材料焊接性讲义课件

材料焊接性讲义材料焊接性讲义1第1章概述1.1材料在工程中的发展及应用

发展及应用石器

青铜器

铁器时代先进材料中国6.267亿吨，河北，宝钢，鞍本，武钢，沙钢，首钢世界14.14亿吨，米塔尔，浦项，新日铁，JFE生产工具是生产力发展水平的标志

第1章概述1.1材料在工程中的发展及应用石器青铜器铁21.1.1钢结构的发展及应用表1-1国外近几年在不同结构上使用低合金钢的比例1.1.1钢结构的发展及应用表1-1国外近几年在不同3表1-2主要工业部门对低合金钢的需求表1-2主要工业部门对低合金钢的需求41、低合金钢的发展

铆接；设计参数:抗拉强度；钢的强化:碳、单一合金元素。采用焊接技术；设计参数：屈服强度、韧性和焊接性低合金高强钢快速发展，钢中碳的质量分数降低到0.1%以下20世纪20年代以前20世纪20-60年代20世纪70年代以后1、低合金钢的发展铆接；设计参数:抗拉强度；采用焊接技术；52、合金结构钢的应用

低合金钢

锅炉和压力容器用钢

船舶用低合金钢

低温钢建筑、桥梁、工程机械等

可以热轧、退火、正火、回火或调质状态供货

船舶用钢的合金系统基本上为C-Mn和C-Mn-V-Nb用各种液态烯烃低温贮存设备2、合金结构钢的应用低合金钢建筑、桥梁、61.1.2有色金属的发展及应用

当前全世界金属材料的总产量约8亿t，其中有色金属材料约占5％，处于补充地位，但有色金属的特殊作用却是钢铁材料无法代替的。

航天电子、信息、汽车、交通、轻工等1.1.2有色金属的发展及应用当前全世界7

有色金属及合金分类：

合金组分总的质量分数根据组成合金元素数目

按基体金属铝合金、铜合金、钛合金、镍合金等二元合金、三元合金和多元合金小于2.5%的为低合金，2.5%-10%的为中合金，大于10％的为高合金。有色金属及合金分类：合金组分总根据组成合按基体金属81.铝及铝合金特点应用

密度低、强度高、耐腐蚀导电导热性好、可焊接及加工性能好，应用仅次于钢铁，成为第二大金属。航空航天、汽车、高速列车、地铁车辆、飞机、舰船等特点应用密度低、强度高、耐腐蚀航空航天、汽车、高速92.铜及铜合金较高的导电导热性、抗磁性、耐蚀性、加工性。特点分类纯铜黄铜（铜锌合金）青铜（黄铜、白铜以外的铜合金）白铜（铜镍合金）较高的导电导热性、特点分类纯铜黄铜（铜锌合金）青铜（黄铜、103.钛及钛合金日本神户制钢公司美国汽车公司在飞机机体制造轿车和运动摩托车排气系统用新型钛合金，最高温度可达800℃。汽车弹簧、发动机连杆和阀门上也采用了钛合金材料。树脂基复合材料和钛合金用量增加。日本神户美国汽车在飞机机体制造轿车和运动摩111.1.3先进材料的发展及应用

根据其使用性能可分为结构材料和功能材料，具有高强度、高韧性、耐高温、抗腐蚀等优点。

先进陶瓷

优点：耐更高温，但焊接难度很大。在新能源、航天以及海洋开发等特殊领域具有广泛的应用前景。1.1.3先进材料的发展及应用根据其使用性12金属间化合物

先进复合材料具有许多独特的物理、化学和力学性能，是一种很有发展前景的高温结构材料。克服单一材料的局限性Ti3Al在航空航天应用十分广泛。Fe3A1能够在熔炉高温装置以及航空航天、电力等的应用。具有许多独特的克服单一材料Ti3Al在航空航天应用十分广泛。131.2本课程的任务、内容和特点

1.2.1本课程的目的和任务目的培养学生掌握对材料进行焊接性分析的基本方法任务培养学生对专业基本概念的理解,加强学生独立归纳整理和分析的能力。1.2本课程的任务、内容和特点1.2.1本课程的目的和任141.2.2本课程的内容和教学要求

内容由概述、焊接性及其试验评定、合金结构钢的焊接、不锈钢及耐热钢的焊接、有色金属的焊接、铸铁焊接、先进材料的焊接和异种材料的焊接等章节组成。1.2.2本课程的内容和教学要求内由概述、15思考题：根据本章所述内容，举例说明低合金钢焊接在工程结构中的重要作用。材料焊接性讲义课件16第1章金属焊接性及其试验方法

由于在焊接过程中,焊接接头中的各种物理化学反应,在温度和化学成分都处于极不平衡的特定条件下进行的,引起两方面的后果:1.在焊接区内产生各种类型的缺陷,使焊接接头丧失其连续性;2.即使没有产生缺陷,也可能降低了某些必要的性能,影响焊接结构的使用寿命。第1章金属焊接性及其试验方法由于在焊接过程中17第1章金属焊接性及其试验方法

因此，金属本身固有的基本性能，还不能直接表明它在焊接时出现什么问题，以及焊后接头性能是否满足使用要求。这样就要求人们从焊接的角度来分析研究金属某些特有的性能——焊接性。第1章金属焊接性及其试验方法因此，金属本身固18§1焊接性及影响因素一、焊接性概念焊接性——同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。§1焊接性及影响因素一、焊接性概念19讨论：1.正确区别“焊接”和“焊接性”；2.分析研究焊接性的目的。讨论：201、工艺焊接性、使用焊接性

工艺焊接性是指金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密、无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头的能力。

使用焊接性是指焊接接头或整体焊接结构满足技术条件所规定的各种性能的程度，包括常规的力学性能(强度、塑性、韧性等)或特定工作条件下的使用性能，如低温韧性、断裂韧性、高温蠕变强度、持久强度、疲劳性能以及耐蚀性、耐磨性等。1、工艺焊接性、使用焊接性工艺焊接性是指金属212、冶金焊接性、热焊接性焊接过程热过程,HAZ冶金过程,WM热焊接性冶金焊接性2、冶金焊接性、热焊接性焊接过程热过程,HAZ冶金过程,WM222、冶金焊接性、热焊接性(1)冶金焊接性冶金焊接性是指熔焊高温下的熔池金属与气相、熔渣等相之间发生化学冶金反应所引起的焊接性变化。

