材料焊接性知識點整理

1、非喜勿噴 謝絕外傳材料焊接性復(fù)習(xí)第二章 焊接性及其試驗評定1.焊接性概念：焊接性是指同質(zhì)材料或異質(zhì)材料在制造工藝條件下，能夠焊接形成完整接頭并滿足預(yù)期使用要求的能力。焊接性包括兩個方面的含義：一是結(jié)合性能，即在給定的焊接工藝條件下對形成焊接缺陷的敏感性；二是使用性能，指一定的材料在規(guī)定的焊接工藝條件下所形成焊接接頭適應(yīng)使用性能的要求。焊接性影響因素：1）材料因素：焊材、母材；2）工藝因素：焊接方法、焊接工藝；3）結(jié)構(gòu)因素：結(jié)構(gòu)形式、接頭形式；4）使用因素：工況環(huán)境、負(fù)載等條件、要求。2.焊接性分析方法：焊接性試驗方法：（1）直接試驗法；（2）間接分析法1）根據(jù)金屬的特性a)利用化學(xué)成分分析（C

2、eq）、b)利用CCT圖或SHCCT圖分析；2）根據(jù)工藝條件3.碳當(dāng)量法： 鋼材的化學(xué)成分對焊接熱影響區(qū)的淬硬及冷裂傾向有直接影響。碳是各元素中對冷裂敏感性影響最顯著的，因而人們就將各種元素都按相當(dāng)與若干含碳量折合疊加起來求得所謂碳當(dāng)量（CE或Ceq），用來估計冷裂傾向的大小。焊接性與碳當(dāng)量的關(guān)系不同條件下的預(yù)熱要求（參見課本第23頁表2-6）4.焊接性試驗：（1）焊接性試驗的內(nèi)容： 1）焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力； 2）焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力； 3）焊接接頭金屬抵抗脆性轉(zhuǎn)變能力； 4）焊接接頭的使用能力。 （2）斜Y坡口對接裂紋試驗（小鐵研試驗）斜Y坡口對接裂紋試驗主要用于

3、評價打底焊縫及其熱影響區(qū)冷裂紋傾向。試驗焊縫只有一道，目的是鑒定第一層焊道根部裂紋敏感性。試驗焊縫兩端都不得與拘束焊縫相連，應(yīng)各相距23mm。熔敷焊縫試驗以后，至少放置24小時，然后進(jìn)行裂紋檢驗。（3）插銷試驗：插銷試驗是一種簡便又省材料的試驗方法,主要用于考核材料的氫致延遲裂紋敏感性。當(dāng)加載試棒時，插銷可能在載荷持續(xù)時間內(nèi)發(fā)生斷裂，記下承載時間。在不預(yù)熱條件下，載荷保持16h而試棒未斷裂即可卸載。預(yù)熱條件下，載荷保持至少24h才可卸載。可用金相或氧化等方法檢測缺口根部是否存在斷裂。經(jīng)多次改變載荷，可求出在試驗條件下不出現(xiàn)斷裂的臨界應(yīng)力cr，根據(jù)臨界應(yīng)力cr的大小可相對比較材料抵抗產(chǎn)生冷裂紋的

4、能力。 （4）壓板對接（FISCO）焊接裂紋試驗法：此法主要用于評定熱裂紋敏感性，也可以做鋼材與焊條匹配性的試驗。（5）可調(diào)拘束裂紋試驗法1）用途：評定熱裂紋敏感性；2）試驗方法： 縱向可調(diào)拘束裂紋試驗法 橫向可調(diào)拘束裂紋試驗法 試驗原理：改變模塊的R即可改變應(yīng)變量，而達(dá)到一定值時，就會在焊縫或熱影響區(qū)發(fā)生熱裂紋，隨著增加，裂紋的數(shù)目及長度的總和也增加，從而獲得一定的規(guī)律。 （6）拉伸拘束裂紋試驗（TRC）基本原理是模擬焊接接頭承受的平均拘束應(yīng)力，主要評定冷裂紋敏感性。（7）剛性拘束裂紋試驗（RRC）基本原理是模擬焊接接頭承受外部拘束，由于接頭冷卻時金屬收縮所產(chǎn)生的應(yīng)力而引起裂紋?？梢杂米髟u價

5、冷裂紋敏感性的尺度。此試驗比TRC試驗的恒載拉伸更接近實際焊接情況。（8）剛性固定對接裂紋試驗（巴東試驗）此法主要用于測定焊縫的冷裂紋和熱裂紋傾向，但也可以測定熱影響區(qū)的冷裂紋傾向。（9）窗形拘束裂紋試驗此法主要用于測定多層焊時焊縫橫向冷裂紋及熱裂紋的敏感性。焊后放置24小時再檢查，一般以有無裂紋為準(zhǔn)，也可以裂紋率為相對比較。（10）Z向拉伸試驗此法用于測定層狀撕裂敏感性。試棒拉伸破壞后，以Z向斷面收縮率為層狀撕裂敏感性的判據(jù)。 <58%時層狀撕裂敏感性嚴(yán)重； >1525%時，才能較好地抵抗層狀撕裂。（11）Z向窗口試驗此法也是測試層狀撕裂敏感性的試驗方法。焊接順序：先焊1、2兩條

