焊接冶金学课后答案

第三章：合金结分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si（2Nb,V（3Nb,V.（1（2V,Nb,Ti,M（3沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金1200℃以VA长大及组织细化作用被削M-A等导致韧性下降和时效敏感分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入VNb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345经600℃×1h火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊焊剂HJ431HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣900～930℃正火，600～650℃回火Q345Q390焊接性有何差异？Q345焊接工艺是否适用于Q390答：Q345与Q390都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，从而使Q390的碳当量大于Q345，所以Q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345，其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于Q390的焊接因为Q390的碳当量较一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接热Wc?0.18％时不应提高冷速，Wc?0.18％时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于481KJ/cm当焊接热输入800～500℃的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使热影响区韧性下而中碳调质钢一般要求焊后热处理？答：低碳调质钢：在循环作用下，t8/5继续增加时，低碳钢调质钢M-AM组织大致脆比较Q345、T-1钢、2.25o和30MnSiA的冷裂、热裂和消除应答：1、冷裂纹的倾向：Q345热扎钢其碳含量与碳当量较底，淬硬倾向不大，因此冷裂纹敏感倾向较底。T-1为低碳调质钢，加入了多种提高淬透性的合金元保证好的低碳自回火M部分B混合组织减缓冷裂倾向，2.25Cr-1Mo珠光体耐热钢，其中o能显著提高淬硬性，控制o的含量能减缓冷裂倾向，2.25-1Mo冷裂倾向相对敏感30nSiA为中碳调质钢其母材含量变更严重，因而冷裂倾向更大。2、热裂倾向Q345含碳相对低，而Mn量高，钢的Wmn/Ws达到要求，具有较好的抗热裂性能，热裂倾向较小。T-1含C但含Mn高且S、P控制严格因此热裂倾小。30nSiA含碳量及合金元素含量高，焊缝凝固结晶时，固-液大。3、消除应力裂纹倾向：钢中o元素及含量对SR产生影响大，Q345钢中不含o，因此SR倾向小。T-1钢令o但含量都小于1%，对于SR有一定的敏感性；SR倾向峡谷年队较大，2.25o其中o含量相对都较高，SR倾向较大接工艺有什么差别？为什么中碳调质钢一般不在退火的状态下进行焊接？纹。珠光体耐热钢的焊接性特点与低碳调质钢有什么不同?珠光体耐热钢选用焊接材料的原则与强度用钢有什么不同？why？体耐热钢和低碳调质钢都存在冷裂热影响区硬化脆化低温钢用于-40是否AK要求。对其低温下的焊接工艺选择采用SMAW时用小的线能量焊接防止热影响区过热，产生WF和粗大M,SAW第四锈钢及耐热钢的焊不锈钢焊接时，为什么要控制焊缝中的含碳量？如何控制焊缝中韧性高冷裂纹敏感性碳容易和晶界附近的Cr结合形成Cr的碳化物Cr23C6，并在晶界析出，造成“贫Cr”现象，从而造成晶间腐蚀。选择含碳量低的焊条和母材，在焊条中加入Ti，Zr，Nb，V为什么18-8奥氏体不锈钢焊缝中要求含有一定数量的铁素体组δ相可打乱单一γ相柱状晶的方向性，不致形成连续，另外δ相富碳Cr，又良好的供Cr条件，可减少γ晶粒形成贫Cr层，故常希望焊缝中有4%~12%的δ相。通过控制铁素体化元素的含量，或控制Creq/Nieq的值，来控制焊缝中的铁素体含量。18-8不锈钢焊接接头区域在那些部位可能产生晶间腐蚀，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接头有三个部位能出界附近CrCr23C6，并在在晶界析出致γ晶粒外层的含Cr量降低，形成贫Cr，使得电极电位下降，当在腐蚀介质作用下，贫Cr层成为阴极，电化学腐蚀；{2}热影响区敏化区晶间腐蚀。是由于敏化区在高温时易析出铬的碳化物，形成贫Cr，造成晶间腐蚀；{3}融合区晶间腐蚀{刀状腐蚀}。只发生在焊NbTi18-8型钢的融合区，其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关，高温过热和中温敏化连过程依次作用是其产生的的必要条件。防止方法{1}C%TiNb{2}控制焊缝的组织形态，形成双向组织{γ+15%δ}；{3}控制敏化温度范围的停留时间；{4}焊后热处理：固溶处理，稳定化处理，消除应力处理。成较复杂，不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限{如Si、Nb}，也易形成易溶共晶。 