(2)热焊接性焊接过程中要向接头区域输人很多热量，对焊缝附近区域形成加热和冷却过程，这对靠近焊缝的热影响区的组织性能有很大影响，从而引起热影响区硬度、强度、韧性、耐蚀性等的变化。2、冶金焊接性、热焊接性(1)冶金焊接性23二、影响焊接性的因素四大因素：材料、设计、工艺及服役环境。1、材料母材和焊材以一定熔合比形成熔池，正确选用母材和焊材是保证焊接性良好的重要因素。若选择不当，影响化学成分，力学性能等性能，甚至导致焊接缺欠。2、设计焊接接头的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性产生影响。设计时注意减少焊接缺陷、多向应力和应力集中。二、影响焊接性的因素四大因素：材料、设计、工艺及服役环境。1241.材料因素如：焊接材料焊接材料种类供应方式电极药芯焊丝实心焊丝烧结型熔炼型焊条焊丝焊剂保护气体焊炬保护气体背面保护气体控制熔池用气体控制电弧用气体自保护连续供给手工固定填入熔化非熔化1.材料因素如：焊接材料焊种类药芯焊丝烧结型焊条焊炬保护气252.设计因素：结构类型、接头形式接头形式对接接头T型接头十字接头角接接头搭接接头堆焊结构类型圆筒结构球形结构管结构平板结构框架结构装配结构完全焊透部分焊透双面焊单面焊衬垫焊无衬垫水冷铜壁板2.设计因素：结构类型、接头形式接对接接头结圆筒结构完全焊263、工艺对于同一母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所表现出来的焊接性有很大的差异。

焊接方法的影响首先表现在焊接热源能量密度、温度以及热量输入上，其次表现在保护熔池及接头附近区域的方式上，如渣保护、气体保护、渣-气联合保护以及在真空中焊接等。

工艺措施（预热、层温、缓冷和焊后热处理）对防止焊接缺陷，提高接头使用性能有重要的作用。3、工艺273.工艺因素如：熔焊方法熔焊方法手工电弧焊自动买弧焊MIG/MAGTIG等离子弧焊气电立焊自保护电弧焊电渣焊电子束焊激光焊气焊其它焊接位置平焊横焊立焊仰焊水平固定管（全位置）3.工艺因素如：熔焊方法熔手工电弧焊焊平焊2811A1C返回11A1C返回29横看：没有一种母材所有焊接方法都适用竖看：没有一种焊接方法所有母材都适用铝返回横看：没有一种母材所有焊接方法都适用铝返回304、服役环境焊接结构的服役环境多种多样，如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等都属于使用条件。工作温度高时，可能产生蠕变；工作温度低或载荷为冲击载荷时，容易发生脆性破坏；工作介质有腐蚀性时，接头要求具有耐腐蚀性。使用条件越不利，焊接性就越不易保证。4、服役环境31§2焊接性试验的内容及评定原则一、焊接性试验的内容1.WM，热裂纹？§2焊接性试验的内容及评定原则一、焊接性试验的内容32§2焊接性试验的内容及评定原则一、焊接性试验的内容2.WM，HAZ冷裂纹？淬硬倾向氢的作用拘束度冷裂纹§2焊接性试验的内容及评定原则一、焊接性试验的内容淬硬倾向33§2焊接性试验的内容及评定原则一、焊接性试验的内容3.焊接接头，脆性转变能力？§2焊接性试验的内容及评定原则一、焊接性试验的内容34§2焊接性试验的内容及评定原则一、焊接性试验的内容4.焊接接头，使用能力？§2焊接性试验的内容及评定原则一、焊接性试验的内容35§2焊接性试验的内容及评定原则二、评定焊接性的原则1、评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；2、评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。选择已有的或设计新的焊接性试验方法应符合下述原则：1、可比性尽可能接近实际焊接条件2、针对性应针对具体的焊接结构3、再现性结果要稳定可靠，具有很好的再现性4、经济性力求少耗材，易加工，短周期，低费用§2焊接性试验的内容及评定原则二、评定焊接性的原则36§2焊接性试验的内容及评定原则三、焊接性评定方法的分类1.模拟类2.实焊类3.理论分析和计算类§2焊接性试验的内容及评定原则三、焊接性评定方法的分类37利用CCT图或SHCCT图分析1、模拟类Gleeble3500利用CCT图或SHCCT图分析1、模拟类382、实焊类方法

在一定条件下进行焊接，通过实焊过程来评价焊接性。主要有：裂纹敏感性试验、焊接接头的力学性能试验、低温脆性试验、断裂韧性试验、高温蠕变及持久强度试验等。(1)焊接冷裂纹试验“小铁研”试验、插销试验、TRH、RRC等。(2)焊接热裂纹试验可调拘束裂纹试验、FISCO等。(3)消除应力裂纹试验“小铁研”试验、H形拘束试验、插销式消除应力裂纹试验法等。(4)层状撕裂试验

Z向拉伸试验、Z向窗口试验等。(5)应力腐蚀裂纹试验

U形弯曲试验、缺口试验等。2、实焊类方法在一定条件下进行焊接，通过实焊393、理论分析和计算类方法利用物理性能分析Tm、λ、α、ρ利用化学成分分析CECeq利用化学性能分析（Ti+O2→TiO4Al+3O2→2Al2O3）利用CCT图或SHCCT图分析利用合金相图根据金属的特性3、理论分析和计算类方法利用物理性能分析Tm、λ、α、ρ利用40材料焊接性讲义课件41材料焊接性讲义课件42§3焊接性的评定及试验方法间接分析法直接试验法焊接性试验方法§3焊接性的评定及试验方法间接分析法焊接性试验方法43

碳是各元素中对冷裂敏感性影响最显著的，因而人们就将各种元素都按相当与若干含碳量折合叠加起来求得所谓碳当量（CE或Ceq），用来估计冷裂倾向的大小。加权、权重一、焊接性的间接评定1、碳当量法

碳是各元素中对冷裂敏感性影响最显著的，因而人44碳当量法国际焊接协会（IIW）此式适用于中、高强度的非调质低合金高强钢。CE≤0.45％，焊接25mm的板可以不预热。C<0.207％时，焊接厚度<37mm的板可以不预热。碳当量法国际焊接协会（IIW）45碳当量法日本JIS此式适用于低合金调质钢，其化学成分范围：C≤0.2％或0.18％；Si≤0.55％；Mn≤1.5%；Cu≤0.5%；Ni≤2.5%；Cr≤1.25%；Mo≤0.7%；V≤0.1%；B≤0.006%。碳当量法日本JIS46根据钢材强度和碳当量确定预热要求钢材强度级别σb/MPa碳当量Ceq（JIS）/%工艺措施5000.46焊时不需预热6000.52焊前预热75℃7000.52焊前预热100℃8000.62焊前预热150℃钢板厚度小于25mm，采用焊条电弧焊，焊接热输入17KJ/cm。根据钢材强度和碳当量确定预热要求钢材强度级别σb/MPa碳当47碳当量法美国焊接学会AWS此式适合化学成分范围：C≤0.6％；Mn≤1.6%；Ni≤3.3%；Cr≤1.0%；Mo≤0.6%；P：0.05～0.15%。Cu：0.5～1.0%；当Cu<0.5或P<0.05时不计入。碳当量法美国焊接学会AWS48焊接性与碳当量的关系焊接性与碳当量的关系49不同条件下的预热要求焊接性用普通酸性焊条用低氢焊条消除应力敲击处理Ⅰ优良不需预热不需预热不需不需Ⅱ较好预热40~100℃-10℃以上不需预热任意任意Ⅲ尚好预热150℃预热40~100℃希望希望Ⅳ可以预热150~200℃预热100℃必须希望不同条件下的预热要求焊接性用普通酸性焊条用低氢焊条消除应力敲502、焊接冷裂纹敏感指数法

