焊接工藝問(wèn)答之常用金屬材料的焊接2

1

什么是焊接性？試述碳鋼的焊接性。焊接性是指材料在限定的施工條件下焊接成按規(guī)定設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。焊接性受材料、焊接方法、構(gòu)件類型及使用要求四個(gè)因素的影響。碳鋼是以鐵元素為基礎(chǔ)的，鐵碳合金，碳為合金元素，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)1%，此外，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)1.2%，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.5%，后兩者皆不作為合金元素。其它元素如Ni、Cr、Cu

等均控制在殘余量的限度以內(nèi)，更不作為合金元素。雜質(zhì)元素如S、P、O、N

等，根據(jù)鋼材品種和等級(jí)的不同，均有嚴(yán)格限制。因此，碳鋼的焊接性主要取決于含碳量，隨著含碳量的增加，焊接性逐漸變差，其中以低碳鋼的焊接性最好，見(jiàn)表1。表

1

碳鋼焊接性與含碳量的關(guān)系名稱 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%） 典型硬度 典型用途 焊接性特殊板材和型材薄板、帶材、焊≤0.15 60HRB低碳鋼 絲

優(yōu)0.15～0.25

90HRB

結(jié)構(gòu)用型材、板材、棒材

良中碳鋼 0.25～0.60

25HRC

機(jī)器部件和工具

焊接方法）高碳鋼

≥0.60

40HRC

彈簧，模具，鋼軌

焊接方法）2

什么是碳當(dāng)量？碳鋼的碳當(dāng)量如何計(jì)算？把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換自成碳的相當(dāng)含量，稱為該種鋼材的碳當(dāng)量，可作為評(píng)定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)。碳鋼中的元素除C

外，主要是Mn

和

Si，它們的含量增加，焊接性變差，但其作用不及碳強(qiáng)烈。國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦的碳當(dāng)量公式為Mn Cu+Ni Cr+Mo+VCE（IIW）=

C

+

──

+ ──── + ──────

（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）6 15 5隨著碳當(dāng)量值的增加，鋼材的焊接性會(huì)變差。當(dāng)CE

值大于0.4%～0.6%時(shí)，冷裂紋的敏感性將增大，焊接時(shí)需要采取預(yù)熱、后熱及用低氫型焊接材料施焊等一系列工藝措施。3

利用碳當(dāng)量值評(píng)價(jià)鋼材焊接性有何局限性？碳當(dāng)量值只能在一定范圍內(nèi)，對(duì)鋼材概括地、相對(duì)地評(píng)價(jià)其焊接性，這是因?yàn)椋?）如果兩種鋼材的碳當(dāng)量值相等，但是含碳量不等，含碳量較高的鋼材在施焊過(guò)程中容易產(chǎn)生淬硬組織，其裂紋傾向顯然比含碳量較低的鋼材來(lái)得大，焊接性較差。因此，當(dāng)鋼材的碳當(dāng)量值相等時(shí)，不能看成焊接性就完全相同。2）碳當(dāng)量計(jì)算值只表達(dá)了化學(xué)成分對(duì)焊接性的影響，沒(méi)有考慮到冷卻速度不同，可以得到不同的組織，冷卻速度快時(shí)，容易產(chǎn)生淬硬組織，焊接性就會(huì)變差。3）影響焊縫金屬組織從而影響焊接性的因素，除了化學(xué)成分和冷卻速度外，還有焊接循環(huán)中的最高加熱溫度和在高溫停留時(shí)間等參數(shù)，在碳當(dāng)量值計(jì)算公式中均沒(méi)有表示出來(lái)。因此，碳當(dāng)量值的計(jì)算公式只能在一定的鋼種范圍內(nèi)，概括地、相對(duì)地評(píng)價(jià)鋼材的焊接性，不能作為準(zhǔn)確的評(píng)定指標(biāo)。4

