電子課件-《焊工實(shí)訓(xùn)(高級(jí)模塊)》-A02-3910-模塊一-焊接基礎(chǔ)知識(shí)

1、課題一 常用金屬材料焊接工藝課題二 異種鋼的焊接工藝 學(xué)習(xí)目標(biāo)課題一 常用金屬材料焊接工藝1. 掌握焊接性概念及影響因素。2. 掌握碳當(dāng)量估算焊接性方法及斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)法。3. 了解焊接冷裂紋敏感指數(shù)法、壓板對(duì)接焊接裂紋試驗(yàn)法等焊接性評(píng)定方法。子課題1 金屬材料焊接性及評(píng)定一、金屬材料的焊接性1. 焊接性概念金屬的焊接性是金屬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(mǎn)足預(yù)定服役要求的能力。也就是指金屬材料在一定的焊接工藝條件下，焊接成符合設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足使用要求的構(gòu)件的難易程度，即金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性和使用的可靠性。2. 影響焊接性的因素材料、焊接方法及工藝、構(gòu)件類(lèi)型

2、和使用條件是影響金屬焊接性的主要因素。（1）材料材料不僅包括焊件本身，還包括使用的焊接材料，如焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體等。它們?cè)诤附訒r(shí)都參與熔池或半熔化區(qū)內(nèi)的冶金過(guò)程，直接影響焊接質(zhì)量。（2）焊接方法及工藝焊接方法對(duì)焊接性的影響主要在兩方面，一是焊接熱源性質(zhì)（如能量密度）。二是對(duì)熔池和接頭保護(hù)。工藝措施對(duì)防止焊接接頭缺陷，提高使用性能也有重要的作用。如焊前預(yù)熱、焊后緩冷和消氫處理等，對(duì)防止熱影響區(qū)淬硬變脆、降低焊接應(yīng)力、防止裂紋是比較有效的措施。另外，如合理安排焊接順序也能減小應(yīng)力與變形。（3）構(gòu)件類(lèi)型焊接構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)影響應(yīng)力狀態(tài)，從而對(duì)焊接性也會(huì)發(fā)生影響。（4）使用條件焊接結(jié)構(gòu)的使用條

3、件是多種多樣的，有高溫、低溫下工作和腐蝕介質(zhì)中工作及在靜載或動(dòng)載條件下工作等。二、焊接性的評(píng)定方法評(píng)定金屬焊接性方法很多，可分為間接估算法和直接試驗(yàn)法兩類(lèi)。1. 焊接性間接估算法間接估算法一般不需要焊接焊縫，只需對(duì)金屬材料的化學(xué)成分、物理及化學(xué)性能、金相組織及力學(xué)性能指標(biāo)等分析與測(cè)定，從而推測(cè)與評(píng)估金屬的焊接性。間接估算法有碳當(dāng)量法、焊接冷裂紋敏感指數(shù)法等。（1）碳當(dāng)量法鋼材的化學(xué)成分對(duì)焊接熱影響區(qū)的淬硬及冷裂傾向有直接影響，因此可用化學(xué)成分來(lái)間接估算其焊接性。在鋼材的各種化學(xué)元素中，對(duì)焊接性影響最大的是碳，碳是引起淬硬及冷裂的主要元素，故常把鋼中含碳量的多少作為判斷鋼材焊接性的主要標(biāo)志，鋼中

4、含碳量越高，其焊接性越差。為了便于分析和研究鋼中合金元素對(duì)鋼的焊接性影響，我們引入了碳當(dāng)量概念。所謂碳當(dāng)量就是指把鋼中合金元素（包括碳）的含量，按其作用換算成碳的相當(dāng)含量。用碳當(dāng)量大小來(lái)評(píng)定鋼材焊接性的方法，稱(chēng)為碳當(dāng)量法。碳當(dāng)量法只是一個(gè)近似的間接估算焊接性的方法。碳當(dāng)量的估算公式有很多，國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦的估算非合金鋼及非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼的碳當(dāng)量（CE）公式為：CE=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15需注意的是，上式中元素符號(hào)均表示其在鋼中含量的百分?jǐn)?shù),計(jì)算時(shí)取上限。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)CE0. 4%時(shí)，鋼材的淬硬傾向不明顯，焊接性?xún)?yōu)良，焊接時(shí)不必預(yù)熱；當(dāng)CE0. 4%0.

5、6%時(shí)，鋼材的淬硬傾向增大，需要采取適當(dāng)預(yù)熱、控制焊接參數(shù)等工藝措施；當(dāng)CE0.6%時(shí)，淬硬、冷裂傾向強(qiáng)，屬于較難焊的材料，需采取較高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工藝措施。（2）焊接冷裂紋敏感指數(shù)法對(duì)于低碳微量多合金元素的低合金高強(qiáng)鋼，焊接冷裂紋敏感指數(shù)（Pc）計(jì)算公式為：式中 Pc焊接冷裂紋敏感指數(shù)； 板厚（mm）； H甘油法測(cè)定的擴(kuò)散氫含量（mL/100 g）。焊接冷裂紋敏感指數(shù)越大，則對(duì)冷裂紋越敏感，焊接性越差。根據(jù)Pc值可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式求出斜Y形坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)條件下，為了防止冷裂紋所需要的最低預(yù)熱溫度To（）為：To=1440Pc-3922. 焊接性直接試驗(yàn)法直接試驗(yàn)法即通過(guò)焊接性試驗(yàn)來(lái)評(píng)定母

6、材焊接性的方法。通過(guò)焊接性試驗(yàn)可以選擇適用于母材金屬的焊接材料；確定合適的焊接工藝參數(shù)，如焊接電流、電弧電壓、預(yù)熱溫度等；還可以用于研制新的焊接材料。焊接性試驗(yàn)方法很多，目前應(yīng)用較廣的是斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)法、壓板對(duì)接焊接裂紋試驗(yàn)法等。（1）斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)法斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)主要用于評(píng)價(jià)非合金鋼和低合金鋼高強(qiáng)鋼焊接熱影響區(qū)冷裂紋敏感性，是一種在工程上廣泛應(yīng)用的試驗(yàn)方法。試件的形狀和尺寸試樣裂紋長(zhǎng)度的計(jì)算a）表面裂紋 b）根部裂紋 c）斷面裂紋焊條電弧焊試驗(yàn)焊縫焊條自動(dòng)送進(jìn)試驗(yàn)焊縫1）表面裂紋率CfCf=lf/L式中 lf表面裂紋長(zhǎng)度之和（mm）； L試驗(yàn)焊縫長(zhǎng)度（mm）。2）根部

7、裂紋率CrCr=lr/L式中 lr根部裂紋長(zhǎng)度之和(mm)。3）斷面裂紋率CsCs=Hs/H式中 Hs5個(gè)橫斷面裂紋深度的總和(mm)； H5個(gè)斷面焊縫的最小厚度的總和（mm）。斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是試件易于加工，不需特殊裝置，操作簡(jiǎn)單，試驗(yàn)結(jié)果可靠；缺點(diǎn)是試驗(yàn)周期較長(zhǎng)。除斜Y形坡口試件外，可以仿照此標(biāo)準(zhǔn)做成直Y形坡口的試件，用于考核焊條或異種鋼焊接的裂紋敏感性，其試驗(yàn)程序以及裂紋率的檢測(cè)和計(jì)算與斜Y形坡口試件相同。（2）壓板對(duì)接焊接裂紋試驗(yàn)法壓板對(duì)接焊接裂紋試驗(yàn)主要用于評(píng)定非合金鋼、低合金鋼、奧氏體不銹鋼焊條及焊縫的熱裂紋敏感性。壓板對(duì)接焊接裂紋試驗(yàn)裝置1C形拘束框架 2試件 3