除碳当量外，焊缝含氢量和接头拘束度都对冷裂纹倾向有很大影响。

T0=1440Pc-3922、焊接冷裂纹敏感指数法除碳当量外，焊缝含氢513、热裂纹敏感性指数法(1)热裂纹敏感系数HCS

HCS≤4，无热裂纹；HCS越大，热裂纹越敏感。临界应变增长率CSTCST≥6.5×10-4，无裂纹。3、热裂纹敏感性指数法(1)热裂纹敏感系数HCS524、消除应力裂纹敏感性指数法(1)△G法（%）△G<0时，对裂纹不敏感；△G≥0时，敏感。（%）△G’<1.5时，对裂纹不敏感；△G’≥2时，敏感。PSR法（%）

PSR≥0，对裂纹敏感。4、消除应力裂纹敏感性指数法(1)△G法535、层状撕裂敏感性指数法5、层状撕裂敏感性指数法546、焊接HAZ最高硬度法

L=200mm；B=150mm；δ=20mm；l=125mmGB4675.5-1984《焊接性试验焊接热影响区最高硬度试验方法》6、焊接HAZ最高硬度法L=200mm；B=150mm；δ55材料焊接性讲义课件56材料焊接性讲义课件57二、焊接性的直接试验方法二、焊接性的直接试验方法581、焊接冷裂纹试验方法1、焊接冷裂纹试验方法591).斜Y坡口对接裂纹试验（小铁研试验）

主要用于评价打底焊缝及其热影响区冷裂纹倾向。试验焊缝只有一道，目的是鉴定第一层焊道根部裂纹敏感性。1).斜Y坡口对接裂纹试验（小铁研试验）60斜Y形坡口焊接裂纹试验斜Y形坡口焊接裂纹试验61斜Y形坡口焊接裂纹试验

焊接规范为标准规范，焊条直径φ4mm，I=170A，U=24V，V焊=150mm/min。试验焊缝两端都不得与拘束焊缝相连，应各相距2-3mm。熔敷焊缝试验以后，至少放置24小时，然后进行裂纹检验。①表面裂纹率＝Σlf/L×100%②根部裂纹率＝Σlr/L×100%③断面裂纹率＝ΣHs/ΣH×100%斜Y形坡口焊接裂纹试验焊接规范为标准规范，焊62斜Y形坡口焊接裂纹试验斜Y形坡口焊接裂纹试验632).TRC试验和RRC试验2).TRC试验和RRC试验64拉伸拘束裂纹试验（TRC）

基本原理是模拟焊接接头承受的平均拘束应力，主要评定冷裂纹敏感性。此法设备较大而复杂，所需试板也很大。试验结果常与插销试验结果一致，现在用的不多。拉伸拘束裂纹试验（TRC）基本原理是模拟焊接65刚性拘束裂纹试验（RRC）

基本原理是模拟焊接接头承受外部拘束，由于接头冷却时金属收缩所产生的应力而引起裂纹。可以用作评价冷裂纹敏感性的尺度。此试验比TRC试验的恒载拉伸更接近实际焊接情况。刚性拘束裂纹试验（RRC）基本原理是模拟焊接663)、刚性固定对接裂纹试验（巴东试验）

此法主要用于测定焊缝的冷裂纹和热裂纹倾向，但也可以测定热影响区的冷裂纹倾向。3)、刚性固定对接裂纹试验（巴东试验）此法主674).窗形拘束裂纹试验

此法主要用于测定多层焊时焊缝横向冷裂纹及热裂纹的敏感性焊后放置24小时再检查，一般以有无裂纹为准，也可以裂纹率为相对比较。4).窗形拘束裂纹试验此法主要用于测定多层685).插销试验

插销试验是一种简便又省材料的试验方法主要用于考核材料的氢致延迟裂纹敏感性。⑴一种模拟的方法①切口效应②不同板厚、不同冷却速度、切口尖端的组织和抗裂性③拘束应力的大小、应力开始作用时间5).插销试验插销试验是一种简便又省材料的试69插销试验插销试验70插销试验插销试验71插销试验插销试验72插销试验⑵试验结果①σ－断裂时间tF及σCr的关系；②找出σCr=σs的施工条件；⑶可调节的工艺因素①[H]D；②T0；③TP；④填充金属材料。插销试验⑵试验结果736).搭接接头焊接性试验，CTS6).搭接接头焊接性试验，CTS742、焊接热裂纹试验方法2、焊接热裂纹试验方法751)、压板对接（FISCO）焊接裂纹试验法

此法（GB4675.4-84）主要用于评定热裂纹敏感性，也可以做钢材与焊条匹配性的试验。1)、压板对接（FISCO）焊接裂纹试验法此76材料焊接性讲义课件77压板对接（FISCO）焊接裂纹试验法（2）焊接按生产中的工艺焊接4条约40mm长的焊缝（3）计算裂纹率lF裂纹长度之和；LF焊缝长度之和。压板对接（FISCO）焊接裂纹试验法（2）焊接按生产中的工艺782)、可调拘束裂纹试验法1、用途：评定热裂纹敏感性（美国焊接专家Savage1965年提出）2、试验方法：纵向可调拘束裂纹试验法横向可调拘束裂纹试验法2)、可调拘束裂纹试验法1、用途：评定热裂纹敏感性（美国焊接79可调拘束裂纹试验法可调拘束裂纹试验法80可调拘束裂纹试验法试验原理改变模块的R即可改变应变量，而达到一定值时，就会在焊缝或热影响区发生热裂纹，随着增加，裂纹的数目及长度的总和也增加，从而获得一定的规律。可调拘束裂纹试验法试验原理813、焊接消除应力裂纹试验方法1、插销式消除应力裂纹试验法2、H形拘束试验3、斜Y形坡口消除应力裂纹试验3、焊接消除应力裂纹试验方法1、插销式消除应力裂纹试验法824、层状撕裂试验方法1)、Z向拉伸试验

此法用于测定层状撕裂敏感性。试棒拉伸破坏后，以Z向断面收缩率φ为层状撕裂敏感性的判据。φ<5~8%时层状撕裂敏感性严重。φ>15~25%时，才能较好地抵抗层状撕裂。4、层状撕裂试验方法1)、Z向拉伸试验此法用83材料焊接性讲义课件842)、Z向窗口试验2)、Z向窗口试验852)、Z向窗口试验

此法也是测试层状撕裂敏感性的试验方法焊接顺序：先焊1、2两条拘束焊缝，再焊3、4两条试验焊缝。计算裂纹率lF裂纹长度之和；LF焊缝长度之和。2)、Z向窗口试验此法也是测试层状撕裂敏感性86第一章思考题1、什么是焊接性?包含哪几个方面?2、不同的焊接方法是如何影响材料焊接性的？3、小铁研实验的条件是什么?裂纹率如何测量与计算?4、插销试验的目的是什么？如何利用插销试验确定预热温度？5、产生层状撕裂的主要原因是什么？如何用试验的方法确定材料层状撕裂的敏感性？第一章思考题1、什么是焊接性?包含哪几个方面?87第三章合金结构钢的焊接碳素钢+合金元素=合金结构钢综合性能好（强度高、韧性、塑性和焊接性好）应用广泛（压力容器、工程机械、石油化工、桥梁、船舶等）第三章合金结构钢的焊接碳素钢+合金元素=合金结构钢88第三章合金结构钢的焊接§1分类和性能一、分类