試述低碳鋼的焊接性。由于低碳鋼含碳量低，錳、硅含量也少，所以，通常情況下不會(huì)因焊接而產(chǎn)生嚴(yán)重硬化組織或淬火組織。低碳鋼焊后的接頭塑性和沖擊韌度良好，焊接時(shí)，一般不需預(yù)熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，整個(gè)焊接過(guò)程不必采取特殊的工藝措施，焊接性優(yōu)良

。但在少數(shù)情況下，焊接時(shí)也會(huì)出現(xiàn)困難：1）采用舊冶煉方法生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐鋼含氮量高，雜質(zhì)含量多，從而冷脆性大，時(shí)效敏感性增加，焊接接頭質(zhì)量降低，焊接性變差。2）沸騰鋼脫氧不完全，含氧量較高，P

等雜質(zhì)分布不均，局部地區(qū)含量會(huì)超標(biāo)，時(shí)效敏感性及冷脆敏感性大，熱裂紋傾向也增大。3）采用質(zhì)量不符合要求的焊條，使焊縫金屬中的碳、硫含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。如某廠采用酸性焊條焊接Q235－A

鋼時(shí)，因焊條藥皮中錳鐵的含碳量過(guò)高，會(huì)引起焊縫產(chǎn)生熱裂紋。4）某些焊接方法會(huì)降低低碳鋼焊接接頭的質(zhì)量。如電渣焊，由于線能量大，會(huì)使焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)晶粒長(zhǎng)得十分粗大，引起沖擊韌度的嚴(yán)重下降，焊后必需進(jìn)行細(xì)化晶粒的正火處理，以提高沖擊韌度?？傊?，低碳鋼是屬于焊接性最好、最容易焊接的鋼種，所有焊接方法都能適用于低碳鋼的焊接。5

低碳鋼焊接時(shí)，如何正確地選用焊接材料？⑴手弧焊焊條的選用

常用低碳鋼

Q235

的抗拉強(qiáng)度平均值為417.5MPa，根據(jù)等強(qiáng)度原則，與之匹配的焊條應(yīng)為E43系列。幾種不同鋼號(hào)的低碳鋼手弧焊時(shí)焊條的選用，見(jiàn)表2。表

2

低碳鋼手弧焊時(shí)焊條的選用動(dòng)載荷、復(fù)雜、厚板結(jié)構(gòu)，鍋爐受一般結(jié)構(gòu)選用的鋼 號(hào) 壓容器，低溫焊接 施焊條件焊條型號(hào)選用的焊條型號(hào)Q235Q255Q275

E4313，E4303，E4301，

E4316，E4315

一般不預(yù)熱E4320，E4311

（E5016，E5015）

一般不預(yù)熱E4316，E4315

E5016，E5015

厚板結(jié)構(gòu)預(yù)熱

150℃以上E4303，E4301，E4320， E4316，E431508、10、15、20 一般不預(yù)熱E4311 （E5016，E5015）25

E4316，E4315

E5016，E5015

厚板結(jié)構(gòu)預(yù)熱

150℃以上E4316，E431520g，22g E4303，E4301 厚板結(jié)構(gòu)預(yù)熱

100～150℃（E5016，E5015）

/

20R

E4303，E4301

E4316，E4315（E501620R

E4303，E4301

E4316，E4315注：表中括弧內(nèi)的焊條型號(hào)表示可以代用。⑵埋弧焊焊絲和焊劑的匹配選用

低碳鋼埋弧焊時(shí)焊絲和焊劑的匹配選用，見(jiàn)表3。表

3

低碳鋼埋弧焊焊絲與焊劑的匹配選用鋼 號(hào) 焊 絲 焊 劑Q234 H08AQ255 H08AQ275 H08MnA15、20 H08A，H08MnA25 H08MnA，H10Mn220g，22g H08MnA，H08MnSi，h10Mn220R H08MnA

