焊接冶金與焊接性

1、鋁及鋁合金焊接時(shí)存在的主要問題是什么？ 答：主要存在氣孔和熱裂紋和軟化問題 (1)氣孔的存在降低了焊縫的致密性和耐蝕性，易形成應(yīng)力集中從而降低了接頭的強(qiáng)度， 塑性、 氣孔可分為； 臨近焊縫表面的皮下氣孔、焊縫中部或根部的密集氣， 熔合區(qū)邊界的氧 化膜氣孔。( 2)熱裂紋可能出現(xiàn)在焊縫，焊接熱影響區(qū)、以及焊縫的弧坑處，焊縫中的熱裂 紋屬于結(jié)晶裂紋， 熱影響區(qū)中的熱裂紋主要是液化裂紋。 ( 3)熱處理強(qiáng)化鋁合金及焊前經(jīng)過 冷作硬化的非熱處理強(qiáng)化鋁合金， 熱影響區(qū)的強(qiáng)度和硬度相對于原來的母材會有不同程度的 降低及軟化；軟化可分為：非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金的軟化，時(shí)效強(qiáng)化鋁合金的軟化。鋁及鋁合金的焊接工藝要點(diǎn)

2、是什么？ 答：(1)焊接方法：應(yīng)根據(jù)合金牌號，焊件厚度，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及焊接質(zhì)量要求加以選擇，其 方法包括：鎢極氬弧焊、熔化極氬弧焊、變極性等離子弧焊、激光和電子束焊、攪拌摩擦焊 等( 2)焊接材料：選擇時(shí)要充分考慮接頭的力學(xué)性能，抗裂性及抗腐蝕性，并結(jié)合母材及 成分，產(chǎn)品的具體實(shí)施條件和結(jié)構(gòu)的剛性等(3)接頭設(shè)計(jì)：應(yīng)根據(jù)材料的厚度，焊接方法、焊接位置有無襯墊和是否清根等條件進(jìn)行接頭設(shè)計(jì)， 合理選擇接頭類型和坡形式。 ( 4)焊接 參數(shù)： 焊接參數(shù)的選定要考慮接頭的形式，尺寸及焊縫成型的要求，同時(shí)要考慮對氣孔、裂 紋和接頭軟化成程度的影響。 ( 5)焊前準(zhǔn)備：主要包括焊前清理，施加墊板，焊前預(yù)熱(

3、6)焊后處理：主要為及時(shí)清理焊后留在焊縫區(qū)及臨近區(qū)的殘存熔滴和焊渣。鈦及鈦合金的類型和牌號有那些？答：工 業(yè)純鈦(TA0.TA1.Ta3 ) a型鈦合金(TA4 TA6 TA7 ) , a + B型鈦合金(TC3.TC1.TC4.TC6.TC11 ) B 型鈦合金(TB2.TB4 )鈦及鈦合金的焊接性答：( 1 )間隙渣滓引起的接頭力學(xué)性能變化。 鈦及鈦合金在常溫下能與氧氣形成致密的氧化 膜而保持很高的穩(wěn)定性和耐蝕性， 但是在高溫下， 鈦及鈦合金吸收氧氣氮?dú)夂蜌錃饽芰軓?qiáng)， 對焊接接頭力學(xué)性能產(chǎn)生較大的影響。(2)焊接裂紋；鈦及鈦合金中 S P 和 C 等渣滓很少，晶界上低熔點(diǎn)共晶不易形成，

4、結(jié)晶溫度區(qū)間窄， 加之焊接凝固時(shí)收縮小， 因此出現(xiàn)焊接熱裂 紋可能性很小。 (3)氣孔； 氣孔是焊接鈦合金時(shí)比較為普遍的缺陷，其特點(diǎn)是分布在融合線附近，主要為氫氣孔， 是由于氫氣在鈦中的溶解度在凝固時(shí)存在突變和隨溫度的升高而降低 造成的( 4)焊接熱影響區(qū)的組織變化，包括相和晶粒尺寸的變化鈦及鈦合金的焊接工藝要點(diǎn)是什么？答：( 1 )焊接方法； 選擇焊接方法時(shí)， 主要考慮鈦合金的物理性能， 化學(xué)性能和冶金學(xué)特點(diǎn)， 還要兼顧工件與結(jié)構(gòu)的尺寸，應(yīng)選擇能量集中的焊法，同時(shí)采用很好的保護(hù)方法(2)焊接材料；鈦及鈦合金一般可以選擇與母材成分相同的焊絲，也可選擇強(qiáng)度略低于母材的焊絲， 以提高結(jié)構(gòu)的韌性。