6、拘束焊縫，再焊3、4兩條試驗焊縫。第三章 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接5.合金結(jié)構(gòu)鋼的分類凡是用做機(jī)械零件和各種工程結(jié)構(gòu)的鋼材都稱為結(jié)構(gòu)鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼可分兩類：（1）強(qiáng)度用鋼；（2）專用鋼。強(qiáng)度用鋼主要應(yīng)用在一些要求常規(guī)條件下能承受靜載和動載的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)，主要性能是力學(xué)性能。專用鋼主要應(yīng)用在特殊條件下工作的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)，除滿足力學(xué)性能外，還要滿足特殊性能要求。6.熱軋、正火鋼的主要介紹熱軋鋼：強(qiáng)化機(jī)理固溶強(qiáng)化；屈服強(qiáng)度為294343MPa；合金系C-Mn或Mn-Si系；主合金化元素：Mn、Mn-Si；輔合金化元素：V、Nb代替部分Mn；典型鋼種：16Mn。正火剛：強(qiáng)化機(jī)理固溶強(qiáng)化沉淀強(qiáng)化或細(xì)

7、晶強(qiáng)化；屈服強(qiáng)度為343490MPa；合金系：C-Mn或Mn-Si ( V、Nb、Ti、Mo )系；主合金化元素：Mn、 Mn-Si；輔合金化元素：V、Nb、Ti、Mo (碳化物、氮化物元素)；熱處理狀態(tài)：正火，充分發(fā)揮碳化物形成元素的作用；典型鋼種：15MnVN。7.熱軋、正火鋼的焊接性分析(1)焊縫中的熱裂紋：熱軋、正火鋼一般含碳量較低，而Mn含量較高，因此Mn/S比能達(dá)到要求，具有較好的抗熱裂性能。焊接過程中的熱裂紋傾向較小，正常情況下焊縫中不會出現(xiàn)熱裂紋。但個別情況下也會在焊縫中出現(xiàn)熱裂紋，這主要與熱軋及正火鋼中C、S、P等元素含量偏高或嚴(yán)重偏析有關(guān)。（2）冷裂紋：從材料本身看，淬硬組

8、織是引起冷裂紋的決定因素。熱軋鋼的含碳量并不高，但含有少量的合金元素，其淬硬傾向比低碳鋼要大些，但冷裂紋敏感性不大；正火鋼由于含合金元素較多，淬硬傾向有所增加。強(qiáng)度級別及碳當(dāng)量較低的正火鋼冷裂紋傾向不大，但隨著正火鋼碳當(dāng)量及板厚的增加，淬硬性及冷裂傾向隨之增大。（3）再熱裂紋：一般C-Mn和Mn-Si系的熱軋鋼由于不含碳化物形成元素，對再熱裂紋不敏感。正火鋼中的18MnMoNb和14MnMoV有一定的再熱裂紋傾向，這是因為Mn-Mo-Nb和Mn-Mo-V系低合金鋼對再熱裂紋的產(chǎn)生有一定的敏感性。（4）層狀撕裂：一般板厚在16mm以下就不會產(chǎn)生層狀撕裂，從鋼材本身的來講，主要取決于冶煉條件，鋼中

9、的片狀硫化物等雜質(zhì)。層狀撕裂兩個基本條件是厚板焊接，且在厚度方向上存在拉應(yīng)力。（5）熱影響區(qū)的性能變化：主要是過熱區(qū)的脆化，及還有可能是熱應(yīng)變脆化問題。1）過熱區(qū)脆化：主要原因有:a）大線能量時奧氏體嚴(yán)重長大，得到魏氏體和粗大馬氏體或混合組織、M-A組元；b）難溶質(zhì)點的溶入。 2）熱應(yīng)變脆化：熱應(yīng)變脆化和室溫下預(yù)應(yīng)變后的應(yīng)變時效脆化，本質(zhì)上都是由固溶氮引起的。熱應(yīng)變脆化容易發(fā)生于一些固溶氮含量較高的低碳鋼和強(qiáng)度級別不高的低合金鋼中，若加入足夠的N化物形成元素( Ai、Ti、V ) 后，脆化傾向就減弱。8.熱軋、正火鋼的焊接工藝參數(shù)熱軋及正火鋼焊接對焊接方法的選擇無特殊要求，可根據(jù)材料厚度、產(chǎn)品