按合金元素含量分类：合金钢低合金钢：合金元素总的质量分数不超过5%中合金钢：合金元素总的质量分数为5%-10%高合金钢：合金元素总的质量分数大于10%第三章合金结构钢的焊接§1分类和性能按合金元素含89第1节分类、性能一、合金结构钢的分类凡是用做机械零件和各种工程结构的钢材都称为结构钢。合金结构钢可分两类：

1、强度用钢

2、特殊用钢第1节分类、性能一、合金结构钢的分类90㈠强度用钢

凡是屈服强度大于295MPa的强度用钢均可称为高强钢。一般有热轧钢、正火钢、低碳调质钢和中碳调质钢、微合金化钢、焊接无裂纹钢、抗层状撕裂钢和大线能量钢。第1节分类、性能㈠强度用钢第1节分类、性能911.热轧及正火钢凡是屈服强度为295～490MPa的低合金高强钢，一般都在热轧或正火状态下供货使用，故称热轧钢及正火钢。是一种非热处理强化钢。

CF钢、Z向钢、大线能量钢、TMCP钢、UFG钢。第1节分类、性能1.热轧及正火钢第1节分类、性能92CF钢

日本的610U2，属于低碳调质钢中的焊接无裂纹钢(CF钢)，其特点是含碳量低(≤0.09)、总碳当量低(CEQ2=0.39%)、裂纹敏感系数低(PCM≤0.19)。由于在钢材生产过程中采用新技术，如在线余热淬火等，在碳当量不大情况下，增加其淬透性，并加入多种微量元素，所以能在保证高强度的同时提高其塑性和韧性(-40℃时其AKv>200J甚至达300以上)。CF钢日本的610U2，属于低碳调质钢中的焊93Z向钢

Z向钢是在某一等级结构钢（称为母级钢）的基础上，经过特殊冶炼、镇静处理和适当热处理的钢材。厚度方向承受拉伸载荷而对厚度方向有性能要求的厚度不小于15mm的钢材与扁钢（简称Z向钢）。Z向钢Z向钢是在某一等级结构钢（称为母级94大线能量钢

Ti作为微合金元素提高钢的大线能量焊接的可焊性，这是由于Ti的氮化物和氧化物在高温下具有较好的稳定性，Ti微合金钢合金化的经典观点是Ti和N的含量应保持在理想化学比Ti/N=3.42附近。大线能量钢Ti作为微合金元素提高钢的大线能量95TMCP钢

热机械控制处理(TMCP:ThermoMechanicalControlProcess，也称控轧控冷工艺，在日本被译为加工热处理)工艺。将“控轧”(CR:ControlledRolling;轧制温度比普通轧制低)技术与随后的“加速冷却”(AcC:AcceleratedCooling，快于空冷)结合起来，在尽量减少合金元素添加的情况下，依靠细化晶粒能得到正火或淬火、回火等热处理不可能得到的强度和低温韧性，实现了非调质高强钢的开发。TMCP钢热机械控制处理(TMCP:Ther96UFG钢

超细晶粒钢(Utrafine-GrainedSteel，简称UFG钢，目标粒径约1μm)作为21世纪的代表性先进高性能金属结构材料，其强化思路具有鲜明的特点，即通过晶粒的超细化同时实现强韧化，完全不同于传统的以合金元素添加及热处理为主要手法的强化思路。其优点在于：能同时实现强韧化；可尽量少用合金元素降低碳当量、改善焊接性，并利于循环利用以降低对环境的损害。UFG钢超细晶粒钢(Utrafine-Gr972.低碳调质钢屈服强度为490～980MPa，是热处理强化钢，一般都在调质状态下供货，含碳量小于0.22％。第1节分类、性能2.低碳调质钢第1节分类、性能983、中碳调质钢屈服强度为880～1176MPa以上，含碳量较高，约0.25％～0.5%。这类钢通常在退火状态下焊接，然后再通过热处理来达到需要的性能。第1节分类、性能3、中碳调质钢第1节分类、性能99㈡特殊用钢1、珠光体耐热钢具有较好的高温强度和高温抗氧化的特性。用于工作温度为500～600℃的高温设备等。合金化主要元素是：Cr、Mo为基础，再加V、W、Nb和B等合金元素。焊后进行高温回火处理。第1节分类、性能㈡特殊用钢第1节分类、性能1002、低温钢具有非常好的低温韧性。用于各种低温装置(-40℃～-196℃)。合金化主要元素是：Ni元素。3、低合金耐蚀钢第1节分类、性能2、低温钢第1节分类、性能101二、合金结构钢的基本性能1、化学成分低碳钢：C：0.10%-0.25%，提高强度，但引起淬硬和裂纹，应在保证强度的条件下，越少越好。Si：≤0.3；Mn：0.5%-0.8%。P、S含量要低。合金化元素：Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等。二、合金结构钢的基本性能1、化学成分102Ni组元素：Ni、Mn、Co；Cr组元素：Cr、Si、P、A1、Ti、V、Mo、W。N：作用与C相似，扩大A区。与其他合金元素形成稳定的氮化物，这些氮化物往往以弥散的微粒分布，从而细化晶粒，提高钢的屈服点和抗脆断能力。为了充分发挥氮作为合金元素的作用，钢中必须同时加入Al、V和Ti等氮化物形成元素。C：为了保证良好的综合性能和焊接性，要求钢中碳的质量分数不大于0.22%（实际上碳的质量分数都在0.18%以下）。此外，添加一些合金元素，如Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等，主要是为了提高钢的淬透性和马氏体的回火稳定性。Ni组元素：Ni、Mn、Co；103材料焊接性讲义课件1042、力学性能屈强比2、力学性能屈强比1053、显微组织3、显微组织106材料焊接性讲义课件107第2节热轧、正火钢的焊接一、热轧、正火钢的成分及性能热轧钢：强化机理：固溶强化屈服强度：295～390MPa级合金系：C-Mn或Mn-Si系主合金化元素：Mn、Mn-Si

辅合金化元素：V、Nb代替部分Mn

典型钢种：Q345(16Mn)第2节热轧、正火钢的焊接一、热轧、正火钢的成分及108第2节热轧、正火钢的焊接正火钢：强化机理：固溶强化＋沉淀强化或细晶强化屈服强度：为390～490MPa合金系：C-Mn或Mn-Si(V、Nb、Ti、Mo)系主合金化元素：

Mn、Mn-Si辅合金化元素：V、Nb、Ti、Mo(碳化物,氮化物元素)热处理状态：正火，充分发挥碳化物形成元素的作用典型钢种：15MnVN第2节热轧、正火钢的焊接正火钢：109第2节热轧、正火钢的焊接⑴正火状态下使用钢除15MnTi外，主要是V、Nb钢。15MnV、15MnVN。⑵正火＋回火状态使用的含Mo钢

18MnMoNb，第2节热轧、正火钢的焊接⑴正火状态下使用钢110第2节热轧、正火钢的焊接⑶微合金化控轧钢采用微合金化(加入微量Nb、V、Ti)和控制轧制技术达到细化晶粒和沉淀强化相结合的效果，同时从冶炼冶炼工艺上采取了降C降S，改变夹杂物形态，提高钢的纯度等措施，使钢具有均匀的细晶粒等轴铁素体基体。X70、X80。