HJ430HJ431HJ430HJ431HJ330焊件力學(xué)性能（≥）

選用焊條型號(hào)（%）

不要求等強(qiáng)度

要求等強(qiáng)度0.32～

55ZG270～一般

270

焊件力學(xué)性能（≥）

選用焊條型號(hào)（%）

不要求等強(qiáng)度

要求等強(qiáng)度0.32～

55ZG270～一般

270

500

18

25

E4316，E431545

355

600

16

40

39

E4303，E4301E5016，ZG310～

E4316，E4315較差

310

570

15

21

15

E5016，E5015E4303，E4301E5016，ZG340～

E4316，E4315很差

340

640

10

18

10

E5016，E5015號(hào)為

YJ502-1、YJ506-2、YJ506-3、YJ506-4。⑷電渣焊焊絲和焊劑的匹配選用

電渣焊熔池溫度比埋弧焊低，所以焊劑中的硅、錳還原作用弱，應(yīng)選用含錳、含硅量較高的焊絲。常選用H10Mn2、H10MnSi

焊絲配合焊劑HJ360

或

H10MnSi焊絲配合焊劑HJ431。6

低碳鋼在低溫下如何施焊？為此必需采取如下工藝措施：1）焊前預(yù)熱，焊接過(guò)程中嚴(yán)格保持層間溫度不應(yīng)低于預(yù)熱溫度。2）采用低氫或超低氫焊接材料。3）定位焊時(shí)加大焊接電流，減慢焊接速度，適當(dāng)增加定位焊縫的截面積和長(zhǎng)度，必要時(shí)進(jìn)行預(yù)熱。4）整條焊縫應(yīng)盡量連續(xù)焊完，避免中斷。5）不應(yīng)坡口面以外的母材上進(jìn)行引弧，熄弧時(shí)需填滿弧坑。6）盡可能不在低溫條件下進(jìn)行彎板、矯正和裝配焊件。各種金屬結(jié)構(gòu)低溫焊接時(shí)的預(yù)熱溫度見(jiàn)表4。管道、壓力容器低溫焊接時(shí)的預(yù)熱溫度見(jiàn)表5。表

4

低碳鋼金屬結(jié)構(gòu)低溫焊接的預(yù)熱溫度焊件厚度（mm） 在各種氣溫下的預(yù)熱溫度＜30 不低于－30℃時(shí)不預(yù)熱；低于－30℃時(shí)預(yù)熱100～150℃31～50 不低于－10℃時(shí)不預(yù)熱；低于－10℃時(shí)預(yù)熱100～150℃51～70 不低于

0℃時(shí)不預(yù)熱；低于0℃時(shí)預(yù)熱100～150℃表

5

低碳鋼管道、壓力容器低溫焊接的預(yù)熱溫度焊件厚度（mm） 在各種氣溫下的預(yù)熱溫度＜16 不低于－30℃時(shí)不預(yù)熱；低于－30℃時(shí)預(yù)熱100～150℃17～30 不低于－20℃時(shí)不預(yù)熱；低于－20℃時(shí)預(yù)熱100～150℃31～40 不低于－10℃時(shí)不預(yù)熱；低于－10℃時(shí)預(yù)熱100～150℃41～50 不低于

0℃時(shí)不預(yù)熱；低于0℃時(shí)預(yù)熱100～150℃7

試述中碳鋼的焊接性。中碳鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%～0.60%。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近0.25%而含錳量不高時(shí)，焊接性良好。隨著含碳量的增加，焊接性逐漸變差。如果碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%左右而仍按焊接低碳鋼常用的工藝施焊時(shí)，在熱影響區(qū)可能會(huì)產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，易于開(kāi)裂，即形成冷裂紋。焊接時(shí)，相當(dāng)數(shù)量的母材被熔化進(jìn)入焊縫，使焊縫的含碳量增高，促使在焊縫中產(chǎn)生熱裂紋，特別是當(dāng)硫的雜質(zhì)控制不嚴(yán)時(shí)，更易出現(xiàn)。這種裂紋在弧坑處更為敏感，分布在焊縫中的熱裂紋于是與焊縫的魚(yú)鱗狀波紋線相垂直。8