8、橫向螺栓 4齒形底座 5定位塞 6調(diào)節(jié)板裂紋率計(jì)算公式如下：C=l/L式中 l4條試驗(yàn)焊縫裂紋長(zhǎng)度之和（mm）； L4條試驗(yàn)焊縫長(zhǎng)度之和（mm）。試板形狀尺寸試驗(yàn)焊縫位置三、HQ100低合金高強(qiáng)鋼斜Y形坡口冷裂紋試驗(yàn)采用斜Y形坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)進(jìn)行HQ100低合金高強(qiáng)鋼（低碳調(diào)質(zhì)鋼）的冷裂紋敏感性試驗(yàn)。焊接試驗(yàn)條件見(jiàn)表，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表。 HQ100鋼斜Y形坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)的焊接條件HQ100鋼斜Y形坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)的結(jié)果根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，厚度為9 mm的HQ100鋼，焊條電弧焊室溫條件下焊接不出現(xiàn)裂紋；對(duì)于厚度為20 mm的HQ100鋼，焊條電弧焊和混合氣體保護(hù)焊兩種方法預(yù)熱75 仍出現(xiàn)裂紋，只有當(dāng)預(yù)

9、熱溫度提高到100 時(shí)才能避免裂紋出現(xiàn)。這表明HQ100鋼的焊接裂紋敏感性與板厚的依賴(lài)性較強(qiáng)（拘束度較大），因此HQ100鋼在實(shí)際應(yīng)用中一定要考慮焊接結(jié)構(gòu)的拘束度大小。此外，搭接接頭拘束裂紋試驗(yàn)結(jié)果表明，HQ100鋼在搭接或不留間隙角接時(shí)，室溫焊接不會(huì)出現(xiàn)裂紋。在實(shí)際工程機(jī)械產(chǎn)品的焊接結(jié)構(gòu)中，針對(duì)搭接接頭角焊縫形式，焊前不預(yù)熱也可進(jìn)行焊接。對(duì)于厚度為9 mm對(duì)接接頭的焊條電弧焊、拘束度較小的角接以及厚度為20 mm的搭接焊條電弧焊，在室溫下不預(yù)熱可避免焊接裂紋的產(chǎn)生；但對(duì)于厚度20mm板對(duì)接接頭的焊條電弧焊和富氬混合氣體保護(hù)焊，預(yù)熱溫度不低于100 才能避免裂紋出現(xiàn)，因此在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，

10、HQ100鋼的預(yù)熱溫度應(yīng)為100 以上。焊接冷卻時(shí)間t85是影響熱影響區(qū)韌性的主要因素，為確保獲得較高的熱影響區(qū)韌性，HQ100鋼焊接時(shí)應(yīng)控制t85在1020 s為宜。HQ100鋼焊條電弧焊層間溫度應(yīng)控制在100 左右，焊接熱輸入為1517 kJcm；氣體保護(hù)焊時(shí)層間溫度應(yīng)控制在100130 ，焊接熱輸入為1020 kJcm。學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 掌握低碳鋼的焊接性及工藝。2. 掌握中碳鋼的焊接性及工藝。3. 能根據(jù)條件正確制定低碳鋼、中碳鋼的焊接工藝。子課題2 非合金鋼的焊接一、低碳鋼的焊接1. 低碳鋼的焊接性低碳鋼由于含碳量較低、塑性好，而且淬硬傾向小，焊接過(guò)程中一般不需要采取預(yù)熱、后熱、控制道（

11、層）間溫度、焊后熱處理等工藝措施，許多焊接方法都能用于低碳鋼的焊接，并可獲得良好的焊接接頭，因而低碳鋼焊接性?xún)?yōu)良，是焊接性最好的金屬材料。2. 低碳鋼焊接工藝（1）焊接方法和焊接材料低碳鋼幾乎可采用所有的焊接方法來(lái)進(jìn)行焊接，并都能保證焊接接頭的良好質(zhì)量。 常用的低碳鋼焊接材料的選擇 常用的低碳鋼焊接材料的選擇（續(xù)）（2）預(yù)熱、焊后熱處理低碳鋼焊接過(guò)程中一般不需要采取預(yù)熱、焊后熱處理等工藝措施，但當(dāng)焊件較厚或剛度很大或低溫條件下焊接時(shí)，可能要采取預(yù)熱、焊后熱處理等措施。例如鍋爐汽包，即使Q245R（20g）等焊接性良好的低碳鋼，由于板厚較大，仍要進(jìn)行600650 的焊后熱處理。為了細(xì)化晶粒，電渣

12、焊接頭焊后必須正火或正火加回火處理。低碳鋼焊前預(yù)熱溫度低碳鋼低溫條件下的預(yù)熱溫度二、中碳鋼的焊接1. 中碳鋼的焊接性中碳鋼的含碳量在0. 25%0. 6%之間，當(dāng)含碳量處于下限附近時(shí)，焊接性良好。隨著含碳量的增加，焊接性逐漸變差。焊接時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下兩個(gè)問(wèn)題：（1）焊縫金屬易產(chǎn)生熱裂紋中碳鋼含碳量較高，凝固溫度區(qū)間較大，偏析現(xiàn)象較嚴(yán)重，在凝固收縮應(yīng)力的作用下，易沿液態(tài)晶界處開(kāi)裂，產(chǎn)生熱裂紋。（2）熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋中碳鋼焊接時(shí)，在熱影響區(qū)易產(chǎn)生塑性很低的淬硬組織（馬氏體），含碳量越高，淬硬傾向越大。當(dāng)板材較厚、剛度較大時(shí)，在熱影響區(qū)容易產(chǎn)生冷裂紋。當(dāng)焊縫金屬的含碳量較高時(shí)，也有產(chǎn)生冷裂紋的可能。

13、2. 中碳鋼焊接工藝（1）焊接方法及焊接材料中碳鋼的焊接方法有焊條電弧焊、CO2焊及MAG焊等。焊條電弧焊時(shí)盡量采用抗裂性能較好的堿性焊條。當(dāng)焊縫金屬與母材不要求等強(qiáng)度時(shí)，可選用強(qiáng)度低一級(jí)的焊條，如E4315、E4316。當(dāng)對(duì)焊縫金屬?gòu)?qiáng)度要求較高時(shí)，可采用E5015、E6015-D1等堿性焊條。 中碳鋼焊接的焊條選用特殊情況下，也可采用鉻鎳不銹鋼焊條焊接或焊補(bǔ)中碳鋼。這時(shí)不需預(yù)熱，也不容易產(chǎn)生近縫區(qū)冷裂紋。用來(lái)焊接中碳鋼的鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條有E308-15（A107）、E309-16（A302）、E309-15（A307）、E310-16（A402）、E310-15（A407）等。中碳鋼采用

14、CO2焊及MAG焊時(shí)，可選用ER49-1、ER50-6等焊絲。（2）焊接工藝措施1）中碳鋼焊接時(shí)，為了限制焊縫中的含碳量，減少熔合比，一般開(kāi)U形、V形坡口，但盡量開(kāi)成U形。2）大多數(shù)情況下，中碳鋼焊接需要預(yù)熱、控制道間溫度及焊后熱處理。中碳鋼的預(yù)熱溫度、道間溫度及焊后熱處理溫度見(jiàn)表。對(duì)含碳量高或厚度和剛度很大時(shí)，可將預(yù)熱溫度提高到250400 。 中碳鋼預(yù)熱、道間及焊后熱處理溫度中碳鋼的預(yù)熱溫度也可通過(guò)下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定：To550（C-0. 12）+0. 4 式中 To預(yù)熱溫度（）； C所焊母材的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（）； 鋼板厚度（mm）。如果焊后不能進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，也要進(jìn)行后熱，即采取保溫、

15、緩冷措施，使擴(kuò)散氫逸出，以減少裂紋產(chǎn)生。3）焊后錘擊焊縫，以減少焊接殘余應(yīng)力，細(xì)化晶粒。4）多層焊第一層焊縫應(yīng)盡量采用小電流、慢焊速，以減少熔合比，防止熱裂紋。5）焊后盡可能緩冷，焊件焊后可放在石棉灰中或放在爐中緩冷。三、Q245R（20 g）鋼制蒸汽鍋爐鍋筒的焊接蒸汽鍋爐鍋筒的工作條件是：工作壓力為2. 5 MPa，額定蒸發(fā)量為20 th，飽和蒸汽溫度為225 。采用 Q245R（20g）鎮(zhèn)靜鋼制造。為了保證焊接質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，縱縫和環(huán)縫均采用直流埋弧焊方法焊接，定位焊采用焊條電弧焊。 鍋筒縱縫、環(huán)縫對(duì)接接頭的坡口形式和尺寸1. 焊前準(zhǔn)備采用刨邊機(jī)制作接頭坡口，并對(duì)坡口及其兩側(cè)各2030

