和气孔。热裂纹 镍及镍合金焊接时，由于S、Si等杂质在熔池中形成Ni-NiS等低熔点共晶及脆性硅酸盐薄膜，促使焊缝产生热裂纹。气孔 镍及镍合金焊接时最常见的气孔是H2O（水）气孔。由于液态镍能溶解大量氧（1720时氧在镍中的溶解度为1.18%），凝固时，氧的溶解度

13、下降（1470时仅为0.06%）。凝固过程中过剩的氧将镍氧化成氧化亚镍（NiO），氧化亚镍和熔池中的氢化合，镍被还原而氢和氧结合成H2O，其反应式为NiO+H2 Ni+H2OH2O在熔池凝固时来不及逸出，即形成气孔。96 试述镍及镍合金钨极氩弧焊的焊接工艺。预热 轧制镍基耐蚀合金一般不需焊前预热，但当母材温度低于15时，应对接头两侧各250300mm宽的区域加热至1520，以免湿气冷凝产生气孔。保护气体 可用氩气、氦气或两者的混合气，氩气中加入质量分数为5%的氢气，适用于单道焊接。焊丝 成分应与母材相当，必要时可多加入一些合金元素，以补偿烧损及控制气孔和热裂纹。电极 为保证电弧稳定与足够的熔深

14、，电极端部应磨尖，尖部直径约为0.4mm，夹角3060。焊接技术 焊接过程中焊丝加热端必须处于保护气体中，不能用来搅动熔池。在保证熔池不接触钨极的条件下，采用尽可能短的电弧长度施焊。按板材厚度选择合适的焊丝直径和焊接速度，以保证足够的熔透深度、焊缝宽度和焊缝致密性，焊接速度过高或过低均易产生气孔。单面焊为保证完全焊透需要用带凹形槽的铜衬垫，在铜衬垫和焊件间通以保护气体。为加强焊接区的保护效果，可在焊嘴后侧加一辅助输送保护气的拖罩。99 试述铅的焊接性。铅是一种有色金属，对硫酸具有良好的耐腐蚀性，并能很强地阻止各种射线的能力。铅焊接的主要特点如下：1）铅的熔点很低，为327，热导率也仅为铁的43

15、%，因此焊接时要选用温度低、能率小的热源。常用的热源是氢氧焰和氧乙炔焰。2）铅熔化后，熔池表面极易生成一层熔点高达1525的氧化铅薄膜，妨碍金属彼此熔合，在焊缝中形成夹渣和边缘未焊透。3）铅的密度较大，为11.34g/cm3，熔点低，流动性很高，因此横焊及仰焊时很困难，若掌握不好，会使熔化大量坠流。4）铅的沸点低，只有1619。焊接时，蒸发的铅与空气中的氧化合，生成有毒的氧化物。因此，施焊过程中要防止铅中毒。5）铅具有很高的变形能力，焊后焊件内不会产生显著的焊接应力及应力所导致的裂纹和变形。102 什么是不锈钢的组织图？焊缝的组织决定于焊缝的成分，而焊缝的成分决定于母材的熔入量，即熔合比。因此

16、，一定的熔合比决定了一定的焊缝成分和焊缝组织。熔合比发生变化时，焊缝的成分和组织都要随之发生相应的变化。不锈钢的成分、组织和熔合比的关系图称为不锈钢的组织图，见图14。图中坐标为铬当量（Cr当量）和镍当量（Ni当量），其计算式为Cr当量（%）=Cr+Mo+1.5Si+0.5Ni(质量分数)(%)Ni当量（%）=Ni+30C+0.5Mn(质量分数)(%)当知道了两种母材金属的化学成分后，可分别算出其铬当量和镍当量，根据两者的值在不锈钢组织图上找出相应的点，然后根据熔合比，就能确定不锈钢焊缝的组织状态。103 试分析 1Cr18Ni9Ti 不锈钢和Q235-A低碳钢采用不加填充焊丝的手工钨极氩弧焊