中碳鋼焊接時(shí)，如何正確地選用焊條？中碳鋼的焊接目前大都采用手弧焊。為提高焊接接頭的抗裂性，應(yīng)選用低氫型焊條。個(gè)別情況下，也可采用鈦鈣型和鈦鐵礦型酸性焊條，但此時(shí)應(yīng)采取嚴(yán)格的工藝措施，如焊前預(yù)熱、減少熔合比（降低焊縫含碳量）等。中碳鋼手弧焊時(shí)焊條的選用，見(jiàn)表6。表

6

中碳鋼手弧焊時(shí)焊條的選用焊件含碳量鋼號(hào) 焊接件 σs σb δ ф αK（MPa） （MPa） （%） （%） （J）一般35 315 530 20 45 E4303，E4301一般0.40 E5016，0.31～ 22 E50155000.400.42～較差0.500.41～ E50155700.500.52～很差55 380 645 13 35 —很差0.600.51～ E50153400.60

E0-19-10-16（A102）、E0-19-10-5（A107）、E1-23-13-16（A302）、E1-23-13-15（A307）、E2-26-21-16（A402）、E2-26-21-15（A407）等，因奧氏體焊縫金屬的塑性良好，可以減小焊接接頭應(yīng)力，即使焊件焊前不預(yù)熱，也可避免熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。

/

9

試述中碳鋼的焊接工藝要點(diǎn)。⑴預(yù)熱

接頭塑性，減小焊后殘余應(yīng)力。通常，35

和

45

鋼的預(yù)熱溫度為150～250℃含碳量再高或者因厚度和剛度很大，裂紋傾向大時(shí)，可將預(yù)熱溫度提高至250～400℃。若焊件太大，整體預(yù)熱有困難時(shí)，可進(jìn)行局部預(yù)熱，局部預(yù)熱的加熱范圍為焊口兩側(cè)各150～200mm。⑵焊條

條件許可時(shí)優(yōu)先選用堿性焊條。⑶坡口形式

將焊件盡量開(kāi)成

U

形坡口式進(jìn)行焊接。如果是鑄件缺陷，鏟挖出的坡口外形應(yīng)圓滑，其目的是減少母材熔入焊縫金屬中的比例，以降低焊縫中的含碳量，防止裂紋產(chǎn)生。⑷焊接工藝參數(shù)

由于母材熔化到第一層焊縫金屬中的比例最高達(dá)30%左右，所以第一層焊縫焊接時(shí)，應(yīng)盡量采用小電流、慢焊接速度，以減小母材的熔深。⑸焊后熱處理

荷或沖擊載荷）工作的焊件更應(yīng)如此。消除應(yīng)力的回火溫度為600～650℃。若焊后不能進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，應(yīng)立即進(jìn)行后熱處理。10

試述高碳鋼的焊接工藝要點(diǎn)。⑴焊接性

當(dāng)高碳鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.60%時(shí)，焊后的硬化、裂紋敏感傾向更大，因此焊接性極差，不能用于制造焊接結(jié)構(gòu)。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接工作主要是焊補(bǔ)修復(fù)。⑵焊條選用

由于高碳鋼的抗拉強(qiáng)度大都在675MPa

E7015、E6015高時(shí)可選用

E5016、E5015

焊條。此外，亦可采用鉻鎳奧氏體鋼焊條進(jìn)行焊接。⑶焊接工藝1）由于高碳鋼零件為了獲得高硬度和耐磨性，材料本身都需經(jīng)過(guò)熱處理，所以焊前應(yīng)先進(jìn)行退火，才能進(jìn)行焊接。2）焊件焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般為250～350℃以上，焊接過(guò)程中必需保持層間溫度不低于預(yù)熱溫度。3）焊后焊件必需保溫緩冷，并立即送入爐中在650℃進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。11

低合金高強(qiáng)鋼的碳當(dāng)量如何計(jì)算？低合金高強(qiáng)鋼碳當(dāng)量的計(jì)算公式目前以國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）所推薦的CE

和日本

JIS

標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的Ceq應(yīng)用最為廣泛，其計(jì)算公式為Mn Cr+Mo+v Cu+NiCE（IIW）=C

+

── + ─────

+

───

（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）6 5 15Mn Si Ni Cr Mo VCeq（JIS）=C