16、mm范圍的鐵銹、油污等雜質(zhì)進(jìn)行清理，使其露出金屬光澤。 產(chǎn)品焊接試板、引弧板和引出板裝配圖2. 焊接材料埋弧焊焊劑采用HJ431，焊絲采用 5 mm的H08MnA；定位焊用焊條采用 4 mm的E4303（J422）。焊前，焊劑在300 烘干2 h；焊條在150烘干2 h。經(jīng)烘干的焊劑、焊條放在100 左右的封閉保溫筒里，隨用隨取。3. 焊接參數(shù)由于鍋筒的縱縫和環(huán)縫的鋼板厚度一致、材質(zhì)相同、坡口尺寸一致，因此焊接時(shí)選用相同的焊接參數(shù)。均采用較小的熱輸入進(jìn)行多層焊，以提高焊接接頭的塑性。 焊接縱、環(huán)縫的焊接參數(shù)4. 操作技術(shù)施焊縱、環(huán)縫正面第一道焊縫時(shí)，背面（指鍋筒外面）加焊劑墊，要求縱縫的焊劑墊

17、在焊縫整個(gè)長(zhǎng)度上都與焊件緊密貼合，且壓力均勻，以防止液態(tài)金屬下淌。焊完正面焊縫以后接著焊背面焊縫，層間溫度均控制低于250 。環(huán)縫焊接時(shí)，無(wú)論是正面焊縫，還是背面焊縫，焊絲均與筒體中心線偏離3545 mm。5. 檢驗(yàn)對(duì)鍋筒的縱、環(huán)縫進(jìn)行100的射線檢測(cè)。對(duì)產(chǎn)品焊接試板檢驗(yàn)接頭的強(qiáng)度和塑性。學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 掌握低合金高強(qiáng)度鋼的焊接性。2. 能根據(jù)條件正確制定常用低合金高強(qiáng)度鋼的焊接工藝。子課題3 低合金高強(qiáng)度鋼的焊接一、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接性低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，由于其含碳量（0. 2%）及合金元素含量均較低，因此其焊接性總體較好，但由于這類(lèi)鋼中含有一定量的合金元素及微合金化元素，隨著強(qiáng)度級(jí)別的

18、提高，板厚增加，焊接性將變差。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)的主要問(wèn)題是焊接裂紋和焊接熱影響區(qū)脆化。1. 焊接裂紋低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)容易產(chǎn)生的裂紋是冷裂紋。焊接強(qiáng)度等級(jí)較低的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，由于淬硬傾向很小，焊縫和熱影響區(qū)金屬的塑性較好，產(chǎn)生冷裂紋的可能性不大。但隨著鋼材強(qiáng)度等級(jí)的提高，淬硬傾向增加，冷裂紋的傾向也增大。又因厚板的剛度大，焊接接頭的殘余應(yīng)力也大。因此，冷裂紋主要發(fā)生在強(qiáng)度級(jí)別較高的厚板結(jié)構(gòu)中。2. 熱影響區(qū)脆化焊接低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，熱影響區(qū)中被加熱到1 100 以上的粗晶區(qū)，是焊接接頭的薄弱區(qū)，沖擊韌度也最低，即所謂脆化區(qū)。熱影響區(qū)粗晶脆化主要與焊接熱輸入有關(guān)。對(duì)于熱

19、軋鋼，焊接熱輸入較大時(shí)，粗晶區(qū)將因晶粒長(zhǎng)大或出現(xiàn)魏氏組織等而降低韌性；焊接熱輸入較小時(shí)，會(huì)由于粗晶區(qū)組織中馬氏體的比例增多而降低韌性。二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝1. 焊接方法的選擇低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼對(duì)焊接方法無(wú)特殊要求，適合于各種焊接方法，其中焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊是最常用的方法。2. 焊接材料的選擇一般按“等強(qiáng)”原則選擇與母材強(qiáng)度相當(dāng)?shù)暮附硬牧?，并綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及抗裂性能。只要焊縫金屬的強(qiáng)度不低于母材下限值即可。為此應(yīng)優(yōu)先選擇低氫及超低氫的焊接材料及塑性韌性?xún)?yōu)良的焊接材料。對(duì)于剛度大的結(jié)構(gòu)，考慮焊縫的塑性和韌性，有時(shí)也可選用比母材低一級(jí)強(qiáng)度的焊接材料。 低合

20、金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條、焊絲及焊劑的選擇3. 預(yù)熱焊前預(yù)熱能降低焊后冷卻速度，避免出現(xiàn)淬硬組織，減小焊接應(yīng)力，是防止裂紋的有效措施，也有助于改善接頭組織與性能，是低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)常用的工藝措施。 常用鋼的預(yù)熱及焊后熱處理工藝4. 后熱及焊后熱處理低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼后熱主要是消氫處理，是防止冷裂紋的有效措施之一。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼一般焊后不進(jìn)行熱處理，只有在某些特殊情況下才采用焊后熱處理，如厚板或強(qiáng)度等級(jí)較大及有延遲裂紋傾向的鋼等。5. 控制焊接熱輸入熱輸入的確定，主要取決于過(guò)熱區(qū)的脆化和冷裂傾向。含碳量偏低的Q345（16Mn）鋼焊接時(shí)，由于脆化、冷裂傾向小，對(duì)熱輸入沒(méi)有嚴(yán)格限制，但熱輸入

21、偏小些更有利。當(dāng)焊接含碳量偏高的Q345（16Mn）鋼時(shí)，為降低淬硬傾向，防止冷裂紋的產(chǎn)生，熱輸入應(yīng)偏大一些。三、水輪機(jī)支蓋 8100 mm大環(huán)縫焊接1. 焊接方法及焊接材料焊接方法采用CO2焊，焊絲為ER49-1或ER50-6、 1. 6 mm，焊機(jī)為NBC1-500型、直流反接。 水輪機(jī)支蓋大環(huán)縫位置及形式2. 焊接工藝 焊接參數(shù) 焊道分布示意圖1蓋板 2側(cè)板 3封底焊道 焊4、6、9、12焊道時(shí)的焊槍角度學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 掌握珠光體耐熱鋼的焊接性。2. 了解珠光體耐熱鋼的常用焊接工藝。子課題4 珠光體耐熱鋼的焊接一、珠光體耐熱鋼的焊接性珠光體耐熱鋼焊接時(shí)的主要問(wèn)題是淬硬傾向大，易產(chǎn)生冷裂紋和

22、再熱裂紋等。 珠光體耐熱鋼中的Cr和Mo等能顯著提高鋼的淬硬性，Mo的作用比Cr約大50倍，因此熱影響區(qū)具有較大的淬硬傾向；再者，珠光體耐熱鋼焊后在空氣中冷卻時(shí)易產(chǎn)生硬而脆的馬氏體組織，并產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，使熱影響區(qū)易出現(xiàn)冷裂紋。耐熱鋼中由于含有鉻、鉬、釩、鈦等強(qiáng)碳化合物形成元素，具有一定的再熱裂紋的傾向，因此V、Nb、Ti等合金元素的含量要嚴(yán)格控制到最低的程度。二、珠光體耐熱鋼焊接工藝1. 焊前準(zhǔn)備為了防止切割邊緣開(kāi)裂，可采取如下措施：（1）對(duì)于所有厚度的2. 25Cr-Mo、3Cr-Mo鋼和15 mm以上的1. 25Cr-0. 5Mo鋼板，切割前應(yīng)預(yù)熱150 以上，切割邊緣應(yīng)作機(jī)械加工并用