X70除加微量Nb、V、Ti外，还加入Ni、Cr、Cu、Mo。第2节热轧、正火钢的焊接⑶微合金化控轧钢111返回返回112返回返回113第2节热轧、正火钢的焊接二、热轧、正火钢的焊接性分析主要是：各类裂纹、脆化问题㈠冷裂纹从材料本身看，淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。焊接时是否形成对氢致裂纹敏感的组织是评定材料焊接性的一个重要指标。第2节热轧、正火钢的焊接二、热轧、正火钢的焊接性114第2节热轧、正火钢的焊接1.碳当量第2节热轧、正火钢的焊接1.碳当量115第2节热轧、正火钢的焊接CE为国际焊接学会的碳当量公式Ceq为日本常用的碳当量公式Pcm为合金元素的裂纹敏感指数第2节热轧、正火钢的焊接CE为国际焊接学会的碳116第2节热轧、正火钢的焊接CE和Ceq适用于含碳量较高的钢(C≥0.18％)以及抗拉强度在400～700MPa的钢材；对于含碳量较低的钢(C≤0.18％)以及抗拉强度在400～900MPa的钢材则用Pcm更合适。第2节热轧、正火钢的焊接CE和Ce117第2节热轧、正火钢的焊接

在实际中，CE应用相当普遍，CE≤0.4%无淬硬倾向，焊接性好；CE=0.4%～0.6%淬硬倾向增加，属于有淬硬倾向的钢，CE＞0.5%，淬硬倾向严重，18MnMoNb属于此类。焊接18MnMoNb要严格控制线能量、采取预热和焊后热处理等工艺。第2节热轧、正火钢的焊接在实际中118第2节热轧、正火钢的焊接2、淬硬倾向不同成分钢材的冷裂纹敏感性，可以通过反映钢材焊接热影响区淬硬倾向的模拟焊接热影响区连续冷却转变(SHCCT)曲线来进行分析比较。第2节热轧、正火钢的焊接2、淬硬倾向119第2节热轧、正火钢的焊接⑴热轧钢的淬硬倾向与冷裂纹敏感性热轧钢的含碳量并不高，但含有少量的合金元素，其淬硬倾向比低碳钢要大些。但冷裂纹敏感性不大。其SHCCT图如图3-4所示。⑵正火钢的淬硬倾向与冷裂纹敏感性第2节热轧、正火钢的焊接⑴热轧钢的淬硬倾向与冷120材料焊接性讲义课件121材料焊接性讲义课件122材料焊接性讲义课件123第2节热轧、正火钢的焊接

由于正火钢的强度级别较高，合金元素的含量较多，因此与低碳钢相比，焊接性的差别就较大。冷裂纹敏感性一般随强度的提高而增加。如15MnVN与18MnMoNb相比，18MnMoNb的冷裂纹敏感性就大，这与其的SHCCT图的位置有关。第2节热轧、正火钢的焊接由于正火124第2节热轧、正火钢的焊接3.HAZ最高硬度第2节热轧、正火钢的焊接3.HAZ最高硬度125第2节热轧、正火钢的焊接3.HAZ最高硬度第2节热轧、正火钢的焊接3.HAZ最高硬度126第2节热轧、正火钢的焊接㈡热裂纹和消除应力裂纹1、热裂纹

碳含量较低、而Mn含量较高，因此这类钢的WMn/WS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。第2节热轧、正火钢的焊接㈡热裂纹和消除应力裂纹127第2节热轧、正火钢的焊接㈡热裂纹和消除应力裂纹2、消除应力裂纹

消除应力裂纹一般产生在HAZ的粗晶区，裂纹沿FZ方向在粗晶区的奥氏体晶界断续发展，产生原因与杂质元素在奥氏体晶界偏聚及碳化物析出“二次硬化”导致的晶界脆化有关。消除应力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消除应力裂纹。返回第2节热轧、正火钢的焊接㈡热裂纹和消除应力裂纹128第2节热轧、正火钢的焊接2.消除应力裂纹一般C-Mn和Mn-Si系的热轧钢由于不含碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感。18MnMoNb有一定的再热裂纹敏感性。第2节热轧、正火钢的焊接2.消除应力裂纹129第2节热轧、正火钢的焊接㈢WM组织和韧性组织：PF、FSP、AF、Bu、P。第2节热轧、正火钢的焊接㈢WM组织和韧性130第2节热轧、正火钢的焊接第2节热轧、正火钢的焊接131第2节热轧、正火钢的焊接第2节热轧、正火钢的焊接132第2节热轧、正火钢的焊接第2节热轧、正火钢的焊接133第2节热轧、正火钢的焊接㈣热影响区脆化主要是过热区的脆化，及还有可能是热应变脆化问题。1、过热区脆化①奥氏体严重长大→魏氏体、粗大马氏体、混合组织、M－A组元。②难熔质点的溶入。第2节热轧、正火钢的焊接㈣热影响区脆化134第2节热轧、正火钢的焊接第2节热轧、正火钢的焊接135第2节热轧、正火钢的焊接2、热应变脆化热应变脆化和室温下预应变后的应变时效，本质上都是由固溶氮引起的。热应变脆化容易发生于一些固溶氮含量较高的低碳钢和强度级别不高的低合金钢中，若加入足够的N化物形成元素(Ai、Ti、V)后，脆化倾向就减弱。第2节热轧、正火钢的焊接2、热应变脆化136第2节热轧、正火钢的焊接㈤层状撕裂一般板厚在16mm以下就不会产生层状撕裂，从钢材本身的来讲，主要取决于冶炼条件，钢中的片状硫化物等杂质。第2节热轧、正火钢的焊接㈤层状撕裂137第2节热轧、正火钢的焊接

三、热轧及正火钢的焊接工艺

焊接方法的选择无特殊要求，在此仅讨论焊接材料和工艺参数的确定。㈠坡口加工、装配及定位焊㈡焊接材料的选择考虑两个问题：①无焊接缺陷；②满足使用性能要求。焊接方法成分第2节热轧、正火钢的焊接三、热轧及正火钢的焊接138第2节热轧、正火钢的焊接

对于热轧、正火钢，裂纹一般不会产生，主要根据使用性能要求来选择焊接材料。注意以下问题：1、选择与母材力学性能匹配的相应级别的焊接材料等强匹配或低强匹配，C≤0.14%，合金元素低于母材。第2节热轧、正火钢的焊接对于热轧139第2节热轧、正火钢的焊接2、同时考虑熔合比和冷却速度的影响焊缝金属的化学成分、力学性能取决于：①母材的熔入量即熔合比；②组织的过饱和度。组织的过饱和度取决于：冷却速度3、考虑焊后热处理对焊缝力学性能的影响第2节热轧、正火钢的焊接2、同时考虑熔合比和冷却速140母材性能母材性能141第2节热轧、正火钢的焊接㈢焊接工艺参数的确定1、焊接热输入（线能量）焊接线能量的确定，取决于：①过热区的脆化；②冷裂纹。对于Ceq小于0.40%的热轧正火钢，焊接线能量可适当放宽；对于Ceq0.40%-0.60%正火钢，小焊接线能量＋预热。第2节热轧、正火钢的焊接㈢焊接工艺参数的确定142材料焊接性讲义课件143第2节热轧、正火钢的焊接典型工艺参数：1）焊条电弧焊打底焊道和非平焊位置，焊条直径小些，在保证质量前提下，尽量采用大焊条、大电流。表3-72）自动焊