10、結(jié)構(gòu)、使用性能要求及生產(chǎn)條件等選擇。 （1）焊接材料的選擇： 考慮兩個問題：1）焊縫沒有缺陷；2）滿足使用性能要求。對于熱軋、正火鋼，裂紋一般不會產(chǎn)生，主要根據(jù)使用性能要求來選擇焊接材料。注意以下問題：1）選擇相應(yīng)強(qiáng)度等級的焊接材料為達(dá)到焊縫與母材的力學(xué)性能匹配，在選擇焊接材料時應(yīng)考慮從母材的力學(xué)性能出發(fā)，而不是從化學(xué)成分出發(fā)。2）必須同時考慮到熔合比和冷卻速度的影響3）必須考慮到熱處理對焊縫力學(xué)性能的影響（2）焊接工藝參數(shù)的確定：焊接線能量的確定，取決于：1）過熱區(qū)的脆化；2）冷裂紋。熱軋鋼，線能量沒有特別限制，但一般小于50KJ；正火鋼，小線能量+預(yù)熱。對于碳當(dāng)量小于0.40%的熱軋及正火

11、鋼，如Q295、09Mn2Si和Q345，焊接熱輸入的選擇可適當(dāng)放寬。碳當(dāng)量大于0.40%的鋼種，由于淬硬傾向加大，馬氏體含量也增加，小熱輸入時冷裂傾向會增大，過熱區(qū)的脆化也變得嚴(yán)重，在這種情況下熱輸入寧可偏大一些比較好。但在加大熱輸入、降低冷速的同時，會引起接頭區(qū)過熱的加劇（增大線能量對冷速的降低效果有限，但對過熱的影響較明顯）。在這種情況下采用大熱輸入的效果不如采用小熱輸入預(yù)熱更有效。預(yù)熱溫度控制恰當(dāng)時，既能避免產(chǎn)生裂紋，又能防止晶粒的過熱。 預(yù)熱溫度與鋼材的淬硬性、板厚、拘束度和氫含量有關(guān)。焊后熱處理的原則：1）不要超過母材原來的回火溫度；2）對于有回火脆性的材料，要避開出現(xiàn)回火脆性的溫

12、度區(qū)域。 9.低碳調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)化機(jī)理相變強(qiáng)化；屈服強(qiáng)度為4901000MPa；合金系：低C、Mn-Ni-Cr-Mo系；主合金化元素： Mn-Ni-Cr-Mo；輔合金化元素：V、Nb、Ti、B、Cu。10.低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（1）焊縫中的熱裂紋：一般無熱裂紋。由于采用了先進(jìn)的冶煉工藝，鋼中氣體含量及S、P等雜質(zhì)明顯降低，氧、氮、氫含量均較低。高純潔度使這類鋼的熱裂紋傾向較低。（2）熱影響區(qū)的液化裂紋：一般無液化裂紋，但對高Ni低Mn類型的鋼種有一定的液化裂紋敏感性，如HY-80、HY-130。主要是因為Ni與S、P雜質(zhì)易形成低熔點共晶。（3）冷裂紋：由于有低碳馬氏體的自回火作用，冷裂紋的敏感性較

13、小。但是在焊接厚板，且冷卻速度過大時，也會產(chǎn)生冷裂紋。（4）再熱裂紋：有一定的再熱裂紋傾向，特別是V、Mo存在時，再熱裂紋敏感性更大。（5）層狀撕裂：低碳調(diào)質(zhì)鋼多數(shù)屬于高強(qiáng)鋼，冶煉技術(shù)水平較高，層狀撕裂敏感性很低，到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)層狀撕裂現(xiàn)象。（6）熱影響區(qū)的性能變化：1）過熱區(qū)的脆化：（參見課本7879頁） 除了奧氏體晶粒粗化的原因外，更主要由于上貝氏體和 MA組元。M-A組元一般在中等冷速下形成，是奧氏體中碳含量升高的結(jié)果。因此，M-A組元的存在導(dǎo)致脆化，M-A組元數(shù)量越多脆化越嚴(yán)重。M-A組元實質(zhì)上成為潛在的裂紋源，起了應(yīng)力集中的作用。因此M-A組元的產(chǎn)生對低碳調(diào)質(zhì)鋼熱影響區(qū)韌性有不

14、利的影響。2）熱影響區(qū)的軟化：（參見課本7980頁）熱影響區(qū)峰值溫度高于母材回火溫度會導(dǎo)致軟化；碳化物沉淀和聚集長大也會導(dǎo)致母材軟化。11.低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點這類鋼的特點是碳含量低，基體組織是強(qiáng)度和韌性都較高的低碳馬氏體下貝氏體，這對焊接有利。但是，調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的鋼材，只要加熱溫度超過它的回火溫度，性能就會發(fā)生變化。因此焊接時由于熱的作用使熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性的下降幾乎是不可避免的。因此，焊接時應(yīng)注意兩個基本問題：1）要求馬氏體轉(zhuǎn)變時的冷卻速度不能太快，使馬氏體有一“自回火”作用，以防止冷裂紋的產(chǎn)生；2） 要求在800500之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界速度。（1）焊接方法：為了消