5、( 3 )焊前準(zhǔn)備；主要包括板材切割、坡口設(shè)計(jì)和加工、表面清理，( 4)焊接參數(shù)；鈦及鈦合金焊接時(shí)都有晶粒粗化的傾向， 尤其B型鈦合金最為顯著，為防止晶粒 粗化，應(yīng)采用較小的焊接熱輸入，但也要注意輸入過低造成的不利影響(5)焊后處理；焊后熱處理可以調(diào)整鈦及鈦合金焊縫級熱影響區(qū)的微觀組織，從而改善焊接接頭的性能， 一般采用真空退火工藝，而對 a + 3型鈦合金來講，可以采用淬火 +時(shí)效+焊接+局部退火或者淬 火+焊接 +退火。焊接灰鑄鐵時(shí)主要存在的問題是什么？答：( 1 )焊接接頭容易出現(xiàn)白口(滲碳組織)及淬硬組織( 2)焊接接頭易出現(xiàn)裂紋。 ( 3) 低碳鋼和鎳基鑄鐵焊接時(shí)易出現(xiàn)熱裂紋。灰鑄鐵

6、異質(zhì)焊縫的電弧冷焊的工藝要點(diǎn) 答：焊前準(zhǔn)備工作要做好，焊接電流要適當(dāng)?shù)男。?采用焊道斷續(xù)分散焊接。 焊接是時(shí)候要用 小錘敲擊減少應(yīng)力。什么是焊接性，其內(nèi)涵是什么 答:焊接性是金屬材料是否能適應(yīng)焊接加工面形成完整的具有一定使用性能的焊接接頭的特 性，內(nèi)涵： 一是金屬在進(jìn)行焊接加工中是否容易產(chǎn)生缺陷； 二是所形成的焊接接頭在一定使 用條件下的可靠運(yùn)行的能力。什么是工藝焊接性，什么是使用焊接性？ 答：工藝焊接性是指在一定焊接工藝條件下， 獲得優(yōu)質(zhì)、 無缺陷的焊接接頭的能力。使用焊 接性是指焊接頭滿足某種使用性能的能力， 通常包括常規(guī)的力學(xué)性能、 持久強(qiáng)度以及抗腐蝕 性和耐磨性。影響焊接性因素有那些？

7、選擇焊接性實(shí)驗(yàn)方法的原則。 答：因素：材料因素、工藝因素、結(jié)構(gòu)因素、使用條件。原則：可比性，針對性，再現(xiàn)性， 經(jīng)濟(jì)性。焊接性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有哪些？ 答：評價(jià)焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力、 評價(jià)焊縫和熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力、 評價(jià)焊接接頭抵抗脆性轉(zhuǎn)變的能力、評價(jià)焊接接頭的使用性能常用的工藝焊接性試驗(yàn)方法的應(yīng)用范圍答：（ 1）碳當(dāng)量的間接測試法； 估計(jì)低合金鋼淬硬及裂紋敏感性的方法、適用于強(qiáng)度系數(shù)較 高的（500 1000Mpa）的調(diào)制態(tài)和非調(diào)制態(tài)的低合金高強(qiáng)度鋼。（2）可調(diào)拘束裂紋產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)法：在焊縫凝固的后期，施加不同的應(yīng)變值， 研究產(chǎn)生裂紋的規(guī)律，主要用于研究各類 的熱裂紋。（ 3）斜

8、Y 形坡口裂紋實(shí)驗(yàn)法：廣泛用于打底焊縫及其熱影響區(qū)冷裂紋傾向，一 般認(rèn)為在這種實(shí)驗(yàn)中的裂紋率不超過 20%則實(shí)際結(jié)構(gòu)焊接時(shí)不會產(chǎn)生裂紋。（ 4）插銷實(shí)驗(yàn)法：主要用于考核熱影響區(qū)的氫致延遲裂紋的敏感性， 也可以用于考核再熱裂紋的層狀撕裂 等的敏感性。（ 4）魚骨狀裂紋實(shí)驗(yàn)法： 考核焊接熱裂紋敏感性實(shí)驗(yàn)主要用于評定鋁合金和鈦 合金薄板焊縫及熱影響區(qū)的熱裂紋敏感性。 （ 5）剛性固定對接裂紋實(shí)驗(yàn)法： 適用于碳鋼，低 合金鋼， 焊條電弧焊， 埋弧焊和氣體保護(hù)焊工藝方法可以用于鋼材及焊接材料對接接頭的抗 裂性對比及焊接工藝性實(shí)驗(yàn)?；诣T鐵同質(zhì)焊縫的焊接方法有那些？答： （ 1 ）電弧熱焊：將工件或者有缺陷