埋弧焊、电渣焊、CO2气体保护焊。表3-8、93）氩弧焊

主要用于打底焊。表3-10、11第2节热轧、正火钢的焊接典型工艺参数：144材料焊接性讲义课件145材料焊接性讲义课件146材料焊接性讲义课件147材料焊接性讲义课件148第2节热轧、正火钢的焊接2、预热和焊后热处理目的：防止裂纹，改善组织、性能。

1)预热第2节热轧、正火钢的焊接2、预热和焊后热处理149第2节热轧、正火钢的焊接第2节热轧、正火钢的焊接150第2节热轧、正火钢的焊接2）焊后热处理a)不要超过母材原来的回火温度，以免影响母材本身的性能；b)对于有回火脆性的材料，避开出现回火脆性的温度区域。第2节热轧、正火钢的焊接2）焊后热处理151材料焊接性讲义课件152第2节热轧、正火钢的焊接㈣焊接接头的力学性能

WM和HAZ的力学性能是影响接头使用可靠性的基本性能，而其中强度与韧性又是关键的考核要素。表3-14第2节热轧、正火钢的焊接㈣焊接接头的力学性能153材料焊接性讲义课件154第3节低碳调质钢的焊接一、低碳调质钢的种类、成分及性能低碳调质钢强化机理：相变强化（调质处理）屈服强度：490MPa～980MPa

抗拉强度：600MPa～1300MPa

合金系：低C、Mn-Ni-Cr-Mo系第3节低碳调质钢的焊接一、低碳调质钢的种类、成分及性155第3节低碳调质钢的焊接主合金化元素：

C≤0.22%,Mn,Si辅合金化元素：Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu热处理状态：淬火＋回火典型钢种：14MnMoVN、HY80～HY130。1、高强度结构钢σb=600-800MPa，14MnMoNbB2、高强度耐磨钢σb≥1000MPa，HQ1003、高强度韧性钢σb≥700MPa，HY80第3节低碳调质钢的焊接主合金化元素：C≤0.22156材料焊接性讲义课件157材料焊接性讲义课件158CF钢是碳含量很低的微合金化调质钢。CE、Pcm低，KV高，50mm以下不预热。CF钢是碳含量很低的微合金化调质钢。CE、Pcm低，KV高，159第3节低碳调质钢的焊接二、低碳调质钢的焊接性分析

碳低，C≤0.18%，焊接性优于中碳调质钢。低碳马氏体自回火，冷裂纹倾向小㈠焊缝强韧性匹配σs：工程设计中确定许用应力的主要依据；σb：强度储备的重要指标；σs/σb：选择材料的重要参数，低的有利于加工成形，高的有利于发挥钢材的强度潜力。第3节低碳调质钢的焊接二、低碳调质钢的焊接性分析160第3节低碳调质钢的焊接焊缝强度匹配系数:S=(σb)w/(σb)bS>1：超强匹配S=1：等强匹配S<1：低强匹配传统认为超强匹配和等强匹配安全，但韧性低，造成低应力脆断。近年来，重新认识低强匹配。《焊接结构学》第3节低碳调质钢的焊接焊缝强度匹配系数:S=(161材料焊接性讲义课件162材料焊接性讲义课件163第3节低碳调质钢的焊接㈡冷裂纹

成分：低碳+提高淬透性的合金元素。

组织：低碳自回火马氏体+下贝氏体。

M自回火条件：保证M转变时的冷却速度较慢。超低氢可防止冷裂纹。第3节低碳调质钢的焊接㈡冷裂纹164第3节低碳调质钢的焊接第3节低碳调质钢的焊接165材料焊接性讲义课件166第3节低碳调质钢的焊接

㈢热裂纹和消除应力裂纹

C低、Mn高，S、P低，热裂纹倾向小。高Ni低Mn类钢有热裂纹倾向，主要为HAZ液化裂纹。

C高，Mn/S提高当WC=0.12%时，WMn/WS≥10；当WC=0.16%时，WMn/WS≥40；当WC=0.2%时，WMn/WS≥50(≥30较小敏感性)第3节低碳调质钢的焊接㈢热裂纹和消除应力裂纹167第3节低碳调质钢的焊接

防止液化裂纹，小热输入，并注意控制熔池形状、减少熔合区凹度；防止消除应力裂纹，V影响最大，Mo次之，但V、Mo同时加入更为敏感。

㈣热影响区性能变化

组织性能不均匀，同时存在脆化和软化。1、调质钢HAZ组织特征

ML+BL时，韧性良好；但随着BU增加韧性急剧下降。第3节低碳调质钢的焊接防止液化裂纹168材料焊接性讲义课件169材料焊接性讲义课件170材料焊接性讲义课件171第3节低碳调质钢的焊接2、HAZ脆化

C：0.8%-1.0%，有利于形成M-A组元。主要由于上贝氏体和M-A组元。

M-A组元一般只在一定的冷却速度时形成，调整工艺参数可以控制M-A组元的产生，控制焊接热输入和多层多道焊工艺有益。第3节低碳调质钢的焊接2、HAZ脆化172材料焊接性讲义课件173材料焊接性讲义课件174第3节低碳调质钢的焊接3、HAZ软化

当回火温度＜Tp＜AC1时，出现软化；Tp影响A晶粒度，碳化物溶解以及冷却时组织转变。失强率D：硬夹软有约束强化作用，软夹层越窄，约束强化越显著，失强率越小。第3节低碳调质钢的焊接3、HAZ软化175材料焊接性讲义课件176材料焊接性讲义课件177第3节低碳调质钢的焊接热输入、回火温度、相对宽度影响软化程度。相对宽度：m=b/hE小，T0小，b小，失强率小第3节低碳调质钢的焊接热输入、回火温度、相对宽度影响178第3节低碳调质钢的焊接三、低碳调质钢的焊接工艺特点BM组织：ML+BL；注意问题：M转变时的冷却速度不能太快，使M自回火，防止冷裂；800-500℃的冷却速度大于产生脆性组织的临界速度。㈠焊接方法、材料的选择第3节低碳调质钢的焊接三、低碳调质钢的焊接工艺特点179第3节低碳调质钢的焊接解决问题：裂纹；保证强度的同时，提高韧性。一般无PWHT，焊后强度、韧性下降时可采用PWHT。常采用的焊接方法有SMAW、MIG、MAG。采用热量集中的气保焊或焊条电弧焊焊接高强高韧性钢。采用低强匹配焊材和气保焊焊接不同强度级别的两种低碳调质钢接头。第3节低碳调质钢的焊接解决问题：裂纹；保证强度的同时，提高韧180材料焊接性讲义课件181第3节低碳调质钢的焊接㈡焊接参数的选择1、焊接热输入的确定，应合适冷却速度的上限不产生冷裂纹，下限HAZ不出现脆化混合组织。Wc=0.18%是ML形成界限。第3节低碳调质钢的焊接㈡焊接参数的选择182先根据HAZ韧性确定热输入，再通过冷裂确定预热先根据HAZ韧性确定热输入，再通过冷裂确定预热183tbˊ<t8/5<tmˊtbˊ<t8/5<tmˊ184材料焊接性讲义课件185第3节低碳调质钢的焊接㈡焊接工艺参数的选择2、预热温度、焊后热处理预热目的是降低M转变时的冷却速度，通过M自回火作用来提高抗裂性能。PWHT温度比BM原回火温度低约30℃。一般焊态使用。第3节低碳调质钢的焊接㈡焊接工艺参数的选择186材料焊接性讲义课件187㈢焊接接头的力学性能㈢焊接接头的力学性能188第4节中碳调质钢的焊接一、中碳调质钢典型钢种成分及性能合金元素：保证淬透性、提高抗回火性能的作用碳元素（0.25%-0.5%）：保证强度，焊接性变差