15、除裂紋和提高焊接效率，一般采用MIG焊或MAG；對于焊后不能再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的，要限制焊接過程中熱量對母材的作用。低碳調(diào)質(zhì)鋼常用的焊接方法有焊條電弧焊、CO2焊和Ar+CO2混合氣體保護(hù)焊等。（2）焊接材料的選擇：低碳調(diào)質(zhì)鋼焊后一般不再進(jìn)行熱處理，在選擇焊接材料時要求焊縫金屬在焊態(tài)下應(yīng)接近母材的力學(xué)性能。特殊條件下，如結(jié)構(gòu)的剛度很大，冷裂紋很難避免時，應(yīng)選擇比母材強(qiáng)度稍低一些的材料作為填充金屬。（3）焊接工藝參數(shù)的選擇：焊接線能量和預(yù)熱的選擇原則：不出現(xiàn)裂紋和脆化。低碳調(diào)質(zhì)高強(qiáng)高韌性鋼對接頭區(qū)強(qiáng)韌性要求較高，這類鋼對焊接熱輸入、預(yù)熱溫度、層間溫度的控制更為嚴(yán)格，應(yīng)采用較小焊接熱輸入的多層多道焊工

16、藝。12.中碳調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)化機(jī)理相變強(qiáng)化；屈服強(qiáng)度：880MPa 1200MPa；合金系 ：中C、 Cr -Mn -Ni-Mo-Si系；主合金化元素： Cr-Mn-Ni-Mo-Si；輔合金化元素：V13.中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（1）焊縫中的熱裂紋：中碳調(diào)質(zhì)鋼含碳、硅及合金元素較多，焊縫凝固結(jié)晶時，固-液相溫度區(qū)間大，結(jié)晶偏析傾向嚴(yán)重，焊接時易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，具有較大的熱裂紋傾向。（2）冷裂紋：中碳調(diào)質(zhì)鋼因含碳較高，合金元素多，淬硬傾向明顯，冷裂紋傾向大。（3）熱影響區(qū)的性能變化：1）過熱區(qū)的脆化：中碳調(diào)質(zhì)鋼因為碳含量較高，合金元素較多，淬硬傾向大，馬氏體無“自回火”過程，因此在焊接熱影響區(qū)容易出現(xiàn)大

17、量的高碳馬氏體，導(dǎo)致熱影響區(qū)脆化，生成的高碳馬氏體越多，脆化越嚴(yán)重。2）熱影響區(qū)的軟化：焊前為調(diào)質(zhì)態(tài)焊接時，被加熱到該鋼回火溫度以上時，焊接熱影響區(qū)將出現(xiàn)軟化；而退火態(tài)焊接時，則沒有軟化問題。14.中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點（1）退火態(tài)下焊接時的工藝特點：因可焊后熱處理，所以焊接材料要選擇成分與母材相當(dāng)，以便得到熱處理所要的性能。焊接工藝及焊接參數(shù)要求不嚴(yán)。焊接參數(shù)的確定主要是保證在調(diào)質(zhì)處理之前不出現(xiàn)裂紋，接頭性能由焊后熱處理來保證。（2）調(diào)質(zhì)態(tài)焊接時的工藝特點：因焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，此時的主要問題是防止裂紋和避免軟化，以及熱影響區(qū)高碳馬氏體引起的硬化和脆化。因此為了防止延遲裂紋，要適當(dāng)采用預(yù)

18、熱、曾間溫度控制、中間熱處理等；焊接材料應(yīng)選用塑韌性好的奧氏體焊條。為了避免軟化，應(yīng)選用小焊接線能量，使其峰值溫度在回火溫度以下。第四章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接15.不銹鋼、耐熱鋼的類型和特性（1）不銹鋼分類（參見課本114115頁）：按用途分：1）不銹鋼（耐腐蝕，但對強(qiáng)度要求不高）；2）抗氧化鋼（耐高溫抗氧化性）；3）熱強(qiáng)剛（高溫抗氧化、高溫強(qiáng)度）1）奧氏體不銹鋼：18-8型、25-20型、25-35型；2）鐵素體不銹鋼：無Ni；3）馬氏體不銹鋼：Cr含量少，低于17%；4）鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼：含碳量很低，耐蝕性好；5）沉淀硬化鋼。（2）不銹鋼腐蝕形式：1）均勻腐蝕：氧化性酸（硝酸）不易