23、磁粉探傷方法檢查是否存在表面裂紋。（2）對(duì)于厚度在15 mm以下的1. 25Cr-0. 5Mo鋼板和15 mm以上的0. 5Mo鋼板，切割前應(yīng)預(yù)熱到100 以上，切割邊緣應(yīng)作機(jī)械加工并用磁粉探傷方法檢查是否存在表面裂紋。（3）對(duì)于厚度在15 mm以下的0. 5Mo鋼板，切割前不必預(yù)熱，切割邊緣最好經(jīng)機(jī)械加工。2. 焊接方法珠光體耐熱鋼的焊接可選用焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、電渣焊、鎢極氬弧焊和電阻焊等方法。通常以焊條電弧焊為主，埋弧焊和電渣焊也常用。3. 焊接材料珠光體耐熱鋼焊接材料的選配原則是使焊縫金屬的化學(xué)成分與母材相同或相近，焊條電弧焊一般應(yīng)選用堿性低氫型焊條，直流反接。 常用

24、珠光體耐熱鋼焊接材料選用4. 預(yù)熱和焊后熱處理預(yù)熱是焊接珠光體耐熱鋼的重要工藝措施。為了確保焊接質(zhì)量，不論是在定位焊或焊接過(guò)程中，都應(yīng)預(yù)熱，并且應(yīng)控制道間溫度，使道間溫度略高于預(yù)熱溫度。 常用珠光體耐熱鋼預(yù)熱及焊后熱處理參數(shù)三、12Cr1MoV低合金耐熱鋼鍋爐聯(lián)箱焊接鍋爐聯(lián)箱材料為12Cr1MoV（1Cr-0. 5Mo-V），焊接前，用定位塊將聯(lián)箱的筒節(jié)組對(duì)在一起，沿圓周每間隔200300 mm裝焊一塊定位塊，均勻分布。聯(lián)箱在滾輪架上焊接。 聯(lián)箱環(huán)縫埋弧焊時(shí)焊絲所處位置埋弧焊采用H08CrMoV焊絲與HJ350焊劑配合，焊絲直徑為4 mm。 聯(lián)箱環(huán)縫埋弧焊時(shí)焊絲所處位置學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 掌握奧氏體

25、不銹鋼的焊接性。2. 能根據(jù)焊接條件制定常用的奧氏體不銹鋼焊接工藝。子課題5 奧氏體不銹鋼的焊接一、奧氏體不銹鋼的焊接性不銹鋼含鉻量為18%，含鎳量為8%10%時(shí)，便能得到均勻的奧氏體組織，稱(chēng)為奧氏體不銹鋼。奧氏體型不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐熱性和塑性，且焊接性良好，焊接時(shí)一般不需采取特殊工藝措施。但若焊接材料選用不當(dāng)或焊接工藝不正確時(shí)，會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕、熱裂紋及應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。1. 晶間腐蝕產(chǎn)生在晶粒之間的一種腐蝕，稱(chēng)晶間腐蝕。晶間腐蝕導(dǎo)致晶粒間的結(jié)合力喪失，強(qiáng)度幾乎完全消失，當(dāng)受到應(yīng)力作用時(shí)，即會(huì)沿晶界斷裂，所以是不銹鋼最危險(xiǎn)的一種破壞形式。（1）晶間腐蝕產(chǎn)生的原因奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕是

26、由于晶粒邊界形成貧鉻區(qū)（含鉻量小于10. 5%）造成的。 晶間腐蝕a）金相圖 b）示意圖當(dāng)加熱溫度小于450 或大于850 時(shí)都不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。奧氏體不銹鋼不僅在焊縫和熱影響區(qū)造成晶間腐蝕，有時(shí)在焊縫和母材金屬的熔合線附近，也會(huì)發(fā)生如刀刃狀的晶間腐蝕，稱(chēng)為刀狀腐蝕。奧氏體不銹鋼以焊接接頭的實(shí)際敏化區(qū)溫度為6001000。 奧氏體不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕1焊縫晶間腐蝕 2熱影響區(qū)晶間腐蝕 3刀狀腐蝕（2）防止晶間腐蝕的措施1）控制含碳量。2）添加穩(wěn)定劑。3）固溶處理或均勻化處理。4）采用雙相組織。5）快速冷卻。2. 焊接熱裂紋奧氏體不銹鋼焊接時(shí)比較容易產(chǎn)生熱裂紋，特別是含鎳量較高的奧氏體不銹鋼

27、更易產(chǎn)生。（1）焊接熱裂紋產(chǎn)生的原因1）奧氏體不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)大約只有低碳鋼的一半，而線膨脹系數(shù)卻大得多，所以焊后在接頭中會(huì)產(chǎn)生較大的焊接內(nèi)應(yīng)力。2）奧氏體不銹鋼中的成分如碳、硫、磷、鎳等，會(huì)在熔池中形成低熔點(diǎn)共晶。例如，硫與鎳形成的NiS+Ni的熔點(diǎn)為644。3）奧氏體不銹鋼的液、固相線的區(qū)間較大，結(jié)晶時(shí)間較長(zhǎng)，且?jiàn)W氏體結(jié)晶方向性強(qiáng)，所以雜質(zhì)偏析現(xiàn)象比較嚴(yán)重。（2）防止熱裂紋的措施1）采用雙相組織的焊縫。2）焊接工藝措施。3）控制化學(xué)成分。3. 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是在拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)共同作用下而發(fā)生的一種破壞形式，是奧氏體不銹鋼非常敏感且經(jīng)常發(fā)生的腐蝕破壞形式。（1）應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂產(chǎn)

28、生的原因奧氏體不銹鋼由于導(dǎo)熱性差、線膨脹系數(shù)大，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的焊接殘余拉應(yīng)力，于是在腐蝕介質(zhì)的作用下，焊接接頭出現(xiàn)了應(yīng)力腐蝕裂紋。應(yīng)力腐蝕裂紋先發(fā)生在焊縫表面上，然后從表面開(kāi)始向內(nèi)部擴(kuò)展，通常表現(xiàn)為穿晶擴(kuò)展，裂紋尖端常出現(xiàn)分枝，裂紋整體為樹(shù)枝狀。嚴(yán)重時(shí)裂紋可穿過(guò)熔合線進(jìn)入熱影響區(qū)。（2）防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的措施1）合理地設(shè)計(jì)焊接接頭，避免腐蝕介質(zhì)在焊接接頭部位聚集，降低或消除焊接接頭應(yīng)力集中。如盡量采用對(duì)接接頭，避免十字交叉焊縫，單V形坡口改用雙Y形坡口等。2）消除或降低焊接接頭的殘余應(yīng)力。如焊后消除應(yīng)力退火、噴丸和錘擊焊縫等。3）正確選用材料。根據(jù)介質(zhì)的特性選用對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性低的母材

29、和焊接材料。二、奧氏體不銹鋼的焊接工藝1. 焊前準(zhǔn)備（1）下料方法的選擇（2）坡口制備（3）焊前清理（4）表面保護(hù)2. 焊接材料 奧氏體不銹鋼常用焊接方法和焊接材料的選用3. 焊接方法及工藝奧氏體不銹鋼焊接的常用方法有焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氬弧焊、MAG焊和等離子弧焊。其工藝特點(diǎn)是小熱輸入、快速焊、不預(yù)熱、不消除應(yīng)力熱處理（應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂除外）。（1）焊條電弧焊奧氏體不銹鋼的電阻大，焊接時(shí)產(chǎn)生的電阻熱大，所以同樣直徑的焊條，焊接電流值應(yīng)比低碳鋼焊條小20%左右，其焊接參數(shù)見(jiàn)表。 不銹鋼焊條電弧焊焊接參數(shù)（2）熔化極氬弧焊和MAG焊熔化極氬弧焊一般采用噴射過(guò)渡，直流反接，適用于焊件

30、厚度大于6. 5 mm的奧氏體不銹鋼，但不宜焊接厚度小于3 mm的不銹鋼薄板。為了改善焊縫成形，常用Ar加0. 5%1% O2的MAG焊。 不銹鋼熔化極氬弧焊焊接參數(shù)（3）埋弧焊埋弧焊一般用于中等厚度以上的鋼板，直流反接。埋弧焊由于熱輸入大，金屬容易過(guò)熱，對(duì)不銹鋼耐腐蝕性能有一定影響。 188型奧氏體不銹鋼雙面埋弧焊參數(shù)（4）鎢極氬弧焊 鎢極氬弧焊目前已普遍應(yīng)用于不銹鋼的焊接，主要用于焊接0. 53 mm的不銹鋼薄板及薄壁管件，焊絲的成分一般與焊件相同。 鎢極氬弧焊焊接薄板的焊接參數(shù)（5）等離子弧焊等離子弧焊已用于奧氏體不銹鋼的焊接。對(duì)于厚度在1012 mm以下的奧氏體不銹鋼，采用小孔效應(yīng)時(shí)，