强化机理：相变强化（调质处理）

屈服强度：为880MPa～1176MPa

合金系：中C、Cr-Mn-Ni-Mo-Si系第4节中碳调质钢的焊接一、中碳调质钢典型钢种成分及性能189第4节中碳调质钢的焊接合金化元素：

Mn、Si、Cr、Ni、B、Mo、W、V、Ti热处理状态：淬火＋回火典型钢种：30CrMnSi、4340第4节中碳调质钢的焊接合金化元素：Mn、Si、Cr、Ni、190材料焊接性讲义课件191材料焊接性讲义课件192第4节中碳调质钢的焊接1、40Cr齿轮和轴类2、35CrMoA、35CrMoVA叶轮、主轴和发电机转子3、30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA飞机构件4、40CrNiMoA、34CrNi3MoA飞机起落架和发动机外壳。

第4节中碳调质钢的焊接1、40Cr齿轮和轴类193第4节中碳调质钢的焊接二、中碳调质钢的焊接性分析㈠焊缝中的热裂纹

因含碳、硅较高，有较大的热裂纹倾向。尽可能选用碳含量低以及含S、P杂质少的焊材。㈡冷裂纹

因含碳较高，合金元素多，淬硬倾向明显，冷裂纹倾向大。尽可能降低含氢量、预热和后热。第4节中碳调质钢的焊接二、中碳调质钢的焊接性分析194第4节中碳调质钢的焊接㈢HAZ脆化、软化1、HAZ脆化

高碳马氏体引起脆化。采用小热输入，同时采用预热、缓冷和后热等措施。2、合金热影响区的软化

温度高于回火温度。退火态焊接时，无软化问题；调质态焊接时，有软化问题。第4节中碳调质钢的焊接㈢HAZ脆化、软化19540CrNi2Mo40CrNi2Mo19640CrNi2Mo40CrNi2Mo19730CrMnSi30CrMnSi198第4节中碳调质钢的焊接三、中碳调质钢的焊接工艺特点母材焊前状态决定了焊接工艺㈠退火或正火状态下焊接

正火（或退火）态焊接焊后整体调质处理（塑性、韧性好，不裂）（性能相同的焊接接头）合理工艺工艺特点：WM、BM成分相似；焊接方法无限制；高的预热温度、层温；焊后中间热处理（去氢、韧性组织防裂、消应力）第4节中碳调质钢的焊接三、中碳调质钢的焊接工艺特点正火（或退199第4节中碳调质钢的焊接㈡调质态焊接（焊后不再调质处理）

有冷、热裂纹（选用塑韧性好的奥氏体焊条解决），高碳马氏体引起的硬化和脆化（焊后回火处理解决），以及高温回火区软化（无法消除）。工艺特点：预热、层温控制、中间热处理，焊后及时回火处理。上述温度应低于BM回火温度至少50℃，一般采用的预热和层间温度为200-250℃。采用热量集中、能量密度大的焊接方法；且热输入越少越好。第4节中碳调质钢的焊接㈡调质态焊接（焊后不再调质处理）200第4节中碳调质钢的焊接㈢焊接方法及焊接材料1、焊接方法焊条电弧焊、气保焊、埋弧焊；脉冲氩弧焊、等离子弧焊及电子束焊等。小E、预热、后热2、焊接材料采用低碳合金系、降S、P。3、预热和焊后热处理预热和PWHT是其焊接的重要工艺措施。预热温度一般为200-350℃。第4节中碳调质钢的焊接㈢焊接方法及焊接材料201材料焊接性讲义课件202材料焊接性讲义课件203材料焊接性讲义课件204例：30CrMnSiA钢的焊接

典型中碳调质钢，属于Cr-Mn-Si系统，前苏联的主要合金钢种，不含贵重的Ni元素，在我国得到了较为广泛的应用。退火状态组织：F+P调质状态组织：回火索氏体低温回火组织：回火马氏体第一类回火脆性：300～450℃第二类回火脆性：450～600℃例：30CrMnSiA钢的焊接典型中碳调质钢，20530CrMnSiA钢的焊接工艺Φ3.2U=20-25VI=90-110AΦ0.8,Q=10-14l/minU=17-19VI=85-110AV=150-180m/hΦ2.5U=21-38VI=290-400AV=27m/h30CrMnSiA钢的焊接工艺Φ3.2Φ0.8,Q=10-1206第5节珠光体耐热钢的焊接

低、中合金珠光体耐热钢具有很好的抗氧化性和热强性，工作温度可高达600℃。一、珠光体耐热钢的成分、性能Cr：0.5%-9%；Mo：0.5%或1%。合金体系：Cr-Mo；Cr-Mo-V；Cr-Mo-W-V；Cr-Mo-W-V-B；Cr-Mo-V-Ti-B；供货状态：退火或正火+回火组织：合金元素<2.5%时，P+F；>3%时，Bu+F提高热强性措施：基体固溶强化；第二相沉淀强化；晶界强化。0.6Tm0.7TmRE、B、Ti+B第5节珠光体耐热钢的焊接低、中合金珠207142页142页20812Cr1Mo14MoV6312Cr1Mo14MoV63209材料焊接性讲义课件210材料焊接性讲义课件211材料焊接性讲义课件212材料焊接性讲义课件213第5节珠光体耐热钢的焊接二、珠光体耐热钢的焊接性分析与低碳调质钢相近1、HAZ硬化及冷裂纹低氢、控制热输入、预热、后热防止冷裂。2、SR裂纹防止措施：1)采用高温塑性高于母材的焊材，限制V、Ti、Nb;2)预热温度250℃以上，层温300℃左右；3)小热输入，减少焊接过热区宽度，细化晶粒；4)选择合适的HT制度，避免敏感温度区间停留较长时间。第5节珠光体耐热钢的焊接二、珠光体耐热钢的焊接性分析214材料焊接性讲义课件215材料焊接性讲义课件216第5节珠光体耐热钢的焊接3、回火脆性三、焊接工艺特点1、常用焊接方法、焊接材料焊条电弧焊、埋弧焊、气保焊、电渣焊；2、预热和PWHT后热250℃以上；第5节珠光体耐热钢的焊接3、回火脆性217材料焊接性讲义课件218材料焊接性讲义课件219材料焊接性讲义课件220第6节低温钢的焊接

