IWE材料復(fù)習(xí)資料

1、立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書為本碳鋼碳錳鋼耐候鋼細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼低溫韌性鋼熱強(qiáng)鋼高合金鋼鑄鋼鑄鐵正火熱軋調(diào)質(zhì)奧氏體鐵素體馬氏體雙相鑄鋼鑄鐵持點及應(yīng)用廣泛應(yīng)用于民用建筑、地 下工程、橋梁工程、水利 工程、車輛制造和機(jī)器制 造?？諝庵泻刑厥獾幕瘜W(xué) 物質(zhì)，結(jié)構(gòu)長期與水接 觸，永久性暴露于潮濕環(huán) 境中，以及用于海水環(huán)境 下。主要是用于受較高載荷的焊接構(gòu)件，如橋梁、閘門、容器、水罐、吊車以及 用于低溫情況下。低溫用鋼主要用于制造 生產(chǎn)、運輸及儲存液化氣 體的設(shè)備，在低溫條件下 工作的容器、管道和結(jié)構(gòu) 等。這些裝備最重要的性 能要求是抗低溫脆性破 壞,保證在使用溫度下具 有足夠的低溫韌性。熱強(qiáng)鋼用于常規(guī)熱電站

2、、 核能動力裝置、石油精 制、力口氫裂化設(shè)備、合成 化工容器、宇航裝置以及 其它高溫加工設(shè)備。高溫抗氧化不起皮鋼（9001100 C ）：熱交換器、煙囪、爐子合金元素：C<0.2%、Cr30%、AI1.5%、Si2.5%、Ni36%熱強(qiáng)鋼（600800 C ）:鍋爐、汽輪機(jī)、核能容器，奧氏體組織合金元素：C<0.2%、Cr20%、Ni12 36%、V、N、Nb低溫韌性鋼（-196 C以下）低溫容器，奧氏體組織合金元素：C < 0.1%、Ni16%、Mn6%、Cr20%、Mo、Ti、Nb鑄鐵具有成本低，鑄造 性、減震性、耐磨性與切 削加工性能優(yōu)良等很多 優(yōu)點，而且熔化設(shè)備簡 單

3、，所以在機(jī)械制造業(yè)中 獲得非常廣泛的應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)典型鋼種EN 10025-2S235JR、S235J0 S235J2、S275JR、S275J0 S275J2、S355JR、S355J0 S355J2、S355K2、 S450J0EN 10025-5S355J0WEN10025-3S355 NS355 NLEN10025-4S355 MS355 MLEN10025-6S460QS460QLS460QL1含Ni的低溫用鋼，按EN10028-4X8Ni9碳鋼系列(EN10028-2 P235GH,P265GH,P295GH ;EN10028-3P275NH, P355NH )低合金鋼系列(EN100

4、28-210Mn6,15Mo3，13CrMo44,10CrMo910 ; EN10028-3 P460NH)高合金 系列(X8CrNiMoNb16 16， X8CrNiNb1613，X8CrNiMoN1713 )EN 10088標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼，不銹鋼中Cr含量最低為10.5%，C含量最高為1.2%。在壓力容器用鋼標(biāo) 準(zhǔn)中不銹鋼是其中的第七部分，即EN10028-7。奧氏體：X5CrNi18-9鐵素體：X6Cr13馬氏體：X5CrNi13-4雙相：X2CrNiMoN22 5 3DIN1681GS-38，GS-45 禾廿 GS-52球墨鑄鐵EN-GJS-350-22-LT脫碳退火的可鍛鑄鐵（GTW）E

5、N-GJMW-350-4非脫碳退火的可鍛鑄鐵（GTS） EN-GJMB-300-6強(qiáng)化機(jī)理固溶強(qiáng)化：C、Mn含有一定數(shù)量的合金元 素的鋼材，如添加P、Cu、 Cr、Ni、Mo、到鋼材 中在溫度條件下通過在 母材金屬上形成自保護(hù) 的氧化膜可以增強(qiáng)其抗 大氣腐蝕性。熱處理強(qiáng)化：正火高溫控扎細(xì)晶強(qiáng)化（加入合金元素如 Nb、Ti、V）熱處理強(qiáng)化：調(diào)質(zhì)固溶強(qiáng)化和晶粒細(xì)化（加 入Ni、Mn固溶強(qiáng)化；加 入 V、Al、Nb、Ti 形成 穩(wěn)定的氮化物，達(dá)到細(xì)化 晶粒。）增加鋼材中的鎳含量 提高鋼材的純凈度（降低 含C量和嚴(yán)格限制S、 P 的含量）熱處理方法（通過正火 ， 正火加回火或調(diào)質(zhì)處理 細(xì)化晶粒、均化組

