金屬材料焊接 復(fù)習(xí)題及答案

一、名詞解釋工藝焊接性:在一定工藝焊接條件下，能否獲得優(yōu)質(zhì)、無缺陷的焊接接頭的能力。碳當(dāng)量：把鋼中包括碳在內(nèi)的合金元素對淬硬、冷裂及脆化等的影響折合成碳的相當(dāng)含量。晶間腐蝕：是起源于金屬表面沿金屬晶界發(fā)生的有選擇的深入金屬內(nèi)部的腐蝕。高溫脆性：指鋼在變形溫度為0.4~0.6Tm焊接性：金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性和使用的可靠性。半熱焊：正焊前將鑄件整體或局部預(yù)熱到300℃～400℃,在焊補過程中保持這一溫度,并在焊后采取緩冷措施的工藝方法稱為熱焊。σ相脆性：指不論母材還是焊縫，在ω（Cr）>21%,并且在520~820℃之間長期加熱形成的硬而脆的鐵鉻金屬間化合物。調(diào)質(zhì)鋼：含碳量在0.3-0.6%的中碳鋼。刀狀腐蝕：簡稱刀蝕，它是焊接接頭中特有的一種晶間腐蝕，只發(fā)生在含有Ti、Nb等穩(wěn)定化元素的奧氏體不銹鋼焊接接頭中。腐蝕部位沿熔合線發(fā)展，處于HAZ的過熱區(qū)，由于區(qū)域很窄，形狀有如刀削缺口，故稱為刀狀腐蝕。使用焊接性：焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件中所規(guī)定的使用性能的程度。不銹鋼:指主加元素鉻的質(zhì)量分數(shù)ω（Cr）>12%的鋼。奧氏體不銹鋼：是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni8%~10%、C約0.1%時，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。沉淀硬化不銹鋼：在不銹鋼中單獨或復(fù)合添加硬化元素，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚慝@得高強度、高韌性并具有良好耐蝕性的一類不銹鋼。固溶處理：指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。475℃脆性：鐵素體鋼在ω（Cr）≥15.5%，并在溫度400~500℃長期加熱后，常常出現(xiàn)強度升高而韌性下降的現(xiàn)象。耐熱鋼：在高溫下具有較高的強度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼。它包括抗氧化鋼（或稱高溫不起皮鋼）和熱強鋼兩類。應(yīng)力腐蝕開裂：在拉伸應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)的共同作用下產(chǎn)生的斷裂。熱裂紋：是指焊接過程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)間產(chǎn)生的焊接裂紋。冷裂紋：指的是焊接接頭冷卻到較低溫度時產(chǎn)生的焊接裂紋。熱焊：正焊前將鑄件整體或局部預(yù)熱到600℃～700℃,在焊補過程中保持這一溫度,并在焊后采取緩冷措施的工藝方法稱為熱焊。高強度鋼：屈服點σs≥295MPa熱影響區(qū)：在焊接熱循環(huán)作用下，焊縫兩側(cè)處于固態(tài)的母材發(fā)生明顯的組織和性能變化的區(qū)域，稱為焊接熱影響區(qū)。二、填空1．焊接性是金屬材料的一種工藝性能，除了受材料本身性質(zhì)影響外，還受到工藝條件、（結(jié)構(gòu)條件）和（使用條件）的影響。2．中、高碳鋼焊后若（冷卻）速度較快，則可能在焊縫和熱影響區(qū)形成（馬氏體）組織，導(dǎo)致裂紋傾向增大。3.一根45鋼，Φ75mm機軸，采用焊接方法連接，焊接接頭處就、開坡口，預(yù)熱溫度為（200℃），采用（E5015）焊條。4.熱軋及正火鋼隨著合金元素的增加，焊接的問題主要來至于兩方面，即：（熱影響區(qū)的脆化）與（冷裂紋）。