第1章 金屬焊接性及其試驗方法.

1、第1 章 金屬焊接性及試驗方法1.1 金屬焊接性概述知識目標： 理解金屬焊接性的概念、內(nèi)容以及影響金屬焊接性的因素。能力目標： 能夠初步掌握金屬焊接性的分析方法。1.1 金屬焊接性概述1.1.1 金屬焊接性概念 材料對焊接加工工藝的適應(yīng)性，是指材料在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度和該焊接接頭能否在使用條件下可靠運行的一種特性。金屬焊接性的概念具有相對性 通過比較用氧乙炔氣焊和交流氬弧焊焊接鋁合金時的焊接性可以得出下面的結(jié)論：同種材料在不同的焊接工藝下焊接性可以表現(xiàn)出很大差異1.1.2 金屬焊接性內(nèi)容工藝焊接性 使用焊接性（1）工藝焊接性定義：在一定的焊接工藝條件下，能否獲得

2、優(yōu)質(zhì)致密、無缺陷的焊接接頭的能力。 熱焊接性分類 冶金焊接性在焊接熱過程中，對焊接熱影響區(qū)的組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度冶金反應(yīng)對焊接性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度（2）使用焊接性定義：焊接接頭或整體焊接結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)要 求條件所規(guī)定的各種使用性能的程度。包括：力學(xué)性能 低溫性能 抗脆斷性能 疲勞強度 耐磨性等1.1.3影響金屬焊接性的因素材料因素設(shè)計因素工藝因素服役環(huán)境因素1.1.4評定焊接性的程序根據(jù)被評定材料的有關(guān)數(shù)據(jù)和圖表對其焊接性進行初步分析進行焊接性實驗實焊性試驗?zāi)M性試驗 1.2 金屬焊接性試驗方法知識目標： 1.了解金屬焊接性試驗的重要性 2.理解金屬焊接性試驗的內(nèi)容能力目標： 1.能

3、夠?qū)饘俚暮附有赃M行試驗與分析 1.2 金屬焊接性試驗方法1.2.1 金屬焊接性試驗內(nèi)容（1）焊縫金屬抗熱裂紋的能力（2）焊縫及熱影響區(qū)抗冷裂紋的能力（3）焊接接頭抗脆性轉(zhuǎn)變的能力（4）焊接接頭的使用性能 1.2.2金屬焊接性試驗方法（1）焊接性試驗方法的選擇原則針對性 可靠性 經(jīng)濟性（2）工藝焊接性試驗方法碳當量估算法定義：把鋼中合金元素（包括碳）的含量按 其作用換自成碳的相當含量 。碳當量公式：CE CeqCE (IIW)CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%) 主要適用于中、高強度的非調(diào)質(zhì)低合金高強度鋼b=500900 MPa，c 0.18%。CE0.40%

4、時，焊接性良好CE=0.40%0.60%，特別當大于0.5%時，鋼材易于淬硬，焊接前需預(yù)熱。CE 0.6%，焊接性差，需要嚴格制定焊接工藝。例如：已知20CrMo鋼中，WC0.20%，WMn0.5%，WCr0.90%，WMo0.20%，WNi0.030%，Wcu0.030%,根據(jù)國際焊接學(xué)會（W）所推薦的CE（W）求該鋼種的碳當量,并判斷其焊接性。解答：根據(jù)國際焊接學(xué)會（W）所推薦的CE（W）如下：把20CrMo鋼中各個元素的含量帶入前面的公式計算可得CE（W）=0.5% 說明該鋼材的焊接性一般，為了保證焊接質(zhì)量需要一定的預(yù)熱等處理措施。Ceq(JIS) Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni

5、/40+Cr/5+Mo/4+V/14(%) 主要適用于低碳調(diào)質(zhì)的低合金高強度鋼(b=5001000 MPa)， c 0.18%。一般碳當量值越高，焊接性越差，容易出現(xiàn)冷裂紋。焊接冷裂紋敏感系數(shù)適用于低碳微量多合金元素的低合金高強鋼（C%=0.07%-0.22%）Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5BPcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B(%) (%) Pc=Pcm+Pc=Pcm+H H/60+h/600/60+h/600或或Pc=Pcm+Pc=Pcm+H H/60+R/40000/60+R/