+

───

+

───

+

───

+

───

+

───

+

───

（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）6 24 40 5 4 14式中，化學(xué)元素都表示該元素在鋼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算時(shí)，元素含量均取其成分范圍的上限。CE

主要適用于文藝報(bào)非σb=500～900MPaCeq

σb=500～1000MPa），但均適用于含碳量偏高的鋼種（C

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥0.18%），這類鋼化學(xué)成分的范圍如下C

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為≤0.2%、Si≤0.55%、Mn≤1.5%、Cu≤0.5%、Ni≤2.5%、Cr≤1.25%、Mo≤0.7%、V≤0.1%和

B≤0.006%。12

試述低合金高強(qiáng)鋼的焊接性。強(qiáng)度級(jí)別較低的低合金高強(qiáng)鋼，如

300～400MPa

級(jí)，由于鋼中合金元素含量較少，其焊接性良好，接近于低碳鋼。隨著鋼中合金元素的增加，強(qiáng)度級(jí)別提高，鋼的焊接性也逐漸變差，出現(xiàn)的主要問(wèn)題是：⑴熱影響區(qū)的淬硬傾向

含碳時(shí)較少、強(qiáng)度級(jí)別較低的鋼種，如09Mn2、09Mn2Si、09MnV

鋼等，淬硬傾向很小。隨著強(qiáng)度級(jí)別的提高，淬硬傾向也開(kāi)始加大，如16Mn、15MnV

鋼焊接時(shí)，快速度冷卻會(huì)導(dǎo)致在熱影響區(qū)出現(xiàn)馬氏體組織。⑵冷裂紋

材料為

18MnMoNb

鋼壁厚

115mm

的一大型容器，由于預(yù)熱溫度不夠，焊后在熱影響區(qū)形成大量冷裂紋。低合金高強(qiáng)鋼的定位焊縫很容易開(kāi)裂，其原因是由于焊縫尺寸小、長(zhǎng)度短、冷卻速度快，這種開(kāi)裂屬于冷裂紋性質(zhì)。⑶熱裂紋

一般情況下，強(qiáng)度等級(jí)為294～392MPa

的熱軋、正火鋼，熱裂傾向較小，但在厚壁壓力容器的高稀釋率焊道（如根部焊道或靠近坡口邊緣的多層埋弧焊焊道）中也會(huì)出現(xiàn)熱裂紋。電渣焊時(shí)，若母材的含碳量偏高并含鎳時(shí)，電渣焊縫中可能會(huì)出現(xiàn)呈八字形分布的熱裂紋。強(qiáng)度等級(jí)為800～1176MPa

的中碳調(diào)質(zhì)鋼（如30CrMnSiA

鋼），焊接時(shí)熱裂的敏感性較大。⑷粗晶區(qū)脆化

熱影響區(qū)中被加熱至1100℃以上的粗晶區(qū)，當(dāng)焊接線能量過(guò)大時(shí)，粗晶區(qū)的晶粒將迅速長(zhǎng)大或出現(xiàn)魏氏組織而使韌性下降，出現(xiàn)脆化段。13

試述低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)的主要工藝措施。⑴預(yù)熱

預(yù)熱是防止裂紋的有效措施，并且還有助于改善接頭性能。但預(yù)熱會(huì)惡化勞動(dòng)條件，使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，過(guò)高的預(yù)熱溫度還會(huì)降低接頭韌性。因此，焊前是否需要預(yù)熱以及預(yù)熱溫度的確定應(yīng)根據(jù)鋼材的成分（碳當(dāng)量）、板厚、結(jié)構(gòu)形狀、剛度大小以及環(huán)境溫度等決定。⑵焊接線能量的選擇