5.焊接低溫鋼時所選用的焊接材料必須使焊縫金屬具有與母材相近的（低溫韌性）和（線膨脹系數(shù)）。6.耐海水的腐蝕用鋼的合金系統(tǒng)以（Cu、P）為主，在選擇焊接材料時必須在（耐腐蝕性）方面與母材相匹配。7.奧氏體不銹鋼焊接時，若接頭中鐵素體含量高，則可能出現(xiàn)（(475℃脆化）或（σ相脆化）。8.耐熱鋼焊接接頭的性能除了需要滿足（常溫力學(xué)性能）外，最重要的時必須具有足夠的（高溫性能）。9.當(dāng)兩種不同的金屬通過焊接形成連續(xù)的焊接接頭時，接頭部位實質(zhì)上是（成分）和（組織）變化的過渡區(qū)。10.灰鑄鐵焊接時的主要問題，一方面是接頭易出現(xiàn)（白口及淬硬組織），另一方面是接頭易出現(xiàn)（裂紋）。11.優(yōu)質(zhì)的焊接接頭中不允許存在（超過質(zhì)量標準規(guī)定的缺陷），同時具有（預(yù)期的使用性能）。12.焊接性實驗包括以下內(nèi)容：焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力，抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力，（抗脆性轉(zhuǎn)變的能力)和(使用性能）。13.用埋弧焊焊接低碳鋼時一般選用（H08A）焊絲與熔煉焊劑（HJ430焊劑）配合。14.低合金鋼合金元素的質(zhì)量分數(shù)一般不超過（5%），加入合金元素的目的，是為保證足夠高的力學(xué)性能或滿足（結(jié)構(gòu)工作條件提出的特殊要求）。15.低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼是通過（調(diào)質(zhì)）獲得強化效果的，因此在熱影響內(nèi)除了脆化問題外還有（軟化）問題。16.不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕、（表面腐蝕）和（應(yīng)力腐蝕）五種。17.常用的焊接性實驗方法有斜Y形坡口焊接裂紋實驗、（插銷試驗）和（可調(diào)拘束裂紋試驗）。18.馬氏體不銹鋼主要特點之一是高溫加熱空冷后既有（淬硬）傾向，因此防止（冷裂紋）是最主要的問題。19.中合金耐熱鋼的焊接材料選擇方案有兩種，一是選用（高鉻鎳奧氏體）焊接材料，二是選用（選擇與母材化學(xué)成相近的）焊接材料。20.在大多數(shù)情況下，中碳鋼焊接需要（預(yù)熱）并（控制層間溫度不低于預(yù)熱溫度），以提高焊接接頭的塑性。21.碳當(dāng)量值也高，鋼的（淬硬傾向）就也大，鋼的（冷裂敏感性）也就也大，（焊接性）性越差。22.氮能提高碳當(dāng)量的（）但它能降低（）和（），并能大大提高鋼的（）性。23.熱軋及正火鋼過熱區(qū)溫度很高，接近于（熔點），因此發(fā)生了奧氏體晶粒（的顯著長大）和一些（難熔質(zhì)點）溶入等過程。24.焊接中采用加熱減應(yīng)法，“減應(yīng)區(qū)”一般是阻礙（焊縫收縮）和（焊縫膨脹）的部位。25.為了保證奧氏體不銹鋼焊接質(zhì)量，焊前應(yīng)將（坡口）及其兩側(cè)（20mm~30mm）范圍的焊件表面（清理干凈）。26.低、中合金耐熱鋼的熱切割邊沿應(yīng)作（機械加工）并用磁粉探傷檢查是否存在（表面裂紋）。27.低合金耐熱鋼焊接時的主要特點是，在選擇焊接材料時除了要滿足（焊縫金屬的強度）外，必須在（塑性韌性等力學(xué)性能）方面與（母材）相匹配。28.在焊接調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼材時必須注意（預(yù)熱）、層間溫度和（焊后熱處理）的溫度，一定要控制在比（母材淬火后）的回火溫度低（50度）。29.防止冷裂紋所需要的最低預(yù)熱溫度（經(jīng)驗公式）TO=(1440PC-392），公式中的PC指的意義是（焊接冷裂紋敏感指數(shù)）。三、簡答題1.