6、織）在熱強(qiáng)鋼中加入 Mo、 Mn、W、Cr等元素實現(xiàn) 固溶強(qiáng)化。加入V、Ti、Nb等元素， 形成（V4C3、TiC、NbC） 高溫時穩(wěn)定且不易聚集 長大的碳化物相，實現(xiàn)彌 散強(qiáng)化。嚴(yán)格限制雜質(zhì)元素，選用 優(yōu)質(zhì)鋼和特殊優(yōu)質(zhì)鋼實 現(xiàn)凈化晶界，同時還應(yīng)加 入B、Zr等微量元素減少 晶界缺陷，提高晶界強(qiáng) 度。固熔、細(xì)晶焊接性普通結(jié)構(gòu)鋼熔化焊時的 焊接性主要受它的淬硬 傾向、脆斷傾向、時效傾 向以及它的偏析性能等 因素的影響。這些影響都 是由鋼的化學(xué)成分所確 定，尤其是由鋼中的含碳 量、含氮量、含硫量和含 磷量所確定。含碳量不大 于0.22%的結(jié)構(gòu)鋼是可 焊接鋼種，并且可在不予如果使用無抗大氣腐蝕 的填

7、充金屬則應(yīng)該確保 焊縫本身是耐候的。 在焊接之前，應(yīng)該將已形 成的表面層清除至接頭 邊緣10mm到20mm的距 離。焊接鋼材級別S355J0WP 和S355J2WP采用的磷 含量很高時，應(yīng)該采用特 殊的預(yù)防措施。冷裂傾向：正火細(xì)晶粒結(jié) 構(gòu)鋼中含有較多合金元 素，因而這類鋼的淬硬傾 向有所增加，隨著鋼的碳 當(dāng)量和板厚的增加，其淬 硬及冷裂傾向隨著之增 大，需要采取控制焊接線 能量、降低含氫量、預(yù)熱 和及時后熱等措施，以防 止冷裂紋的產(chǎn)生。HAZ區(qū)脆化：在HAZ的少量珠光體鋼對于不同 的焊接方法，在不同的焊 接條件下均可以無困難 地進(jìn)行焊接。其特殊的優(yōu) 點在于：這種鋼在惡劣的 焊接條件下也不要求予

8、 熱或焊后熱處理。HAZ韌性下降：焊接時 熱輸入過大，粗晶區(qū)將因 晶粒嚴(yán)重長大或出現(xiàn)魏 氏組織而降低韌性。熱輸冷裂紋：這類鋼是在低碳 的基礎(chǔ)上加入提高滲透 性的合金元素獲得低碳 馬氏體和上貝氏體的混 合組織，淬透傾向相當(dāng) 大，冷裂傾向比較大，焊 接時，控制馬氏體開始轉(zhuǎn) 變溫度，較小的冷卻速 度，使得形成馬氏體能自 回火，則冷裂是可以避免 的。低溫用鋼具有良好的焊 接性，焊接關(guān)鍵是保證焊 縫和粗晶區(qū)的低溫韌性。低溫時，由于鋼材隨溫度 降低，材料變脆，對缺陷 和應(yīng)力集中的敏感性較 大，易造成產(chǎn)品的低溫脆 性破壞；低溫用Ni鋼具 有回火脆性傾向。冷裂紋傾向：熱強(qiáng)鋼按其 合金含量具有不同程度 的淬硬傾

9、向，它取決于碳 和合金成分及含量。其主 要合金元素Cr和Mo都 顯著提高鋼的淬硬性，存 在冷裂紋傾向。熱裂紋傾向：熱裂紋傾向 不大，要選擇合適的熱輸 入量，收弧時注意填滿弧 坑，就不易產(chǎn)生熱裂紋。1）對焊接熱裂紋敏感， 易產(chǎn)生弧坑裂紋、液化裂 紋。因奧氏體不銹鋼具有 低的熱導(dǎo)率、高電阻率、 高線膨脹系數(shù)，焊接時容 易產(chǎn)生拉應(yīng)力。另外奧氏 體焊縫產(chǎn)生方向性很強(qiáng) 的柱狀晶，促使有害雜質(zhì) 的偏析，易形成晶間液態(tài) 薄膜。2）易出現(xiàn)晶間腐蝕，主要是焊接接頭的脆化 問題（1、晶粒粗大焊 接熱影響區(qū)在900 C以上 溫度加熱時有晶粒長大 的傾向，鉻含量愈高，晶 粒長大傾向越嚴(yán)重。2、 475 C脆性 Cr含