织，以FA模式凝固，无热裂倾向；{3}适当调整合金成分：Ni<15%，适当提高铁素体化元素含量，使焊缝δ%提高，从而提高抗裂性；Ni>15%时，加Mn、W、V、N微Zr、Ta、Re{<0.01%}达到细化奥氏体钢的耐点蚀性能，采用较母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”焊接材料。提高Ni含量，晶轴中o的负偏析显著减少，更有利铁素体不锈钢焊接中容易出现什么问题？焊条电弧焊和气体保护焊时如何选择焊接材料？在焊接工艺上有什么特点？答：易出现问{1}{2}焊接接头的脆化①高温脆性②σ相脆化③475℃脆化。SMAWA焊条和焊丝。CO2气保焊选用焊丝H08Cr20Ni15VNAl。焊接工艺特点{1}采用小的q/v{2}T℃<=300℃——接头保持一定ak；{3}焊后热处严格控制工艺——消除贫Cr区;{4}最大475℃脆性产生；{5}何为“脆化现象”？铁素体不锈钢焊接时有哪些脆化现象，各发生在什么温度区域？如何避免？答：“脆化现象”就是材料硬度高，但塑性和韧性差。 现象：{1}高温脆性：在900~1000℃急冷至室温，焊接接头HAZ塑性和韧性下降。可重新加热到750~850℃，便可恢复其塑性。{2}σ相脆化570~820℃之间加热，可析出σ相。预先冷变形有关。加入Mn过使σ相所需Cr含量降低，Ni使形成σ相所需温度提高。{3}475℃脆化400~500℃长期加热后可475℃脆性适当降低含Cr有利于减轻脆化出现475℃脆马氏体不锈钢焊接中容易出现什么问题，在焊接材料的选用和工焊接材料的选用：{1}对简单的Cr13型，要保证性SPSiC{2}对Cr12为基加多元元素型，希望焊缝成分接近母材，形成均一的细小M组织。{3}对于超低C复相M等于母材水平。工艺特点:{1}预热温度高{局部或整体}T℃=150-260℃；{2}采用小的q/v：防止近缝区出现粗大α和κ析出{3}选用低H焊条焊缝成分与母材同质M可选用A焊条焊双相不锈钢的成分和性能特点，与一般A不锈钢相比双相不锈钢固溶体中F和A相各占一半一般较少相的含量至少也要达到30%的不锈钢这类钢综合了A不锈钢和F不锈钢的优点具有良好的韧性、 {1}其凝固模式以F模式进行；{2}焊接接头具有优良的耐蚀性，耐氯化物SCC性能耐晶间腐蚀性能但抗H2S的SCC性能较差;{3}焊接接{4} 热现象，可适当缓冷，以获得理想的δ/γ相比例；{3}A不锈钢的焊接同样适合双相钢的焊接。从双相不锈钢组织转变的角度出发，分析焊缝中Ni含量为什么比母材高及焊接热循环对焊接接头组织性能有何影响？答双相不锈钢的合金以F模式凝固凝固结束为单相δ组织随着温度的下降，开始发生δ→γ转变不完全形成两相组织显然同样成分的焊缝和母材，焊缝中γ相要比母材少得多，导致焊后组织不均匀，韧性、塑性下降提高焊缝中Ni含量可保证焊缝中γ/δ的比例适当从而保证良好的焊接性。 在焊接加热过程整个HAZ受到不同峰值γ/δ值变化不大，超过固溶处理γγ相全部溶于δδ体相，无扎制方向而呈羽毛状，有时具有组织特征。第五章：有色金为什么Al-Mg及al-li合金焊接时易形成气孔？al及其合金焊接时产生气孔的原因是什么？如何防止气孔？为什么纯铝焊接易出现分散小气孔？而al-mg焊接时易出现焊接大气孔？答：1）氢是铝合金及铝焊接时产生气孔的主要原因氢的来源非常广泛，弧柱气氛中的水分，焊接材料以及母材所吸氢在铝及合金中的溶解度在凝点时可从0.69ml/100g突降至0.036mol/100g相差约20倍，这是促使焊缝产生气孔的重要原因一4)防止措2）控制焊接参数，采用小热输入减少熔池存在时间，控制氢溶入和析出时间3）改变弧柱气氛中的性质原因：1）纯铝对气氛中水分最为敏感，而al-mg合金不太敏感，因此纯铝产生气孔的倾向要大2al-mg比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向，因此纯铝的气孔分数小，而al-mg合金出现集中大气孔3）Al-mg合金比纯铝更易形成疏松而al-mg合金更易形成集中的大气孔。纹答：裂纹倾向大，铝及硬铝产生焊接热裂原因：1）易熔共晶的存在，是铝合金焊缝产生裂纹的重要原线膨胀系数大，在拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力也是产生裂纹的原因之一防止措施：1）加合金元cu,mn,si,mg,zn使主要合金元素含量Me%>Xm，产生自愈合作生产中采用含5%的Si，Al合金焊丝解决抗裂问题，具有很好的加入Ti,zr,v,b量元素作为变质剂，细化晶粒，改善塑性韧性热能集中焊接方法可防止形成方向性强的粗大柱状晶，改善抗裂性采用小电流焊接，降低焊接速度均可改善抗裂性热处理对焊接接头性能有什么影响？什么情况下对焊接接头进行焊后热处理？答：原因：1）晶粒粗化，降低塑性，晶界液化产生显微裂非时效强化铝合金haz化，主要发生在焊前经冷作硬化的合金上，经冷作硬化的铝合金，haz峰值温度超过再结晶温度（200-300）时效强化铝合金haz软化，由于第二相脱溶析出长大发生过防止措施：1）采用小的焊接热输2）对al-zn-mg合金经自然时效可逐步恢复或接近母材的水热处理对接头性能的影响：1）焊后不热处理接头强度均低于母材，60%2）al-zn-mg合金强度与焊后自然时效长短有关系，随自然时效的增要求焊缝有足够的强度，则焊后要热处焊后要洗掉焊剂残渣，以防焊件腐答：1）铜及铜合金的物理化学性能：优良的导电导热性能；冷热加焊接性：铜及合金在焊接中难熔合，易变形