何謂金屬材料的焊接性？影響金屬材料焊接性的因素有哪些？一般通過什么方法來分析金屬材料的焊接性？答：eq\o\ac(○,1)在一定焊接工藝條件下，能否獲得優(yōu)質(zhì)、無缺陷的焊接接頭的能力。eq\o\ac(○,2)材料因素、工藝因素、結(jié)構(gòu)因素、使用條件。eq\o\ac(○,3)碳當(dāng)量法、焊接冷裂紋敏感指數(shù)2.低碳鋼焊接時，選擇焊接方法的原則是什么？在低溫條件下焊接時的工藝要點是什么？答：所有的焊接方法均適用，但優(yōu)先選用一些高質(zhì)量和高效率的焊接方法和工藝。低溫時其工藝要點，有預(yù)熱、保持層間溫度、采用低氫型焊條、定位焊時應(yīng)大電流和慢速度、增加焊縫截面和長度、不要中斷焊接、不在坡口外的母材上引弧、弧坑填滿、預(yù)熱溫度視情況查表而定。3.簡述焊接1Cr18Ni9等不銹鋼防止晶間腐蝕的措施。答：eq\o\ac(○,1)調(diào)整焊縫的化學(xué)成份，加入穩(wěn)定化元素減少形成碳化鉻的可能性，如加入鈦或鈮等。eq\o\ac(○,2)減少焊縫中的含碳量，可以減少和避免形成鉻的碳化物，從而降低形成晶界腐蝕的傾向，含碳量在0.04%以下，稱為"超低碳"不銹鋼，就可以避免鉻的碳化物生成。eq\o\ac(○,3)工藝措施，控制在危險溫度區(qū)的停留時間，防止過熱，快焊快冷，使碳來不及析出。4.試分析低合金耐熱鋼的焊接工藝要點答：1）焊接方法：采用熔焊方法2）焊前準備：切割下料時邊緣開裂3）焊接材料的選擇：與母材一致4）預(yù)熱和焊后熱處理。5.試分析灰鑄鐵冷焊時焊接接頭易發(fā)生冷裂紋的原因及防止措施冷裂紋的原因：1）奧氏體晶粒長大；2）白口鐵的收縮率大；3）易產(chǎn)生滲碳體及馬氏體等等防止措施：預(yù)熱，大徑直焊條，大電流，保溫，焊后熱處理。6.為什么熱影響區(qū)的最高硬度可以說明金屬材料的冷裂紋敏感區(qū)？答：因為它不僅反映了鋼種化學(xué)成分的影響，而且反映了金屬組織的作用。7.對耐熱鋼焊接接頭性能有哪些基本要求？答：eq\o\ac(○,1)接頭的等強性；eq\o\ac(○,2)接頭的熱穩(wěn)定性；eq\o\ac(○,3)接頭的抗脆斷性；eq\o\ac(○,4)接頭的物理均一性。8.簡述焊接1Cr18Ni12Mo2Ti鋼防止刀狀腐蝕的措施。答：eq\o\ac(○,1).降低母材的含碳量eq\o\ac(○,2).采用合理的焊接工藝，小的熱輸入9.中碳鋼焊接時，選擇焊接材料的原則是什么？焊接工藝要點是什么？答：采用低氫型焊接材料、注意強度匹配原則、不允許預(yù)熱的選CrNi不銹鋼焊條、熱處理前焊接時應(yīng)使化學(xué)成分匹配、熱處理后焊接時選低氫型焊條；工藝要點：eq\o\ac(○,1)要預(yù)熱，控制層間溫度，要緩慢冷卻，控制M含量，eq\o\ac(○,2)焊后要進行消除應(yīng)力退火、要后熱，去氫處理。10.低溫鋼指的是哪類鋼材？按顯微組織可將其分為哪幾種類型？焊接含Ni較高的低溫鋼時要注意哪些問題？答：低溫鋼是指工作在-10~-196℃溫度的鋼。按顯微組織分為鐵素體型、低碳馬氏體型和奧氏體型。注意的問題：eq\o\ac(○,1)焊接材料必須使焊縫金屬具有與母材相近的低溫韌性和線性膨脹系數(shù)；eq\o\ac(○,2)防止磁偏吹現(xiàn)象；eq\o\ac(○,3)防止熱裂紋。11.焊接奧氏體不銹鋼時產(chǎn)生熱裂紋的原因是什么？應(yīng)采取哪些措施來防止熱裂紋的產(chǎn)生？答：奧氏體不銹鋼焊接時具有較大的熱裂紋敏感性。防止措施eq\o\ac(○,1)嚴格控制焊縫金屬中有害雜質(zhì)元素的含量；eq\o\ac(○,2)調(diào)整焊縫的化學(xué)成分；eq\o\ac(○,3)盡量減少熔池過熱，以防止形成粗大的柱狀晶。12.灰鑄鐵焊接時，采用電弧熱焊工藝的優(yōu)點是什么？大體工藝過程是怎么樣的？優(yōu)點：電弧熱焊可有效減小焊接接頭的溫差，改善接頭應(yīng)力狀態(tài)，有效防止冷裂紋的產(chǎn)生；焊接接頭石墨化充分，可防止白口及淬硬組織產(chǎn)生。