19、腐蝕；還原性酸（硫酸）馬氏體鋼，鐵素體鋼不耐腐蝕；奧氏體鋼耐腐蝕；含氯離子的介質(zhì)，只有含Mo的鋼耐腐蝕。2）點腐蝕：一般不銹鋼耐點蝕都不理想。提高Cr、Ni、Mo、Si、Cu可改善耐點蝕性能。超低碳也有利。點蝕指數(shù)：PICr3.3Mo（1316）N，一般希望PI大于3540。3）縫隙腐蝕：縫隙腐蝕和點蝕具有共同性質(zhì)的腐蝕現(xiàn)象。耐點蝕的鋼都耐縫隙腐蝕，也可以用點蝕指數(shù)來衡量耐縫隙腐蝕的傾向。4）晶間腐蝕：多半與晶界層“貧鉻”現(xiàn)象有聯(lián)系。不銹鋼固溶處理后再經(jīng)450850（敏化加熱）會沿晶界沉淀出Cr23C6或（Fe，Cr）23C6 ，以至使晶界邊界層含Cr量低于12%，即發(fā)生“貧鉻”。（3）貧鉻造

20、成的晶間腐蝕奧氏體不銹鋼會發(fā)生晶間腐蝕是由于這類鋼加熱到450850溫度區(qū)間會發(fā)生敏化，其機(jī)理是過飽和固溶的碳向晶粒邊界擴(kuò)散，與晶界附近的鉻結(jié)合成Cr23C6或(Fe，Cr)23C6（常寫成M23C6），并在晶界析出，由于碳比鉻的擴(kuò)散快得多，鉻來不及從晶內(nèi)補(bǔ)充到晶界附近，以至于臨近晶界的晶粒周邊層Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于12%，即所謂的“貧鉻”現(xiàn)象，從而造成晶間腐蝕。450850溫度區(qū)間稱為敏化溫度區(qū)。當(dāng)溫度低于敏化溫度區(qū)時，C,Cr元素沒有足夠的擴(kuò)散能力；當(dāng)溫度超出敏化溫度區(qū)時 形成的碳化物沉淀相因溫度過高又重新溶解。以上兩種情況均不易產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象, 因而不會形成晶間腐蝕。貧鉻現(xiàn)象的防止措施：1）

21、降低鋼中的含碳量：若鋼中含碳量低于其溶解度，就不致有Cr23C6析出，因而不會有貧鉻現(xiàn)象；2）加入能形成穩(wěn)定碳化物的元素Nb或Ti，穩(wěn)定化處理，使之優(yōu)先形成NbC或TiC，也不會產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象。（4）高鉻鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕高鉻鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕，其原理和奧氏體不銹鋼一樣，但其敏化溫度區(qū)和奧氏體不銹鋼相反，這是由于碳在鐵素體組織中的溶解度小，擴(kuò)散速度又快，因此在高溫階段就已沉淀析出碳化物，因而造成貧鉻現(xiàn)象。（5）奧氏體不銹鋼中鐵素體相對晶間腐蝕性能的影響：奧氏體不銹鋼中鐵素體相對提高其耐晶間腐蝕性能是有利的，這是由于：1）Cr在相中溶解度大，擴(kuò)散速度又快，因而有良好的供Cr條件，可減少 g

22、相 晶粒形成貧Cr層；2）相在g相 中呈彌散分布，因而使得Cr也在g相 較均勻分布（6）超低碳不銹鋼的晶間腐蝕：沒有Cr23C6組織，也沒有經(jīng)過敏化加熱。這時“貧鉻”理論無法解釋。主要是P、Si等雜質(zhì)沿晶界偏析而導(dǎo)致晶間腐蝕。（7）應(yīng)力腐蝕：應(yīng)力腐蝕是在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)雙重因素作用下產(chǎn)生的，由于焊接結(jié)構(gòu)都在一定程度上存在一些殘余應(yīng)力，這是誘發(fā)應(yīng)力腐蝕的力的因素。16.奧氏體鋼的焊接： 奧氏體鋼的焊接性問題主要有：熱裂紋、接頭耐蝕性、脆化（1）耐蝕性問題：1）晶間腐蝕（參見課本121123頁）：a）焊縫區(qū)晶間腐蝕：防止焊縫區(qū)晶間腐蝕的發(fā)生：第一 采用超低碳焊縫或含足夠穩(wěn)定化元素Nb；第二 調(diào)整焊縫