含碳低的熱軋鋼（09Mn2、09MnNb

鋼等）以及含碳量偏下限的

16Mn

鋼焊接時(shí)，因?yàn)檫@些鋼的冷裂淬硬、脆化等傾向小，所以對(duì)焊接線能量沒(méi)有嚴(yán)格的限制。焊接含碳量偏高的16Mn

鋼時(shí)，為降低淬硬傾向，焊接V、Nb、Ti

如

15MnVN

鋼的焊接線能量應(yīng)控制在40～45kJ/cm

以下。對(duì)于碳及合金元素含量較高而屈服點(diǎn)為490MPa

的正火鋼（如18MnMoNb

鋼等），因淬硬傾向大，應(yīng)選擇較大的焊接線能量，但當(dāng)采用焊前預(yù)熱時(shí)，為了避免過(guò)熱傾向，可以適當(dāng)?shù)販p少線能量。

/

鋼號(hào)

CO焊焊絲SJ501

薄板：H08AHJ430開(kāi)

I鋼號(hào)

CO焊焊絲SJ501

薄板：H08AHJ430開(kāi)

I

形坡口對(duì)接HJ431使接頭中的氫擴(kuò)散逸出，防止延遲裂紋產(chǎn)生。對(duì)于厚壁容器、高剛性的焊接結(jié)構(gòu)以及一些在低溫、耐蝕條件下工作的構(gòu)件，焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)力的高溫回火，其目的是消除焊接殘余應(yīng)力，改善組織。焊后立即進(jìn)行高溫回火的焊件，無(wú)需再進(jìn)行后熱處理。14

低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)，如何正確地選用焊接材料？總的原則是根據(jù)等強(qiáng)度的要求，即熔敷金屬的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與母材在同一檔次來(lái)選用焊接材料，具體選用，見(jiàn)表7。表

7

低合金高強(qiáng)鋼焊接材料的選用強(qiáng)度級(jí)別手弧焊 埋弧焊 電渣焊（MPa）

焊條 焊劑 焊絲 焊劑 焊絲09Mn2 HJ430 H10MnSiH08A09Mn2Si 294 E43

HJ431 H08Mn2SiH08MnA09MnV SJ301 H08Mn2SiAH08Mn2SiH08MnA H08Mn2SiA中板開(kāi)坡口對(duì)接 YJ502-1HJ43116Mn YJ502-316MnCu 343 E50 H08MnA H08MnMoA YJ506-4SJ301 HJ36014MnNb H10Mn2厚板深坡口HJ350 H10Mn2H08MnMoA開(kāi)

I

形坡口對(duì)接15MnV

15MnV

HJ431中板開(kāi)坡口對(duì)接HJ430HJ431H10MnMo15MnVCu E50 H10Mn2 HJ360392 H08Mn2MoVAE55 H10MnSi

H08Mn2SiH08Mn2SiA16MnNb HJ250 厚板深坡口HJ350

H08MnMoASJ101SJ431 H10Mn2 H10MnMo H08Mn2Si15MnVN H08Mn2MoVA

H08Mn2SiAE55

HJ350

H08MnMoA

HJ43115MnVNCu 441E60

HJ250

H08Mn2MoA

HJ36015MnVTiReSJ10118MnMoNb HJ250

H08Mn2MoA

HJ431

H10Mn2MoAE6014MnMoV 490 HJ350H08Mn2MoVAHJ360H10Mn2MoVAH08Mn2SiMoAE7014MnMoVCu SJ101

H08Mn2NiMo H10Mn2NiMoA15

試述

16Mn鋼的焊接工藝。16Mn

鋼屬于碳錳鋼，碳當(dāng)量為0.345%～0.491%，屈服點(diǎn)等于343MPa（強(qiáng)度級(jí)別屬于343MPa

級(jí)）。16Mn

鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預(yù)熱。但由于16Mn

鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大，所以在低溫下（如冬季16Mn鋼的預(yù)熱溫度，見(jiàn)表8。16Mn

鋼手弧焊時(shí)應(yīng)選用E50

型焊條，如堿性焊條E5015、E5016，對(duì)于不重要的結(jié)構(gòu)，也可選用酸性焊條E5003、E5001。對(duì)厚度小、坡口窄的焊件，可選用E4315、E4316