31、熱量集中，可不開(kāi)坡口單面焊一次成形，尤其適合于不銹鋼管的焊接。微束等離子弧焊對(duì)厚度小于0. 5 mm的薄件尤為適宜。三、06Cr19Ni10奧氏體不銹鋼烘筒埋弧焊工藝1. 烘筒結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要求 烘筒結(jié)構(gòu)示意2. 焊接工藝試驗(yàn)（1）焊接設(shè)備焊接設(shè)備選用WS400手工鎢極氬弧焊機(jī)，直流正接，用于筒體縱向焊縫打底焊；ZX5400直流焊機(jī)，直流反接，用于中間層填充焊，防止埋弧自動(dòng)焊時(shí)燒穿；ZD51000埋弧焊機(jī)，直流反接，用于填充焊及蓋面焊。（2）試驗(yàn)材料制備厚度為22 mm的06Cr19Ni10奧氏體不銹鋼試板若干塊，尺寸為500 mm150 mm22 mm；制備150=mm100mm8mm焊接引、熄

32、弧板若干塊。準(zhǔn)備 2.0mm的H06Cr21Ni10焊絲和A132奧氏體不銹鋼焊條以及 3.0mm H06Cr21Ni10焊絲和HJ260焊劑。（3）焊前準(zhǔn)備（4）焊接順序 坡口形式和尺寸 焊接順序（5）焊接參數(shù) 焊接參數(shù)3. 試驗(yàn)結(jié)果與分析（1）焊接接頭外觀與無(wú)損檢驗(yàn)（2）焊接接頭力學(xué)性能（3）焊接接頭晶間腐蝕性能4. 生產(chǎn)應(yīng)用效果 焊接接頭力學(xué)性能學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 掌握低合金低溫用鋼的焊接性。2. 了解低合金低溫用鋼的常用焊接工藝。子課題6 低合金低溫用鋼的焊接一、低合金低溫用鋼的焊接性低合金低溫用鋼中含碳量低，合金元素含量也不高，碳當(dāng)量較低，淬硬傾向較小，因此冷裂敏感性不大。薄板焊接時(shí)一般可

33、不采用預(yù)熱，但應(yīng)避免在低溫下施焊。保證焊縫和過(guò)熱區(qū)的低溫韌性是低溫用鋼焊接時(shí)的技術(shù)關(guān)鍵。二、低合金低溫用鋼的焊接工藝1. 焊接方法及焊接熱輸入低溫用鋼常用的焊接方法有焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊及熔化極氣體保護(hù)焊等。為保證接頭的低溫韌性，焊接時(shí)必須控制其熱輸入。2. 焊接材料常用低溫用鋼焊條電弧焊焊接參數(shù)常用低溫用鋼埋弧焊時(shí)的焊絲和焊劑3. 焊接工藝措施（1）采用小的熱輸入，控制焊接電流大小，焊條盡量不擺動(dòng)，采用窄焊道，快速焊。（2）采用多層多道焊，通過(guò)多道焊的后續(xù)焊道的重?zé)嶙饔眉?xì)化晶粒。（3）當(dāng)板厚較大或拘束較大時(shí)，可考慮預(yù)熱。嚴(yán)格控制道間溫度（層間溫度），以減輕焊道過(guò)熱，一般道間溫度不應(yīng)

34、大于200300 。（4）為消除應(yīng)力，提高焊接接頭抗低溫脆性斷裂的能力，可采取焊后消除應(yīng)力熱處理。常用低溫用鋼焊前預(yù)熱與焊后熱處理溫度見(jiàn)表。（5）避免產(chǎn)生焊接缺陷，確保焊縫中不存在弧坑、未焊透、咬邊和成形不良等缺陷，否則，低溫時(shí)因鋼材對(duì)缺陷和應(yīng)力集中的敏感性增大會(huì)使接頭低溫脆性破壞傾向增強(qiáng)。常用低溫用鋼焊前預(yù)熱與焊后熱處理溫度三、16MnDR儲(chǔ)氣罐的焊接1. 坡口形式及尺寸坡口角度為60的V形坡口，鈍邊、裝配間隙如圖所示。焊前要清除盡坡口兩側(cè)20 mm內(nèi)的鐵銹、油污及水分，并露出金屬光澤。坡口形式及尺寸2. 焊接方法及焊接材料為提高生產(chǎn)效率決定采用埋弧焊，但埋弧焊的焊接熱輸入大，會(huì)使焊縫低溫沖

35、擊韌性降低，這對(duì)于16MnDR低溫用鋼的焊接是不利的。因此必須選擇合理的焊絲、焊劑組配，以提高焊接接頭的低溫韌性。焊劑的堿度對(duì)低溫韌性有很大的影響。堿度越大，焊縫中的含氧量越低，焊縫金屬的沖擊韌性越高。3. 焊接工藝焊接時(shí)應(yīng)遵循小熱輸入、快速焊的原則，層（道）間溫度應(yīng)控制在150 以下。焊接參數(shù)焊接層次焊后熱處理參數(shù)4. 焊接產(chǎn)品質(zhì)量采用此埋弧焊工藝用于產(chǎn)品A、B類(lèi)焊縫的焊接，焊后拍片合格率在98%以上，此工藝既保證了產(chǎn)品的低溫沖擊韌性，又保證了焊縫的外觀質(zhì)量，提高了焊接生產(chǎn)率。學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 掌握鑄鐵的焊接性。2. 了解鑄鐵的常用焊接工藝。子課題7 鑄鐵的焊接一、灰鑄鐵的焊接性灰鑄鐵由于碳含量

36、高、雜質(zhì)多、強(qiáng)度低、塑性差，所以焊接性差，在焊接中易產(chǎn)生白口組織和裂紋等缺陷。1. 焊接接頭產(chǎn)生白口組織在焊補(bǔ)灰鑄鐵時(shí)，往往會(huì)在熔合區(qū)產(chǎn)生白口組織，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使整個(gè)焊縫白口化，造成焊后難以進(jìn)行機(jī)械加工。（1）產(chǎn)生白口的原因產(chǎn)生白口主要是由于冷卻速度快和石墨化元素不足造成的。（2）防止產(chǎn)生白口組織的方法1）減慢焊縫的冷卻速度。2）改變焊縫化學(xué)成分。2. 焊接接頭產(chǎn)生裂紋（1）產(chǎn)生裂紋的原因由于灰鑄鐵的強(qiáng)度較低，塑性極差，而焊接時(shí)的局部快速加熱和冷卻，又造成較大的內(nèi)應(yīng)力，故易產(chǎn)生裂紋。（2）防止裂紋的方法1）焊前預(yù)熱和焊后緩冷。2）采用電弧冷焊減小焊接應(yīng)力。3）其他措施。如栽絲焊，在基本金屬坡口內(nèi)攻

37、螺紋后，把螺釘擰在坡口上，如圖所示，然后進(jìn)行焊補(bǔ)。栽絲焊示意二、灰鑄鐵的焊補(bǔ)工藝1. 焊條電弧焊（1）熱焊法熱焊法是焊接前將焊件全部或局部加熱到600700 ，并在焊接過(guò)程中保持一定溫度，焊后在爐中緩冷的焊接方法。熱焊的工藝特點(diǎn)是采用大電流（焊接電流可為焊條直徑的50倍），連續(xù)焊，焊后保溫緩冷。（2）冷焊法冷焊法是指焊件在焊前不預(yù)熱，焊接過(guò)程中也不輔助加熱的一種方法，因此可以大大提高焊補(bǔ)生產(chǎn)率，降低焊補(bǔ)成本，改善勞動(dòng)條件，減少焊件因預(yù)熱時(shí)受熱不均勻而產(chǎn)生的變形和焊件已加工面的氧化。目前鑄鐵冷焊常采用異質(zhì)焊接材料，如純鎳鑄鐵焊條EZNi（Z308）、鎳鐵鑄鐵焊條EZNiFe（Z408）、鑄鐵焊條