23、成分獲得一定數(shù)量的鐵素體()。焊縫中鐵素體()的作用：其一，可打亂單一 g相拄狀晶的方向性，不形成連續(xù)貧Cr層；其二，鐵素體()富Cr，有良好的供Cr條件，可減少 g相 晶粒形成貧Cr層，一般鐵素體()在412左右。b）HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕：發(fā)生在6001000的敏化區(qū)，碳化物沉淀引起的。C）刀口腐蝕：在熔合區(qū)，經(jīng)歷1200的高溫過熱作用，由于TiC固溶使C重新以原子的形式存在，并在經(jīng)450850的中溫敏化加熱與Cr結(jié)合形成碳化物 沉淀相形成貧Cr層。2）應(yīng)力腐蝕開裂：焊接結(jié)構(gòu)中的殘余應(yīng)力是引起應(yīng)力腐蝕開裂的力的因素。3）點蝕：奧氏體鋼焊接接頭有點蝕傾向，即使耐點蝕性能優(yōu)異的雙相不銹鋼有時也會

24、有點蝕產(chǎn)生。（2）熱裂紋問題：1）奧氏體鋼焊接易于熱裂的原因：a）導(dǎo)熱系數(shù)小、線膨脹系數(shù)大，焊縫凝固時產(chǎn)生的拉應(yīng)力較大；b）奧氏體焊縫為方向性強(qiáng)的柱狀晶，易形成偏析；c）焊縫成分復(fù)雜，易形成多種低熔共晶。2）熱裂紋與凝固模式：a）相對熱裂紋的改善作用：相可打亂奧氏體組織柱狀晶的方向性；相比相能溶解更多的硫、磷等雜質(zhì)元素；相可以改變低熔點夾雜物的形態(tài)。b）奧氏體焊縫的凝固模式：全鐵素體凝固模式（F）晶粒界面：-；鐵素體凝固模式(FA) 晶粒界面：-；先奧氏體凝固模式(AF) 晶粒界面：-；全奧氏體凝固模式(A) 晶粒界面：-。FA不會有熱裂傾向；單純F，A有熱裂傾向；AF有一定的熱裂傾向。（3）

25、奧氏體焊縫的脆化：1）焊縫中相對脆化的影響a）低溫脆化：由于相的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方，存在一脆性轉(zhuǎn)變溫度，因而在低溫下易導(dǎo)致脆化。b）高溫脆化：相在650850高溫下長期運(yùn)行易析出脆性的相因而導(dǎo)致脆化。2）防止措施：嚴(yán)格限制Cr、Mo、Si、Nb等鐵素體形成元素，控制相的含量。17.雙相不銹鋼的焊接（1）耐蝕性特點：1）雙相不銹鋼屈服強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高，在應(yīng)力作用下表面氧化膜不易破裂；2）雙相不銹鋼中第二相（ 或相）對裂紋擴(kuò)展具有機(jī)械屏障或阻擋作用，這在一定程度上降低了應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展的程度；3）在腐蝕介質(zhì)中相對相具有陰極保護(hù)作用；4）由于各元素（其余還有Mo、N等)組合的特點，耐孔蝕能力比1

26、8-8型奧氏體不銹鋼優(yōu)越，不易形成孔蝕，減少了以孔蝕為起點的應(yīng)力腐蝕裂紋源。（2）雙相不銹鋼焊接接頭相比例失調(diào)問題：雙相不銹鋼焊接時，不論是焊縫還是熱影響區(qū)，由于焊接熱循環(huán)的非平衡特性，使得在加熱過程中發(fā)生 相變，隨后在急速冷卻過程中又發(fā)生 逆相變過程未能充分進(jìn)行，因而導(dǎo)致奧氏體和鐵素體兩相比例的失調(diào)（奧氏體相減少），進(jìn)而影響雙相不銹鋼焊接接頭的塑性及耐蝕性能。因此，對于雙相鋼焊縫應(yīng)當(dāng)用奧氏體元素（Ni、N）進(jìn)行超合金化，以保證焊縫中/有適當(dāng)?shù)谋壤?。?）奧氏體鋼、雙相鋼焊接工藝注意事項：1）焊接材料選擇：a）焊接材料類型繁多，牌號復(fù)雜，應(yīng)對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；b）堅持適用原則；c）必須根據(jù)具體成分，而不

27、能按名義成分；d）根據(jù)焊接方法和工藝考慮熔合比；e）根據(jù)焊接性要求確定合金化程度，常超合金化；f）不僅考慮使用要求，還要考慮焊接性要求。2）焊接工藝要點：a）合理選擇最適用的焊接方法；b） 必須控制焊接參數(shù)，避免接頭產(chǎn)生過熱現(xiàn)象；c）接頭設(shè)計的合理性；d）盡量控制焊接工藝穩(wěn)定以保證焊縫金屬成分穩(wěn)定；e）控制焊縫成形；f）保護(hù)焊件的工作表面處于正常狀態(tài)。第五章 有色金屬的焊接18.鋁及鋁合金的分類及性能 （1）鋁合金的分類：1*純鋁1070(L1)；1060(L2)2*Al-Cu2024(LY12)；2014(LD10)3*Al-Mn3003(LF21)；3004(LF1)4*Al-Si4043