17、焊接时，焊缝的组织。1Cr18Ni9Ti不锈钢和Q235-A低碳钢的铬当量和镍当量，见表81。表81 铬、镍当量值母 材化学成分（质量分数） （%）铬当量（%）镍当量（%）图上位置CMnSiCrNi1Cr18Ni9Ti钢Q235-A钢0.070.181.360.440.660.3517.88.5518.790.5311.425.62ab若假设两种母材的熔化数量相同，其熔合比分别为50%， 则其组织应在不锈钢组织图a-b连线的中点f（图14），由图中看出焊缝组织为马氏体。由此可见，1Cr18Ni9Ti不锈钢和Q235-A低碳钢采用手工钨极氩弧焊焊接时，如果不加填充焊丝，则在焊缝中要避免出现马氏体

18、组织是不可能的。107 试述奥氏体不锈钢与铁素体钢的焊接工艺。低温钢设备中，常采用铁素体组织的中强度低温工程用钢，如06MnNb、3.5Ni等与奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti进行焊接。焊条选用超低碳的E00-18-12-Mo2-16（A022），由于焊条中基本上不含C、Ti元素，使碳迁移减弱，因此焊接接头经退火处理后，在熔合线附近的低温冲击韧度下降较小。焊后为消除焊接残余应力及两种材料线膨胀系数不同而产生的附加应力，所以焊件应采取高温回火处理，其参数是加热至590620，保温1.52.5h，空冷。108 试述不锈复合钢板的特点及其焊接性。不锈复合钢板是由较薄的覆层（不锈钢）钢和较厚的基层（珠

19、光体钢）钢复合轧制而成的双金属板见图17。覆层通常只有1.53.5mm，它和工作介质接触能保证复合钢板的耐腐蚀性能，而强度主要靠基层获得。覆层不锈钢一般由1Cr18Ni9Ti、0Cr13、0Cr18Ni12-Mo2Ti和0Cr17Ni13Mo2Ti钢制造；基层珠光体钢都用低碳钢或低合金钢制造，如Q235-A、16MnR、12CrMo钢等。基层钢焊接时采用结构钢焊条（焊丝），如果焊缝金属熔化了部分覆层不锈钢板，会使焊缝金属中合金元素增加，结果与覆层接触的焊缝处会产生粗硬的马氏体，使塑性和冲击韧度大大下降，严重时还会产生裂纹。覆层钢焊接时采用不锈钢焊条（焊丝），焊缝金属如果熔化了部分基层金属，使焊

20、缝中的合金元素稀释，耐蚀性能降低。因此，在基层与覆层的交界面上应增加一层过渡层，采用铬、镍元素较高的材料，补充合金元素的稀释，过渡层的焊接实质上就属于不锈钢和珠光体钢两类异种钢的焊接。110 试述不锈复合钢板对接焊时的坡口形式和尺寸。不锈复合钢板对接焊的坡口分外坡口和内坡口两种，其中以外坡口应用最为普遍。坡口形式和尺寸见表86。111 试述不锈复合钢板的焊接工艺。装配定位焊 应以覆层钢为基准对齐见图17。定位焊一定要焊在基层面上，长度控制在1030mm内。焊接顺序 不锈复合钢板对接焊缝的焊接次序见图18。首先焊接基层碳钢，再在覆层不锈钢板一侧铲削成圆弧直至基层焊缝，并打磨干净，以防形成未焊透。然后焊接过渡层，其焊缝应熔化一层覆层不锈钢板，以起隔离作用，最后在过渡层上焊接覆层。薄板的施焊 当不锈复合钢板的厚度小于1.63.0mm时，用焊接过渡层的材料在覆层和基层面各焊一层，先焊基层，后焊覆层；当厚度在3.06.0mm时，在基层一侧开成80Y形坡口，选用焊接过渡层材料先焊基层一侧，再焊覆层一侧。112 焊接不锈复合钢