38、EZNiCu（Z508）、高釩鑄鐵焊條EZV（Z116）、普通低碳鋼焊條等來(lái)獲得非鑄鐵焊縫組織（如鋼焊縫、有色金屬焊縫等）。異質(zhì)焊接材料電弧冷焊工藝要點(diǎn)如下：1）采用細(xì)焊條、小電流、快速焊，以減小鑄鐵母材在焊縫中的熔合比，降低焊縫中碳、硫的含量。2）采用短段焊、斷續(xù)焊、分散焊、分段退焊等，并在每焊1015 mm長(zhǎng)度后，立即用小錘迅速錘擊焊縫，待焊縫冷卻到不燙手（5060 ）時(shí)，再焊下一道，以減少焊接應(yīng)力，防止裂紋。3）選擇合理的焊接方向和焊接順序。合理的焊接方向和焊接順序?qū)档秃附討?yīng)力具有重要的意義。4）采用栽絲焊等特殊工藝。厚壁鑄鐵件缺陷補(bǔ)焊順序a）水平型 b）凹字型 c）斜坡型（3）半熱焊

39、半熱焊法是焊接前將焊件預(yù)熱到300400 時(shí)進(jìn)行焊補(bǔ)的一種方法。該法介于冷焊法與熱焊法之間，常用于剛度不大的小結(jié)構(gòu)件的焊補(bǔ)。2. 氣焊氣焊火焰溫度比電弧溫度低得多，因而焊件的加熱和冷卻比較緩慢，這對(duì)防止灰鑄鐵在焊接時(shí)產(chǎn)生白口組織和裂紋都很有利。所以用氣焊焊補(bǔ)的鑄件質(zhì)量一般都比較好，因而氣焊成為焊補(bǔ)鑄鐵的常用方法。3. 釬焊釬焊加熱溫度低，焊接速度快，因此焊接應(yīng)力小。三、灰鑄鐵煤氣發(fā)生爐裂紋的焊接修復(fù)1. 焊接修復(fù)工藝設(shè)計(jì)（1）焊接方法的選擇大厚度鑄鐵件的補(bǔ)焊方法常用的有焊條電弧焊的熱焊和冷焊。（2）焊接材料的選用電弧冷焊一般采用異質(zhì)焊縫的鎳基焊條進(jìn)行補(bǔ)焊。由于焊縫為非鑄鐵型，所以塑性好，抗裂性

40、能好。鎳基焊條常用的有三種:純鎳的EZNi（鑄308）,鎳鐵的EZNiFe（鑄408），鎳銅的EZNiCu（鑄508）。坡口栽絲示意（3）栽絲法工藝由于補(bǔ)焊區(qū)坡口大、深、寬，為了防止應(yīng)力過(guò)大，使焊縫剝離，可使用栽絲法焊接。所謂栽絲法就是在坡口兩側(cè)鉆孔，攻絲后擰入鋼質(zhì)螺釘。螺釘孔排列示意（4）焊接方向及焊接順序1）采用多層多道焊。EZNiFe（鑄408）焊條焊三層鋪底及鑲邊，先繞螺釘焊接，再焊螺釘之間。2）其余焊縫用E5015（結(jié)507）焊條多層多道焊接，焊接時(shí)每層從坡口中心向坡口邊緣方向依次補(bǔ)焊，注意切不可從外向里焊，否則先焊部分可能會(huì)被后焊部分拉裂。3）焊道采用短段、斷續(xù)、分散焊，退焊，焊后

41、錘擊焊縫。4）開(kāi)V形坡口，坡口角度為6070，電源直流反接。2. 焊接修復(fù)工藝（1）焊前準(zhǔn)備1）在裂紋兩端外延鉆止裂孔，以防止裂紋擴(kuò)展。2）用角向砂輪機(jī)沿裂紋方向打磨出6070坡口。3）用氧乙炔火焰清除盡坡口及附近油、銹、雜質(zhì)。4）在坡口兩側(cè)各鉆螺孔15個(gè)，并擰入低碳鋼M10螺釘（去頭）。5）焊前烘干電焊條。EZNiFe（鑄408）烘干溫度200 ，12 h，E5015（結(jié)507）烘干溫度400 左右，12 h ，烘干后放入保溫筒，隨取隨用。（2）施焊過(guò)程1）用EZNiFe（鑄408）焊條先焊接三層鋪底及鑲邊，每層焊接時(shí)，先焊接螺釘周?chē)?，再沿裂紋長(zhǎng)度方向焊接螺釘之間，然后焊接螺釘以下的坡口底部

42、部分，最后焊接螺釘以上的坡口邊緣部分。2）鋪底、鑲邊過(guò)渡層焊完后，再用直徑3. 2 mm的E5015（結(jié)507）焊條進(jìn)行其余層焊接，同時(shí)采用多層多道焊。焊接電流90110 A，直流反接。多層焊接順序示意圖3）采用短段、分段退焊等方法，每段長(zhǎng)約30 mm。4）采用直線形運(yùn)條法，不擺動(dòng)，短弧焊接，每焊完一段后應(yīng)填滿(mǎn)弧坑，并將電弧引到起弧點(diǎn)附近熄滅，起附加熱處理作用。5）坡口焊滿(mǎn)后應(yīng)多焊一道回火焊道，起附加熱處理作用,焊后修磨至與母材圓滑過(guò)渡為宜。分段退焊順序示意學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解鋁及鋁合金的焊接性。2. 了解鋁及鋁合金的常用焊接工藝。3. 了解銅及銅合金的焊接性。4. 了解銅及銅合金的常用焊接工藝

43、。子課題8 常用非鐵金屬焊接一、鋁及鋁合金的焊接鋁是銀白色的輕金屬，密度?。?.7 g/cm3），熔點(diǎn)低（658），具有良好的塑性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐蝕性。在純鋁中加入鎂、錳、硅、銅及鋅等元素，即形成鋁合金。1. 鋁及鋁合金的焊接性（1）易氧化（2）易產(chǎn)生氣孔（3）易焊穿（4）熱裂紋（5）接頭不等強(qiáng)2. 鋁及鋁合金焊接工藝（1）焊前清理（2）預(yù)熱（3）氣焊及工藝（4）氬弧焊及工藝（5）焊后清理二、銅及銅合金的焊接1. 銅及銅合金的焊接性（1）難熔合、易變形（2）焊接接頭性能低（3）氣孔（4）熱裂紋2. 銅及銅合金的焊接工藝（1）紫銅的焊接工藝1）氣焊。2）焊條電弧焊。3）氬弧焊。（2）黃銅的焊

44、接工藝1）氣焊。2）焊條電弧焊。3）氬弧焊。1. 掌握異種鋼焊接接頭的類(lèi)型及特點(diǎn)。2. 理解異種鋼的焊接工藝特點(diǎn)。課題二 異種鋼的焊接工藝學(xué)習(xí)目標(biāo)子課題1 異種鋼的焊接特點(diǎn)一、異種鋼焊接接頭的類(lèi)型常用于異種鋼焊接結(jié)構(gòu)的鋼種二、異種鋼焊接接頭特點(diǎn)1. 接頭中存在著化學(xué)成分的不均勻性2. 熔合區(qū)組織和性能的不均勻性3. 應(yīng)力場(chǎng)分布的不均勻性4. 焊后熱處理難三、異種鋼的焊接工藝1. 焊接方法的選擇焊接方法選擇的原則是：既要保證滿(mǎn)足異種鋼焊接的質(zhì)量要求，又要盡可能考慮效率和經(jīng)濟(jì)性。在一般生產(chǎn)條件下使用焊條電弧焊最為方便。為了減少稀釋?zhuān)档腿酆媳然蚩刂撇煌饘倌覆牡娜刍浚ǔＲ部蛇x用熱源能量密度較高