28、(LC1)5*Al-Mg5083(LF4)；5456(LF5)6*Al-Mg-Si6061(LD2)；6063(LD31)7*Al-Zn-Mg7075(LC4)；7005(7A05)8*其他元素（2）物理性能：密度小、電阻率小、線脹系數(shù)大、導(dǎo)熱系數(shù)大。19鋁及其合金的焊接性分析 鋁及其合金的化學(xué)活性很強(qiáng)，表面極易形成難熔氧化膜（Al2O3熔點約為2050，MgO熔點約為2500），加之鋁及其合金導(dǎo)熱性強(qiáng)，焊接時易造成不熔合現(xiàn)象。由于氧化膜密度與鋁的密度接近，也易成為焊縫金屬的夾雜物。氧化膜（特別是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可吸收較多水分而成為焊縫氣孔的重要原因之一。鋁及其合金的線膨脹系數(shù)

29、大，焊接時容易產(chǎn)生翹曲變形。 （1）焊縫中的氣孔：1）易產(chǎn)生氣孔的原因：氫是鋁及其合金熔焊是產(chǎn)生氣孔的主要原因。氫在鋁中溶解度隨溫度變化劇烈。鋁合金形成的熔池凝固速度過快，造成已經(jīng)形成的氣泡無法浮出。進(jìn)而造成氣孔。2）氫的來源：弧柱氣氛中的水份；氧化膜中的水份氧化膜不致密、吸水性強(qiáng)的鋁合金（如Al-Mg合金），比純鋁具有更大的氣孔傾向。因為Al-Mg合金的氧化膜由Al2O3和MgO構(gòu)成，MgO膜疏松，易氧化、吸附，MgO比例越大，氣孔傾向越大。（2）防止氣孔的工藝措施：1）限制氫的溶入：焊接材料以及坡口周圍，清洗，去膜，烘干；2）調(diào)整焊接規(guī)范：焊接線能量增大，高溫停留時間長，氣泡容易逸出，但高

30、溫熔氫量也增大。TIG焊： 大電流高速焊（減少高溫停留時間，減少溶氫量）；MIG焊薄板：大電流低速焊（增加高溫停留時間，氣泡容易逸出）；MIG焊厚板：預(yù)熱大電流低速焊（減少冷卻速度）；3）正反面全面保護(hù)，配以坡口刮削是有效防止氣孔的措施。將坡口下端根部刮去一個倒角（成為倒V形小坡口），對防止根部氧化膜引起的氣孔很有效。焊接時鏟焊根有利于減少焊縫氣孔的傾向。在MIG焊時，采用粗直徑焊絲，比用細(xì)直徑焊絲時的氣孔傾向小，這是由于焊絲及熔滴比表面積降低所致。4）調(diào)整焊接位置：盡量在平焊位置，避免仰焊，有利與氣泡的逸出。5）調(diào)整焊接保護(hù)氣體：采用He氣或混合氣體，可以使氣孔率降低99%。（3）焊接熱裂紋

31、：1）冶金因素：鋁合金屬于共晶型合金；鋁合金中有較多的低熔點共晶；2）力的因素：鋁合金線膨脹系數(shù)大，因而焊縫凝固時收縮應(yīng)力大。（4）防止熱裂紋的途徑：1）調(diào)整焊縫合金系，控制適量的易溶共晶并縮小結(jié)晶溫度區(qū)間使其產(chǎn)生愈合效應(yīng)。對鋁合金的焊接而言，如果低熔點共晶過多，反而可較好地填沖裂紋從而產(chǎn)生愈合效應(yīng)。2）變質(zhì)處理：向焊縫過渡Ti、Zr、V、B以細(xì)化晶粒，提高塑性和韌性，提高其抗裂性能；3）在焊接工藝上采用能量密度高的焊接方法；在焊接參數(shù)的選取上采用小電流、低焊速。（5）焊接接頭的軟化：1）非時效強(qiáng)化鋁合金HAZ的軟化：一般條件下不存在軟化問題，主要是冷作硬化鋁合金，熱影響區(qū)峰值溫度超過再結(jié)晶溫

32、度（200300）的區(qū)域，就會產(chǎn)生軟化。2）時效強(qiáng)化鋁合金HAZ的軟化：主要是焊接熱影響區(qū)“過時效”軟化，這在熔焊條件下很難避免。軟化程度取決于合金第二相的性質(zhì)，最根本的就是第二相對時效反應(yīng)的敏感性，第二相越容易脫溶析出并聚集長大時，就越容易發(fā)生“過時效”。（6）焊接接頭的耐蝕性：鋁合金焊接結(jié)構(gòu)一般使用在腐蝕介質(zhì)下，由于焊接加熱使得接頭組織不均勻、產(chǎn)生雜質(zhì)偏析以及析出新相這些均有可能形成應(yīng)力腐蝕開裂。改善措施：1）改善接頭組織成分的不均勻性；2）消除焊接應(yīng)力；3）采取保護(hù)措施。（7）鋁及其合金的焊接工藝的一般特點：1）導(dǎo)熱性強(qiáng)，采用能量集中的熱源；2）熔點低、高溫強(qiáng)度小，線膨脹系數(shù)大。采用墊板