6、40000 Pcm-Pcm-鋼中合金元素的碳當量，鋼中合金元素的碳當量，% %；Pc-Pc-焊接冷裂紋敏感系數(shù)；焊接冷裂紋敏感系數(shù)；H H熔敷金屬中擴散氫含量熔敷金屬中擴散氫含量(ml/100g(ml/100g，甘油法；，甘油法；R R接縫拉伸拘束度接縫拉伸拘束度(kg/mm(kg/mmmm)mm)根據(jù)上面的公式可以計算出無裂紋焊縫所需預(yù)熱溫度：T0=1440Pc-392()CCT圖或SHCCT圖法根據(jù)CCT圖或SHCCT圖可以判斷在不同冷卻條件下所獲得的組織和硬度?？晒烙嫵鲈谝欢ǖ暮附庸に嚄l件下，產(chǎn)生冷裂紋或淬硬組織的可能性。 1焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗方法用途：判斷被焊鋼材的淬硬傾向和冷裂

7、紋的 敏感性。試件的尺寸：板厚20mm20mm 機械加工成20mm，保留一軋制面20mm 不需加工試件的形狀：焊接焊前準備清理試件，并將試件架空參數(shù)1號試樣室溫下焊接2號試樣預(yù)熱溫度下焊接焊接I=17010A V=150mm/min10mm/min 焊條直徑=4mm 焊后自然冷卻12個小時取樣和檢驗：照圖取試樣并對其進行研磨腐蝕取7個以上的點，用載荷為10kg的維氏硬度進行測量斜Y形坡口焊接裂紋試驗法用途：評價碳素鋼和低合金高強鋼打底焊縫 及熱影響區(qū)的冷裂紋傾向試樣制備：機械加工如圖試樣焊前準備對焊件進行清理并用丙酮進行清洗參數(shù)I=170A10A U=24V2V V=150mm/min10mm

8、/min =4mm(焊前烘干)焊接先對拘束焊縫用低氫型焊條進行對稱施焊；再焊接試驗焊縫焊接方式試樣取樣和檢驗：試樣焊后放置48h表面裂紋率：Cf=lf/L100%根部裂紋率：Cr= lr/L100%斷面裂紋率：Cs=Hs/H100%該試驗條件苛刻，因此認為裂紋率小于20%為合格插銷試驗用途：判定冷裂紋的敏感性來測定鋼材熱影 響區(qū)的冷裂紋的敏感性。試樣：被測試樣加工成為8mm或6mm的插銷底板焊接將試樣帶有缺口的一端插入加工的底板的孔內(nèi)，其上端與底板平行，下端與加載夾頭連接。然后在底板上按規(guī)定的焊接線能量熔敷一焊道，并使其穿過插銷中心，保證缺口位置處于熱影響區(qū)的粗晶區(qū)部位。加載和判定不預(yù)熱焊后冷

9、卻到100150時預(yù)熱冷卻到高出預(yù)熱溫度5070 時加載，規(guī)定載荷應(yīng)在1分鐘內(nèi)，并在試驗冷卻到100 或高出初始溫度5070 時加載完成后熱后熱前加載無預(yù)熱：保持試樣加載16小時不斷裂的力有預(yù)熱或預(yù)熱和后熱：保持試樣加載24小時 注：不斷裂的應(yīng)力 將試樣取下，觀察缺 口有無裂紋。沒有斷裂的試樣 用氧化方法加熱到3000400 ，保溫1h，冷卻 后加載使其斷裂，檢查斷口，有無彩色。 特點：試件小，底板和插銷材料可以不同， 底板可重復(fù)使用，節(jié)約材料改變線能量和底板厚度可獲得不同冷速可以在試驗材料的任意方向進行取樣缺口不能保證溫度均勻，準確性差T形接頭焊接裂紋試驗法用途：評定角焊縫的熱裂紋傾向和焊條及工 藝參數(shù)對熱裂紋的敏感性試樣：焊接：用4mm的焊條的電流上限焊接。 首先焊拘束焊縫S1，然后立即焊試驗 焊縫S2，兩者方向相反。焊縫冷卻后，觀