焊條。表

8

焊接

16Mn

鋼的預(yù)熱溫度焊件厚度

（mm） 不同氣溫下的預(yù)熱溫度計(jì)（℃）16

以上 不低于－10℃不預(yù)熱，－10℃以下預(yù)熱100～150℃16～24 不低于－5℃不預(yù)熱，－5℃以下預(yù)熱100～150℃25～40 不低于

0℃不預(yù)熱，0℃以下預(yù)熱100～150℃40

以上 均預(yù)熱

100～150℃16Mn

鋼埋弧焊時(shí)

H08MnA

焊絲配合焊劑HJ431（開(kāi)

I

形坡口對(duì)接）或

H10Mn2

焊絲配合焊劑HJ431（中板開(kāi)坡口對(duì)接），當(dāng)需焊接厚板深坡口焊縫時(shí)，應(yīng)選用H08MnMoA焊絲配合焊劑

HJ431。16Mn

鋼是目前我國(guó)應(yīng)用最廣的低合金鋼，用于制造焊接結(jié)構(gòu)的16Mn

鋼均為

16MnR

和

16Mng

鋼。16

試述

18MnMoNb鋼的焊接工藝。18MnMoNb

鋼的屈服點(diǎn)等于490MPa（屬于

490MPa

級(jí)鋼），由于碳及合金鋼元素的含量都較高，所以淬火硬傾向及冷裂傾向均比16Mn

鋼大。焊接工藝要點(diǎn)：1）除電渣焊外，焊前對(duì)焊件應(yīng)采取預(yù)熱措施，預(yù)熱溫度控制在150～180℃。對(duì)于剛度較大的接頭，預(yù)熱溫度應(yīng)提高至

180～230℃。焊后或中斷焊接時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行250～350℃的后熱處理。2）焊接材料的選用，見(jiàn)表7。3）為保證接頭性能和質(zhì)量，應(yīng)適當(dāng)控制焊接線能量，如手弧焊時(shí)，焊接線能量應(yīng)控制在24kJ/cm

以下；埋弧焊時(shí)，焊接線能量應(yīng)控制在35kJ/cm

以下。但焊接線能量不能過(guò)小，否則焊接接頭易出現(xiàn)淬硬組織和降低韌性。同時(shí)，層間溫度應(yīng)控制在預(yù)熱溫度和300℃之間。4）焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理。電渣焊接頭熱處理的方式是900～980℃正火加630～670℃回火。手弧焊及埋弧焊接頭進(jìn)行消除焊接殘余應(yīng)力的高溫回火處理，回火溫度比一般鋼材回火溫度低30℃左右。17

試述低溫用鋼的焊接工藝。工作溫度等于或低于－20℃的低碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼稱為低溫用鋼，其牌號(hào)及成分，見(jiàn)表9。對(duì)低溫用鋼的主要要求是應(yīng)保證在使用溫度下具有足夠的塑性及抵抗脆性破壞的能力。

/

表

9

低溫容器用鋼的牌號(hào)及成分鋼 號(hào)16MnDR

C≤0.20

化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）Mn

Si

V1.20～1.60

0.20～0.60

Ti09MnTiCuREDR09Mn2VDR06MnNbDR

≤0.12≤0.12≤0.07

1.40～1.70

≤0.401.40～1.70

0.20～0.050.17～0.371.20～1.60

0.04～0.10

0.03～0.08鋼 號(hào)

Cu

化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）Nb

RE

S

≤

P16MnDR 0.035

0.0350.20～0.40

0.020.20～0.40

0.02～0.05

0.15(加入量)09Mn2VDR 0.035 0.03506MnNbDR 0.030 0.030低溫用鋼由于含碳量低,降低低溫韌性，要求采用小的焊接線能量，焊接電流不宜過(guò)大，宜用快速多道焊以減輕焊道過(guò)熱，并通過(guò)多層焊的重?zé)嶙饔眉?xì)化晶粒，多道焊時(shí)要控制層間溫度不得過(guò)高，如焊接06MnNbDR