33、和夾具；3）高溫不變色，操作困難；4）元素?zé)龘p，焊接材料上解決；5）氧化膜問題，最主要的問題；（8）氧化膜解決辦法：1）酸堿洗：堿洗：5%NaoH水溶液，5060，水沖，烘干；酸洗：15%磷酸水溶液，5060，水沖，烘干。2）機(jī)械去除：有時間限制，一般4小時之內(nèi)；3）采用交流電弧，利用“陰極霧化”作用，去除氧化膜。20.銅及銅合金的分類和性能（1）性能：導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐蝕。（2）分類：純銅；黃銅Cu-Zn合金；青銅Cu-Sn合金；白銅Cu-Ni合金。21.銅及其合金的焊接性分析（1）難熔合及易變性銅及銅合金導(dǎo)熱系數(shù)大，母材散熱太快，很難熔合，導(dǎo)致未熔合；另外，銅及其合金焊后變形也較嚴(yán)重，這與銅

34、及銅合金的熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)和收縮率有關(guān)；液態(tài)銅及銅合金的表面張力小，流動性好，致使其表面成形能力較差。（2）熱裂紋：銅與雜質(zhì)形成多種低熔點共晶，如（Cu+Bi）共晶、（Cu+Pb）共晶、（Cu+Cu2O）共晶、（Cu+Cu2S）共晶等，這些都降低了焊縫金屬抗熱裂紋能力。氧對銅的危害性最大，它不但在冶煉時以雜質(zhì)的形式存在于銅中，還會在焊接過程中以Cu2O的形式溶入。當(dāng)焊縫中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%以上的Cu2O時會出現(xiàn)熱裂紋。（3）氣孔：1）擴(kuò)散氣孔：由氫引起的氣孔。原因：銅的熱導(dǎo)率很高，銅焊縫結(jié)晶過程進(jìn)行得特別快，氫不易析出，熔池內(nèi)的氣泡不易上浮逸出，促使焊縫中形成氣孔；平衡狀態(tài)下，氫在銅中的

35、溶解度隨溫度升高而增大，直到2180時氫在銅中的溶解度達(dá)到飽和。2）反應(yīng)氣孔：通過冶金反應(yīng)生成的氣體引起。原因：高溫時銅與氧生成Cu2O，Cu2O又與溶解在液態(tài)銅中的氫或CO發(fā)生反應(yīng)：Cu2O+2H2Cu+H2OCu2O+CO2Cu+CO2生成的水蒸氣和CO2不溶于銅。由于銅導(dǎo)熱性強(qiáng)，熔池凝固快，水蒸氣和CO2來不及逸出而形成氣孔。防止反應(yīng)氣孔的主要措施就是減少氧、氫來源，對熔池進(jìn)行脫氧。（4）焊接接頭性能的變化：1）接頭塑性降低：焊縫及熱影響區(qū)晶粒粗大；為了防止裂紋及氣孔，加入一定量的脫氧元素（如Si、Mn等），也在一定程度上降低了焊縫的塑性。2）接頭導(dǎo)電性下降。Pb的加入不會降低接頭導(dǎo)電性

36、和強(qiáng)度，但是Pb有毒。22.銅及銅合金的焊接工藝（1）焊接方法：原則：大功率、高能束?？筛鶕?jù)板厚適當(dāng)選擇焊接方法：薄板TIG，手工電弧焊、氣焊； 中厚板埋弧焊（SAW）MIG焊； 厚板MIG電渣焊。 （2）焊接材料：選用焊接材料時，最重要的是控制雜質(zhì)的含量和提高其脫氧能力，防止焊縫出現(xiàn)熱裂紋及氣孔等缺陷。常用的脫氧元素有Si、Mn、P等，但對導(dǎo)電性要求高的純銅不宜選用含P的焊接材料。（3）黃銅焊接時，Zn容易氧化與蒸發(fā)，Zn的沸點為907鋅蒸汽對人體有害，須采取有效地通風(fēng)措施。為了防止鋅的氧化和蒸發(fā)，可采取含硅的填充金屬。23.鈦及鈦合金的分類和性能（參見課本183185頁）（1）工業(yè)純鈦（同素異構(gòu)）鈦（密排六方）882.5鈦（體心立方）（2）鈦合金：鈦合金根據(jù)其退火組織分為三大類：鈦合金、鈦合金、+