工藝過程：eq\o\ac(○,1)預(yù)熱eq\o\ac(○,2)焊前清理eq\o\ac(○,3)造型eq\o\ac(○,4)焊接eq\o\ac(○,5)焊后緩冷13.分析奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的原因，并說出其防止措施。原因：eq\o\ac(○,1)拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用；eq\o\ac(○,2)接頭中焊接殘余應(yīng)力較大，加大腐蝕介質(zhì)的作用。措施：合理設(shè)計焊接接頭；消除或降低焊接接頭的殘余應(yīng)力；正確選用材料。14.簡述低合金耐熱鋼的焊接性，并分析其焊接工藝要點。焊接性：主要問題是焊縫及熱影響區(qū)淬硬性與冷裂紋敏感性。eq\o\ac(○,1)熱影響區(qū)的軟化問題eq\o\ac(○,2)接頭再熱裂紋eq\o\ac(○,3)明顯的回火脆性。工藝要點：eq\o\ac(○,1)焊接方法eq\o\ac(○,2)焊前準備eq\o\ac(○,3)焊接材料的選擇eq\o\ac(○,4)預(yù)熱和焊后熱處理15.中碳調(diào)質(zhì)鋼可歸納為哪幾類型？試作中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接性要點分析。eq\o\ac(○,1)Cr鋼eq\o\ac(○,2)Cr-Mo鋼eq\o\ac(○,3)Cr-Mn-Si鋼eq\o\ac(○,4)Cr-Ni-Mo鋼eq\o\ac(○,5)超高強度鋼。要點：eq\o\ac(○,1)焊縫中的結(jié)晶裂紋eq\o\ac(○,2)冷裂紋eq\o\ac(○,3)過熱區(qū)的軟化eq\o\ac(○,4)焊接熱影響區(qū)的軟化16.高碳鋼焊接主要應(yīng)用于哪些范圍？焊接時應(yīng)注意哪些問題？答：大多數(shù)用于焊接修復(fù)。注意：eq\o\ac(○,1)焊接方法主要是焊條電弧焊；eq\o\ac(○,2)焊接材料通常不用高碳鋼；eq\o\ac(○,3)應(yīng)該先退火再焊接；eq\o\ac(○,4)焊前預(yù)熱；eq\o\ac(○,5)采取與中碳鋼相同的工藝措施；eq\o\ac(○,6)焊后保溫，消除應(yīng)力處理；eq\o\ac(○,7)減少內(nèi)應(yīng)力。17.在什么情況下低碳鋼的焊接性會變差？在低溫條件下對低碳鋼施焊時的焊接工藝要點是什么？答：母材不合格，雜質(zhì)多；低碳鋼冶煉方法舊，含氮高；低碳沸騰鋼；焊接方法不當(dāng)。工藝要點：①預(yù)熱并保持層間溫度；②采用低氫焊接材料；③定位焊加大電流減緩速度；④注意引弧和滅弧細節(jié)；⑤改善施工條件。18.試述中碳調(diào)質(zhì)鋼分別在調(diào)質(zhì)狀態(tài)和退火狀態(tài)焊接時的焊接工藝要點。調(diào)質(zhì)狀態(tài)焊接工藝要點：正確選定預(yù)熱溫度，焊接后及時進行回火處理；注意層間溫度和焊接后熱處理溫度；采用熱量集中、能量密度大的焊接方法；焊接熱輸入要??；正確選用焊材。退火狀態(tài)焊接工藝要點：①常用的焊接方法都可采用；②正確選用焊接材料；③正確選擇焊接工藝參數(shù)。19.試述焊接奧氏體不銹鋼時防止焊接接頭產(chǎn)生晶間腐蝕的措施。①冶金措施：雙相組織；穩(wěn)定化元素；超低碳。②工藝措施：合適的焊接方法；參數(shù)；操作；快速冷卻；固溶處理或穩(wěn)定化處理。四、判斷題1.用于焊接結(jié)構(gòu)的材料品種現(xiàn)在有很大的發(fā)展，其中也包括非金屬材料（√）2.不同的金屬對焊接工藝的適應(yīng)性不同，這種適應(yīng)性即指焊接性（√）3.斜Y形坡口焊接裂紋實驗主要用于評價低碳鋼和中碳鋼焊縫的冷裂紋敏感性（×）4.低碳鋼通常情況下不會應(yīng)為焊接而引起嚴重硬化