45、的電子束焊、激光焊、等離子弧焊等方法。堆焊可以降低熔合比，埋弧焊則生產(chǎn)效率高。2. 焊接材料的選擇常用焊接方法的熔合比（1）在焊接接頭不產(chǎn)生裂紋等缺陷的前提下，若焊縫金屬的強(qiáng)度和塑性不能兼顧時(shí)，則要選用塑性和韌性較好的焊接材料。（2）焊縫金屬性能只需要符合兩種母材中的一種，即可認(rèn)為滿(mǎn)足使用技術(shù)要求。（3）同為結(jié)構(gòu)鋼的異種鋼材焊接時(shí)，在可用的相同強(qiáng)度等級(jí)的結(jié)構(gòu)鋼焊條中，一般應(yīng)選用抗裂性能良好的低氫焊條。（4）在滿(mǎn)足性能要求的條件下，選用工藝性能好、價(jià)低和易得的焊接材料。（5）對(duì)于異類(lèi)異種鋼接頭，一般均選用高鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條或鎳基合金焊條。3. 焊接坡口設(shè)計(jì)異種鋼焊接坡口的設(shè)計(jì)，應(yīng)有利于焊縫熔

46、合比（稀釋率）的減少，應(yīng)避免在某些焊縫中產(chǎn)生應(yīng)力集中。焊條電弧焊和堆焊時(shí)熔合比（稀釋率）的近似值4. 焊接參數(shù)焊接電流、焊條直徑、焊接速度及焊接層數(shù)的選擇，應(yīng)以減少母材金屬的熔化和提高焊縫的堆積量為主要原則。5. 預(yù)熱和焊后熱處理當(dāng)被焊的兩種鋼材之一是淬硬鋼時(shí)，必須進(jìn)行預(yù)熱，其溫度應(yīng)根據(jù)焊接性差的鋼材選擇。焊后熱處理的目的是提高接頭淬硬區(qū)的塑性及減小焊接應(yīng)力。若兩種母材金屬均有淬硬傾向，則必須進(jìn)行焊后熱處理。若兩種母材金屬的性能差別較大時(shí)，接頭的焊后熱處理并不能消除焊接應(yīng)力，而只能使應(yīng)力進(jìn)行重新分布。6. 采用預(yù)堆焊層有預(yù)堆焊層的異種鋼接頭的焊接順序?qū)W習(xí)目標(biāo)1. 掌握異種珠光體鋼的焊接性。2.

47、 理解異種珠光體鋼的焊接工藝。子課題2 異種珠光體鋼的焊接一、異種珠光體鋼的焊接性珠光體鋼與珠光體鋼焊接時(shí)，雖然它們之間的熱物理性能沒(méi)有太大的差異，但由于它們的化學(xué)成分、強(qiáng)度級(jí)別及耐熱性等性能不同，焊接性能也有較大差異。這一類(lèi)鋼，除一部分碳鋼外，大部分隨著珠光體鋼的強(qiáng)度等級(jí)提高，碳當(dāng)量增加，鋼的淬硬性增大，焊接性變差，焊接接頭易出現(xiàn)淬硬組織及由此而引起的焊接冷裂紋。二、異種珠光體鋼的焊接工藝1. 焊接方法異種珠光體鋼的焊接方法有焊條電弧焊、氣體保護(hù)電弧焊、埋弧焊等。目前經(jīng)常采用的工藝方法有兩種，其一是采用珠光體類(lèi)焊條加預(yù)熱或焊后熱處理，其二是采用奧氏體焊條或堆焊隔離層而不預(yù)熱。2. 焊接材料不

48、同的珠光體鋼焊接時(shí)，應(yīng)選用與合金含量較低一側(cè)的母材相匹配的珠光體焊接材料，并要保證力學(xué)性能，使接頭的強(qiáng)度、塑性不低于兩種母材規(guī)定值的較低者，碳鋼、合金鋼之間的焊接主要是保證焊接接頭的常溫力學(xué)性能，而對(duì)于耐熱鋼還要保證接頭的耐熱性能。通常都選用低氫型焊接材料，以保證焊縫金屬的抗裂性能和塑性。若異種珠光體鋼焊接接頭在使用工作溫度下可能產(chǎn)生擴(kuò)散層時(shí)，最好在坡口面堆焊具有Cr、V、Ti等強(qiáng)烈碳化物形成元素的金屬隔離層。如果產(chǎn)品不允許或焊接施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理時(shí)，可選用奧氏體焊接材料，以防止焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。3. 預(yù)熱和焊后熱處理在低碳鋼與普通低合金鋼焊接時(shí)，要根據(jù)普通低合金鋼選

49、用預(yù)熱溫度。對(duì)于普通低合金鋼和珠光體耐熱鋼，無(wú)論采用定位焊還是正式施焊，焊前均應(yīng)進(jìn)行整體或局部預(yù)熱。為了改善淬硬鋼焊接接頭的組織和力學(xué)性能，降低及消除厚大構(gòu)件焊接接頭的殘余應(yīng)力，促使擴(kuò)散氫逸出，防止產(chǎn)生冷裂紋及保持焊件尺寸精度，同時(shí)改善工件在高溫工作環(huán)境下的抗熱裂紋性能，需要對(duì)珠光體鋼焊接接頭進(jìn)行焊后熱處理，最常用的焊后熱處理是高溫回火。三、常用異種珠光體鋼的焊接工藝1. 不同低碳鋼的焊接不同的低碳鋼焊接時(shí)，焊接性良好，焊縫及熱影響區(qū)不會(huì)出現(xiàn)淬硬組織和裂紋。焊條電弧焊時(shí)可采用酸性焊條E4303（J422）或堿性焊條E4315（J427）等，埋弧焊時(shí)可選用H08A焊絲。CO2焊時(shí)可采用ER50-

50、6、ER49-1等焊絲。在焊件很大（一般指厚度超過(guò)30 mm）時(shí)，一般需要預(yù)熱到75 左右。當(dāng)焊件壁厚較大或要求較高加工精度時(shí)，焊后需進(jìn)行600640回火。2. 低碳鋼+低碳低合金鋼的焊接3. 低碳鋼+中碳鋼（中碳低合金鋼）的焊接4. 低碳鋼+耐熱鋼的焊接5. 不同的低碳低合金鋼的焊接6. 低碳低合金鋼與中碳鋼（中碳低合金鋼）焊接7. 低碳低合金鋼與耐熱鋼焊接8. 中碳鋼（中碳低合金鋼）+耐熱鋼焊接四、Q245R封頭與15CrMo中空軸的焊接1. 焊接性分析Q245R為焊接性良好的低碳鋼。2. 焊接方法與焊接材料焊接方法采用焊條電弧焊。選用R307焊條。3. 焊前準(zhǔn)備（1）坡口、封頭與軸均在車(chē)

51、床上加工。要保證焊透，開(kāi)小角度坡口，減小熔合比。（2）焊條選用R307，生產(chǎn)日期不得超過(guò)半年，并進(jìn)行烘干、保溫，隨用隨取。焊機(jī)選用ZX5400。（3）焊前對(duì)軸進(jìn)行預(yù)熱，加熱2 h，在300 保溫0. 5 h，方可焊接。（4）軸采用碳爐加熱, 并用氧乙炔火焰加熱封頭坡口附近200 mm范圍內(nèi)。（5）施焊環(huán)境要通風(fēng)、干燥、清潔、安全，由有資質(zhì)的熟練人員施焊。4. 焊接參數(shù)焊接參數(shù)見(jiàn)表。 焊接參數(shù)5. 焊接過(guò)程（1）組對(duì)時(shí)，將封頭置于胎具上，用吊車(chē)將軸吊入胎具內(nèi)找正，使焊道呈水平位置，選用R307焊條，定位焊（焊縫長(zhǎng)50 mm，4段，圓周均布），不能存在任何缺陷（弧坑裂紋，夾渣）。（2）整個(gè)焊接過(guò)程