10、量高 于17 %的高鉻鋼在 450 "C525 "C加熱會產(chǎn) 生475C脆化。3、b相 的形成 Cr含量高于主要是易產(chǎn)生冷裂紋：含 碳量較高的馬氏體不銹 鋼，空冷條件下淬硬傾向 很大。焊縫及焊接熱影響 區(qū)的組織通常為硬而脆 的高碳馬氏體，含碳量越 高，硬脆傾向越大。接頭 拘束度較大或氫含量較 高時，易產(chǎn)生冷裂紋。主要是獲得合理的相比 例及防止脆化相的析出 雙相不銹鋼有良好的焊 接性，它既不象鐵素體不 銹鋼因晶粒嚴(yán)重粗化而 使接頭脆化、塑韌性大幅 降低，也不像奧氏體不銹 鋼對焊接熱裂紋比較敏 感。雙相不銹鋼焊接冷裂紋 及熱裂紋的敏感性都比GS-38，GS-45 和 GS-5：

11、都具有良好的焊接適應(yīng)性。而GS-38焊接時不必 予熱，GS-45和GS-52則 要予熱。GS-60只有采取 特殊的措施時，才可焊 接。2熱的情況下施焊。隨著產(chǎn)品厚度和強(qiáng)度等 級的增加，可能產(chǎn)生冷裂 紋。當(dāng)碳含量 0.35%的非合 金鋼和硼合金鋼焊接時 需要預(yù)熱，預(yù)熱溫度 150250 C,填充材料按ISO2560 和 ISO14341 選 擇，焊后緩冷，在250 C 時退火減小擴(kuò)散氫的含 量。對碳含量在 0.5%時的非 合金鋼和合金鋼在相對 困難的條件下可用熔化 焊，焊前預(yù)熱溫度大約 250350 C，填充材料一般按 EN 757 和 EN 758選擇，或?qū)釓?qiáng)鋼按EN1599 和 EN120

12、70 和 EN12071，焊后要求緩冷，冷至100 C時才可進(jìn) 行熱處理如減小擴(kuò)散氫 退火或回火。對高質(zhì)量的接頭須焊過 渡層，然后回火，再進(jìn)行 焊接。粗晶區(qū)，咼溫停留時間 長，V.、Nb 禾口（ C、N ） 形成的碳氮化合物的析 出相溶解到相中，抑制奧 氏體長大，細(xì)化組織的作 用被大大削弱，粗晶區(qū)出 現(xiàn)粗大晶粒及上貝氏體， M-A組元，再加上粗晶 區(qū)對碳、氮固溶度的增 加，導(dǎo)致韌性的降低和時 效敏感性增大。采用小線 能量焊接或在鋼中加微 量鈦，有利于改善正火鋼 粗晶區(qū)韌性。入過小，由于粗晶區(qū)組織 中馬氏體比例增大而降 低韌性，氫致延遲裂紋的傾向：焊 接熱機(jī)械軋制的細(xì)晶粒 結(jié)構(gòu)鋼時，當(dāng)冷卻速度過

13、 快，由于粗晶區(qū)組織中馬 氏體比例增大而降低韌 性，會增加氫致延遲裂紋 的傾向，常用預(yù)熱和選擇 合適的填充材料來預(yù)防再熱裂紋：低碳調(diào)質(zhì)鋼中 加入了 Cr、Mo、Cu、V、 Ti、Nb、B等合金元素而 增加淬透性，這些元素屬 于能引起再熱裂紋的元 素，其中V的影響最大， Mo次之。HAZ區(qū)的脆化：焊接時 若線能量過大，高溫停留 時間長而引起奧氏體晶 粒粗大，形成上貝氏體，M-A組元而引起HAZ區(qū) 的脆化。HAZ區(qū)的軟化：在HAZ 區(qū)受熱未完全奧氏體化 的區(qū)域，即受熱時最高溫 度低于Ac1，而高于鋼調(diào) 質(zhì)處理時回火溫度的那 個區(qū)域有軟化的傾向，線 能量越小，軟化程度越 小。再熱裂紋傾向：再熱裂紋產(chǎn)