低溫用鋼時(shí)，層間溫度不得大于300℃。焊接低溫用鋼的焊條，見(jiàn)表10。表

10

焊接低溫用鋼焊條焊

條

牌

號(hào) 焊條型號(hào) 主 要 用 途J506G

E5016G

焊接－40℃工作的

16MnDR

鋼J507GR E5015GW707

TW70-7Cu

焊接－70℃工作的

09Mn2V及

09MnTiCuRe

鋼E5515C1焊接－70℃工作的低溫鋼及E5515C1焊接－70℃工作的低溫鋼及2.5%Ni

鋼任何厚度

760～780任何厚度

740～780W907Ni E5515C2 焊接－90℃工作的

3.5%Ni鋼W107Ni TW10-7Cu 焊接－100℃工作的

06MnNb、06AINbCuN及

3.5%Ni

鋼低溫用鋼焊后可進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，以降低焊接結(jié)構(gòu)的脆斷傾向。18

試述珠光體耐熱鋼的焊接工藝。

Cr、Mo

珠光體+

15CrMo、12CrMoV、12Cr2MoWVTiB、14MnMov、18MnMoNb、13MnNiMoNb。由于珠光體耐熱鋼中含有一定量的Cr、Mo

和其它一些合金元素，所以熱影響區(qū)會(huì)產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，低溫焊接或焊接剛性較大的結(jié)構(gòu)時(shí)，易形成冷裂紋。因此在焊接時(shí)應(yīng)采取以下幾項(xiàng)工藝措施：⑴預(yù)熱

并保持為

80～150℃用氬弧焊打底和CO氣體保護(hù)焊時(shí)，可以降低預(yù)熱溫度或不預(yù)熱。⑵焊后緩冷

焊后應(yīng)立即用石棉布覆蓋焊縫及熱影響區(qū)，使其緩慢冷卻。⑶焊后熱處理

焊后應(yīng)立即進(jìn)行高溫回火，防止產(chǎn)生延遲裂紋、消除應(yīng)力和改善組織。焊后熱處理溫度應(yīng)避免在350～500℃溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行，因珠光體耐熱鋼在該溫度區(qū)間內(nèi)有強(qiáng)烈的加火脆性現(xiàn)象。幾種常用珠光體耐熱鋼的焊后熱處理溫度見(jiàn)表

11。表

11

珠光體耐熱鋼焊后熱處理溫度鋼 號(hào) 需熱處理厚度（mm） 焊后高溫回火溫度（℃）15CrMo ＞10 680～70012Cr1MoV ＞6 720～76020CrMo 任何厚度 720～76012Cr2MoWVB12Cr3MoVSiTiB

來(lái)源:數(shù)控機(jī)床網(wǎng)

時(shí)間:2007-10-31

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WCF60、62、HQ70A、B、15MnMoVN、15MnMoVNRE

0.30～0.60 0.40～0.80 V0.02～0.06

B0.0005～0.003

V+Nb0.05～0.10 V0.10～0.20N0.01～0.02 N0.02～0.03(加入)RE0.10～0.20(加 Nb0.02～0.07B0.0005～0.003低碳調(diào)質(zhì)鋼具有高的屈服點(diǎn)（490～980MPa）、良好的塑性、韌性、耐磨及耐腐

/

（mm） 100～150 150～200 150～200 200～250 200～250

GB6052—85

15。

數(shù)）（%）

15MnMoVNRE（QJ-70）

0.25%～0.5%），并加入適量的合金元素（Mn

40CrMnSiMoVA、35CrMoA、35CrMoVA、34CrNi13MoA、40CrNiMoA

/

HTJ-2（低氫型）H08CrMoA HTJ-3（低氫型）H08CrMoA

HTG-1（低氫型）HGH30 HTG-2（低氫型）HGH41

HTB-3（低氫型）H1Cr19Ni11Si14A1Ti

/

16MnCu、09MnCuPTi、08MnPRE、10MnPNbRE

0.25%以下，因而

17。埋弧焊時(shí)，采用

H08MnA、H10Mn2

10MnPNbRE、08MnP、09MnCuPTi

0.02%～0.03%，而一般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過(guò)