52、中，軸溫控制在200300 ，不中斷焊接。嚴(yán)格控制焊接接頭的道間溫度，當(dāng)?shù)陀?00 時(shí)應(yīng)停止焊接，需進(jìn)行加熱。（3）先焊封頭內(nèi)側(cè)面，再將其翻轉(zhuǎn)用碳弧氣刨刨開(kāi)至內(nèi)側(cè)焊縫完全顯現(xiàn)，用角磨機(jī)清理后，焊接外側(cè)焊縫。（4）在封頭內(nèi)側(cè)，軸與封頭之間由8件肋板均布，以從結(jié)構(gòu)上減小焊縫的應(yīng)力集中。6. 焊后處理焊后將工件埋入300 左右的干石灰粉中，2 h后緩冷，48 h后超聲波探傷。學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接性。2. 了解珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接工藝。3. 了解珠光體鋼與奧氏體鋼板立對(duì)接焊操作。子課題3 珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接一、珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接性1. 焊縫金屬的稀釋由于珠光體鋼不

53、含合金元素（低碳鋼）或合金元素含量相對(duì)較低（低合金鋼），所以熔化的珠光體鋼母材對(duì)整個(gè)焊縫金屬中的合金元素含量具有沖淡作用，即稀釋作用，從而使焊縫的奧氏體形成元素含量減少，結(jié)果焊縫中可能會(huì)出現(xiàn)馬氏體組織，導(dǎo)致焊接接頭性能惡化，嚴(yán)重時(shí)甚至可能出現(xiàn)裂紋。焊縫的組織取決于焊縫的成分，而焊縫的成分取決于母材的熔入量，即熔合比。 舍夫勒焊縫組織舍夫勒焊縫組織圖可以幫助斷定異種金屬焊接處的化學(xué)成分和組織。也可由母材、填充金屬的化學(xué)成分及稀釋率求出焊縫金屬的化學(xué)成分（Nieq和Creq）及推算出焊縫金屬的金相組織，并以此核算所選焊接材料是否正確。舍夫勒焊縫組織圖中的鎳當(dāng)量計(jì)算公式：NieqNi+30C+0.

54、5Mn舍夫勒焊縫組織圖中的鉻當(dāng)量計(jì)算公式： CreqCr+Mo+1. 5Si+0. 5Nb為避免出現(xiàn)馬氏體組織，焊接時(shí)必須選用含鉻、鎳量較高的填充材料。 Q235、12Cr18Ni9及奧氏體焊條的鉻、鎳含量2. 過(guò)渡層的形成珠光體鋼和奧氏體鋼焊接時(shí)，在緊靠珠光體鋼一側(cè)熔合線的焊縫金屬中，會(huì)形成和焊縫金屬內(nèi)部成分不同的過(guò)渡層。過(guò)渡層的寬度取決于所用焊條的類(lèi)型，含鎳較高的焊條能顯著降低過(guò)渡層寬度。 過(guò)渡層寬度 m3. 擴(kuò)散層的形成奧氏體鋼和珠光體鋼組成的焊接接頭在焊后熱處理或高溫運(yùn)行時(shí)，由于熔合線兩側(cè)的成分相差很大，組織亦不同，在溫度高于350400 長(zhǎng)期工作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的碳的擴(kuò)散，即碳從珠光體

55、鋼一側(cè)通過(guò)熔合區(qū)向奧氏體焊縫擴(kuò)散。結(jié)果在靠近熔合區(qū)的珠光體鋼母材上形成了一層脫碳軟化層，而在奧氏體焊縫一側(cè)產(chǎn)生了增碳硬化層。擴(kuò)散層是這兩種異種鋼焊接接頭中的薄弱環(huán)節(jié)，它對(duì)接頭的常溫力學(xué)性能影響不大，但會(huì)降低接頭的高溫持久強(qiáng)度，一般降低幅度達(dá)1020。（1）擴(kuò)散層形成的原因1）焊接過(guò)程中，熔合區(qū)兩側(cè)分別為固態(tài)的母材和液態(tài)的焊縫，碳將由溶解度低的固態(tài)向溶解度高的液態(tài)過(guò)渡。2）焊縫結(jié)晶后，熔合區(qū)兩側(cè)分別為奧氏體相和鐵素體相，碳將由溶解度低而擴(kuò)散系數(shù)高的鐵素體向溶解度高而擴(kuò)散系數(shù)低的奧氏體焊縫擴(kuò)散。3）母材和焊縫中碳化物形成元素的差別，使母材中滲碳體分解，碳向焊縫中擴(kuò)散并形成穩(wěn)定的碳化物是形成擴(kuò)散層的

56、主要原因。（2）影響擴(kuò)散層的因素1）接頭加熱溫度和在高溫停留的時(shí)間。2）碳化物形成元素的影響。3）母材含碳量的影響。4）鎳的影響。4. 接頭應(yīng)力狀態(tài)的特點(diǎn)由于奧氏體鋼和焊縫金屬的線膨脹系數(shù)比珠光體鋼大30%50，而熱導(dǎo)率卻只有珠光體鋼的50左右。因此這種異種鋼的焊接接頭將會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，特別當(dāng)溫度變化較快時(shí)，由熱應(yīng)力引起的熱沖擊力像合金鋼淬火一樣容易引起焊件開(kāi)裂。二、珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接工藝1. 焊接方法由于焊條電弧焊時(shí)熔合比較小，而且操作靈活，不受焊件形狀的限制，所以，焊接這類(lèi)鋼時(shí)焊條電弧焊應(yīng)用最為普遍。帶極埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊熔合比較小，也是比較適合的焊接方法。2. 焊接材料珠

57、光體鋼與奧氏體鋼焊接時(shí)，焊縫及熔合區(qū)的組織和性能主要取決于填充金屬材料。焊接時(shí)，焊接材料應(yīng)根據(jù)母材種類(lèi)和工作溫度等條件進(jìn)行選擇。（1）克服珠光體鋼對(duì)焊縫的稀釋作用（2）抑制熔合區(qū)碳的擴(kuò)散（3）改變焊接接頭的應(yīng)力分布（4）提高焊縫金屬抗熱裂紋的能力 異種鋼接頭對(duì)焊縫含鎳量的要求3. 焊接工藝要點(diǎn)（1）為了減小熔合比，應(yīng)盡量選用小直徑的焊條和焊絲，并選用小電流、大電壓和高的焊接速度。（2）如果珠光體鋼有淬硬傾向，應(yīng)適當(dāng)預(yù)熱，但預(yù)熱溫度應(yīng)比同種珠光體材料焊接時(shí)略低一些。（3）對(duì)于較厚的焊件，為了防止因應(yīng)力過(guò)高而在熔合區(qū)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，可以在珠光體鋼的坡口表面堆焊過(guò)渡層，如圖所示。過(guò)渡層中應(yīng)含有較多的強(qiáng)

58、碳化物形成元素，具有較小的淬硬傾向，也可用高鎳奧氏體不銹鋼焊條堆焊過(guò)渡層。過(guò)渡層厚度一般為56 mm。 珠光體鋼坡口表面堆焊的過(guò)渡層（4）珠光體鋼與奧氏體不銹鋼的焊接接頭，焊后一般不進(jìn)行熱處理。奧氏體鋼與珠光體鋼焊接的焊條及預(yù)熱和焊后熱處理奧氏體鋼與珠光體鋼焊接的焊條及預(yù)熱和焊后熱處理（續(xù)）三、果醬蒸煮鍋異種鋼的焊接1. 焊前準(zhǔn)備 果醬蒸煮鍋示意1內(nèi)殼 2外殼 3焊縫2. 焊接操作（1）內(nèi)殼焊接（2）外殼焊接（3）內(nèi)、外殼的焊接由于內(nèi)、外殼的材質(zhì)分別為07Cr19Ni11Ti不銹鋼與Q235A鋼，因此該組件屬異種鋼焊接。1）在整好形的外殼上端頭用 2. 5 mm的E309-15（A307）焊條堆焊一層。2）把整好形的內(nèi)殼放入已焊好堆焊層的外殼內(nèi)進(jìn)行定位焊，并在內(nèi)殼上靠近坡口100 mm范圍內(nèi)涂上白堊糊劑。四、珠光體與奧氏體異種鋼立對(duì)接焊操作異種鋼立對(duì)接單面焊雙面成形焊件1. 焊前準(zhǔn)備（1）焊前用鋼絲刷或砂布清除盡待焊部位兩側(cè)各20 mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污、水分等，使之露出金屬光澤。（2）焊機(jī)：ZX7-400。（3）焊條：E309-16， 2. 5 mm、 3. 2 mm、 4