14、生主要取決于鋼的碳 化物形成元素的特征及 含量。易產(chǎn)生于熱影響區(qū) 的粗晶段，與焊接熱規(guī)范 及由此引起的焊接應(yīng)力 有關(guān)?？赡茉谌齻€部位出現(xiàn)，即 焊縫晶間腐蝕、過熱區(qū)“刀蝕”、熱影響區(qū)晶間 腐蝕是碳化鉻（Cr23C6） 在晶界析出造成的（貧鉻理論），在敏化溫度區(qū) 450850 C長時間停留， 會促使Cr23C6在晶界析 出，降低耐蝕性。3）析出脆性。相， 在奧氏體中存在鐵素體 時，焊縫在650C850C 停留時間過長，有可能析 出一種脆硬的金屬間化 合物，降低塑性、韌性和 抗晶間腐蝕性能。21%的鐵素體不銹鋼，在600 C800 C長時間加 熱會形成硬而脆的金屬間化合物b相。4、高溫 脆性加熱到9

15、50 C以 上急冷至室溫產(chǎn)生晶間 腐蝕，經(jīng)750 C850 C 熱處理，可恢復(fù)其塑性。：較小，因此焊前不需要預(yù) 熱，焊后不需要熱處理。 為獲得合理的相比例及 防止脆化相的析出。焊接方法111、135、141、12填充材料ISO2560ISO636/14175ISO14341ISO14171/14174屈服強(qiáng)度的小于500Mpa： ISO2560ISO636/14175ISO14341ISO14171/14174屈服強(qiáng)度的大于500Mpa：ISO18275、EN12534、ISO18276含鎳低合金鋼焊接時，所 選焊接填充材料含鎳量 應(yīng)與母材相同或高于母 材，高鎳鋼如9%Ni鋼最 好采用Ni基、

16、Fe-Ni基或 Ni-Cr奧氏體不銹鋼焊接 材料。焊材：焊條電弧焊EN1599 E CrMo2 B(E6015-B3,熱 407)。ISO 3581不銹鋼和耐熱鋼焊條電弧焊用焊條例：ISO3581-A ( EN1600) E 19 12 2 R 3 4ISO14343不銹鋼和耐熱鋼電弧焊用焊絲、焊棒例：ISO14343-A ( EN12072) G 20 10 3ISO14343-A ( EN12072) S 20 10 3ISO14343-A ( EN12072) W 20 10 3ISO17633不銹鋼和耐熱鋼金屬電弧焊帶或不帶氣體保護(hù)用藥芯焊絲例：ISO 17633-A ( EN1207

17、3) T 19 12 3L R M 3ISO1071焊接過程控制預(yù)熱及層間溫度低合金低溫鋼碳含量較低，淬硬性和冷裂傾向小，常溫下焊接可不預(yù) 熱，當(dāng)厚度25mm時， 預(yù)熱100-150 C，層間溫 度應(yīng)與預(yù)熱溫度相同。對于 12Ni19、X8Ni9 鋼多層焊的層間溫度控制 應(yīng)小于100 C，否則焊接 熱影響區(qū)會形成粗晶組 織。9%Ni鋼由于C、S、P含壁厚大于6mm，焊前預(yù)熱 200 - 250C焊后熱處理700 - 740 C外徑小于 50壁厚小于8mm，可不進(jìn)行熱處理不需予熱控制層間溫度，Max200 C,最好 100 C4）快速冷卻，盡量減少 在450 "C850 C的停留 時間

18、工藝上，采用低線能量（小電流、快速焊）操作上，采用窄焊道、多 道焊、不擺動技術(shù)，注意 填滿弧坑。正確選用焊接材料，選用 低含碳量和含穩(wěn)定化元1）鐵素體不銹鋼室溫韌 性差，因此要預(yù)熱焊接；2）采用較小的熱輸入量 焊接，即采用小直徑焊 條，低焊接電流，窄焊道 技術(shù)，多層多道，控制層 間溫度；3）焊后熱處理要嚴(yán)格控 制，熱處理目的是細(xì)化晶 粒、消除晶間腐蝕，防止 產(chǎn)生b相和475 C脆性。為了避免裂紋及改善焊 接接頭力學(xué)性能，馬氏體 不銹鋼焊接時應(yīng)采取預(yù) 熱、后熱和焊后立即高溫 回火等措施。應(yīng)選擇合理的焊接熱輸 入并嚴(yán)格控制層間溫度。用同類填充材料焊接焊）預(yù)熱600 C 用異類填充材料焊接 焊）（熱（冷量控制很嚴(yán)，產(chǎn)生冷裂紋 傾向不大，其熱影響區(qū)是 淬火組織；有可能產(chǎn)生液