通常把-10至-196℃的温度范围称为“低温”，低于-196时称为“超低温”。typeI:低碳铝镇静钢；typeII:低合金高强钢typeIII:低Ni钢；typeIV:9Ni钢；typeV:奥氏体不锈钢储存燃料单容罐双容罐、全容罐薄膜储罐典型储存温度丁烷TypeIITypeI-10°C氨水TypeIITypeII-35°C丙烷/丙烯TypeIIITypeIITypeV-50°C乙烷/乙烯TypeIVTypeIVTypeV-105°C液化天然气TypeIVTypeIVTypeV-165°C第6节低温钢的焊接通常把-10至-196℃221第6节低温钢的焊接一、低温钢的分类、成分及性能㈠低温钢的分类1、按使用温度等级分-10～-40℃；-50～-90℃；-100～-120℃；-196～-273℃2、按合金含量和组织分类低合金F低温钢；中合金低温钢、高合金A低温钢3、按有无镍、铬元素分类无Ni、Cr低温钢；含Ni、Cr低温钢4、按热处理方式分类非调质低温钢；调质低温钢第6节低温钢的焊接一、低温钢的分类、成分及性能222材料焊接性讲义课件223第6节低温钢的焊接㈡低温钢的化学成分和组织1、低合金低温钢（无Ni低温钢）2、中合金低温钢（含Ni低温钢）㈢低温钢的力学性能满足低温下的力学性能，特别是低温下的冲击韧性。希望屈强比不要太高。第6节低温钢的焊接㈡低温钢的化学成分和组织224材料焊接性讲义课件225材料焊接性讲义课件226材料焊接性讲义课件227材料焊接性讲义课件228第6节低温钢的焊接二、低温钢的焊接性分析1、无Ni低温钢的焊接性特点2、含Ni低温钢的焊接性特点三、低温钢的焊接工艺特点防止裂纹，保证WM和HAZ的韧性。1、低温钢的焊条电弧焊2、低温钢的埋弧焊第6节低温钢的焊接二、低温钢的焊接性分析229材料焊接性讲义课件230材料焊接性讲义课件231材料焊接性讲义课件232材料焊接性讲义课件233合金结构钢的焊接思考题1、从焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数三方面阐述正火钢的焊接工艺要点。2、从焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数三方面阐述热轧钢的焊接工艺要点。3、低合金调质钢的强化机理是什么？合金结构钢的焊接思考题1、从焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数234合金结构钢的焊接思考题4、试分析低碳调质钢HAZ液化裂纹的产生机理。5、试分析低碳调质钢与热轧正火钢的焊接性差别。6、中碳调质钢热裂纹的产生原因和预防措施。7、中碳调质钢冷裂纹的产生原因和预防措施。8、中碳钢退火状态下焊接时的工艺特点。9、中碳调质钢调质状态下焊接时的工艺特点。合金结构钢的焊接思考题4、试分析低碳调质钢HAZ液化裂纹的产235关于重要概念及重要技术的讨论一、如何确定预热温度T0？1、预热的作用？2、预热的目的？3、如何确定预热温度T0？4、工程施工时如何实施？二、影响焊接热循环特性的因素是什么？工程施工时如何调整这些因素，保证质量？关于重要概念及重要技术的讨论一、如何确定预热温度T0？236关于重要概念及重要技术的讨论三、关于定位焊的要求是什么？1、定位焊的概念？2、定位焊的作用？3、理论依据是什么？4、如何控制定位焊的的质量？5、工程施工时如何实施？关于重要概念及重要技术的讨论三、关于定位焊的要求是什么？237关于重要概念及重要技术的讨论四、焊缝与母材的强度匹配原则的讨论及工程应用？1、韧性要求值与强度的关系？2、焊缝的韧性如何控制？3、热影响区的韧性如何控制？4、什么是焊缝与母材的低强、等强、超强匹配？5、焊缝与母材的低强、等强、超强匹配？6、在工程上如何应用，以具体钢种为例进行说明及分析(焊材、母材、坡口形式、接头形式、焊接参数的)。关于重要概念及重要技术的讨论四、焊缝与母材的强度匹配原则的讨238第三章不锈钢、耐热钢的焊接第1节不锈钢、耐热钢的分类及特性一、不锈钢的基本定义㈠定义

原义型——仅指在无污染的大气中不生锈的钢。习惯型——指原义型不锈钢与能耐酸腐蚀的不锈钢。广义型——指耐蚀钢和耐热钢的总和。不锈钢：铬含量不低于12%、镍含量不高于30%的耐蚀钢。《GB/T21433-2008不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验》不锈钢：以不锈、耐蚀性为主要特性，且铬含量至少为10.5%、碳含量最大不超过1.2%的钢。《GB/T20878-2007不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》第三章不锈钢、耐热钢的焊接第1节不锈钢、耐热钢的分239耐酸钢：铬含量不低于16%的不锈钢，对酸等腐蚀介质常有较好的耐蚀性。钝化：由于金属表面在腐蚀过程中生成的腐蚀产物（不锈钢的腐蚀产物中主要含有Cr2O3）很致密且能牢固地附着于金属表面，阻滞了腐蚀过程，出现了腐蚀速度降低的现象，叫钝化，金属在介质中处于钝化的状态叫钝态。依靠钝化而耐蚀的耐蚀金属如不锈钢等叫可钝化型金属。敏化：不锈钢材在冶金和制造过程中经受到热成形、焊接、热处理等温度超过300℃的热作工艺，使得在晶界析出了碳化铬、氮化铬、σ相和铬与其他金属间的化合物等高铬相，同时在晶界高铬相与晶粒邻近的狭长地区产生了贫铬区，使不锈钢产生与提高了晶间腐蚀敏感性，不锈钢的这种受热过程叫敏化。耐酸钢：铬含量不低于16%的不锈钢，对酸等腐蚀介质常有较好的240㈡不锈钢与耐热钢的区别不锈钢：以不锈,耐蚀性为主要特性,且铬含量≥10.5%,碳含量≯1.2%的钢。耐热钢：在高温下具有良好的化学稳定性或较高强度的钢。

《GB/T20878-2007不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》

区别主要是用途和使用环境条件不同。不锈钢主要是在温度不高的所谓湿腐蚀介质条件下使用，尤其是在酸、碱、盐等强腐蚀溶液中，耐腐蚀性能是其最关键、最重要的技术指标。耐热钢则是在高温气体环境下使用，除耐高温腐蚀（如高温氧化，可谓干腐蚀的典型）为必要性能外，高温下的力学性能是评定耐热钢质量的基本指标。

㈡不锈钢与耐热钢的区别241二、不锈钢与耐热钢的分类㈠按主要化学成分分类1、铬不锈钢

Cr：12%-30%。Cr132、铬镍不锈钢

Cr：12%-30%，Ni：6%-12%。Cr18Ni93、铬锰氮不锈钢节镍，Mn、N代Ni。1Cr18Mn8Ni5N、1Cr18Mn6Ni5N㈡按