9、的部位預(yù)熱到600700（暗紅色）以后進(jìn)行焊補(bǔ)，焊后進(jìn)行緩冷的鑄鐵焊補(bǔ)工藝，用于厚度大于 10mm 的缺陷焊件。 （2）氣焊：利用氧 乙 炔的火焰加熱焊條（V 3400 ）進(jìn)行鑄鐵缺陷焊補(bǔ)的方法 （薄壁件，剛度較小，厚度v 10mm） （3）電弧冷焊：焊工條件好，焊接成本低，過程短。適用于預(yù)熱困難或者不易預(yù)熱的焊件?；诣T鐵的異質(zhì)焊縫的焊接方法有那些。答：異質(zhì)焊縫的電弧冷焊；灰鑄鐵的釬焊（黃銅）銅及銅合金焊接過程中容易產(chǎn)生的問題是什么答：（1）銅的導(dǎo)熱率比鐵的大，散熱快，焊接時(shí)母材難以融化焊縫難以成型。（2）渣滓元素多，熱裂紋傾向大。 （ 3）氣孔較為嚴(yán)重（ 4 ）接頭處的塑性嚴(yán)重變壞，導(dǎo)電性下

10、降，耐腐蝕 性下降。銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)。答：（1）焊接材料：焊條均采用底氫形藥皮，且在藥皮中添加硅鐵，錳鐵、鈦鐵、鋁鐵和鋁 銅等金屬粉，對于純銅一般選著含有Si、P、T 脫氧劑的無銅焊絲，氣焊通用焊劑主要有硼酸鹽、鹵化物或者他們的混合物。（ 2）接頭設(shè)計(jì)：應(yīng)采用散熱條件下對稱的對接接頭，端接接頭并根據(jù)目材厚度和焊接方法不同制備相應(yīng)的坡口。（3）焊接方法及工藝： 高硅量密度常用的方法有氣焊、焊條電弧焊、氬弧焊、埋弧焊、等離子弧焊和電子束焊。低合金高強(qiáng)度鋼的焊接性如何答：（ 1）熱軋鋼和正火鋼 具有較好的抗熱裂紋能力， 但當(dāng)材料成分不合格而發(fā)生嚴(yán)重偏析或局部含CPS量很高時(shí)，也會出現(xiàn)熱裂紋低

11、合金高強(qiáng)度鋼中熱軋鋼的冷裂紋傾向是最小 的與 Q345、 16Mn 等正火鋼相比正火鋼由于合金元素較多，強(qiáng)度級別提高，淬硬傾向增大， 且同為正火鋼， 強(qiáng)度級別提高， 合金元素含量增加，冷裂紋敏感性增加，對于強(qiáng)度級別及碳 當(dāng)量較低的正火鋼來說冷裂紋傾向不大，但隨強(qiáng)度級別及板厚增加而增加C-Mn和Mn-Si系的熱軋鋼中由于不含碳化物形成元素，故而對再熱裂紋不敏感，對于正火鋼Q420（15MnVN ）來講熱裂紋傾向較小（ 1鋼材的化學(xué)成分直接影響再熱裂紋的敏感性 2 鋼材的 顯微組織和接頭的應(yīng)力狀態(tài)過熱區(qū)的粗精加劇了再熱裂紋的敏感性，焊縫厚度方向外層區(qū)域存在較大的裂余拉力導(dǎo)致了該區(qū)域再熱裂紋的產(chǎn)生，

12、 其他同理） 不受剛才的種類和強(qiáng)度級 別的限制，但與板厚有關(guān)一般板厚 16mm 以下就不易產(chǎn)生層狀撕裂，熱軋鋼和正火鋼除雜 效果不好，達(dá)不到要求因而對層狀撕裂有一定的敏感性熱軋鋼的焊接接頭脆化原因因含碳 量不同而異，含碳量v 0.12%時(shí)脆化一般內(nèi)過熱區(qū)晶輕粗化，而形成魏氏組織。當(dāng)0.12%時(shí)發(fā)生偏析等情況還能由于形成高碳馬氏體而脆化。 正火鋼脆化不僅與晶粒粗化有關(guān)， 而且 與沉淀強(qiáng)化元素有關(guān)且碳化物形成元素的含量越多脆化越明顯。結(jié)論：熱軋鋼對脆化比較敏感且隨碳當(dāng)量增加而增加，正火鋼較敏感且隨碳化物形成元素增加而增加軟化傾向不明顯。 （2）低碳調(diào)質(zhì)鋼： 低碳調(diào)質(zhì)鋼的含碳量較低含 Mn 量較高，

13、一般無熱裂紋傾向，但對于 一些高Ni低Mn類型的低碳調(diào)質(zhì)鋼熱裂紋傾向會增大從淬透性角度看，低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊 接性冷裂紋傾向應(yīng)很大，但若工藝合適，使低碳馬氏體產(chǎn)生“自回火”作用可以避免。Cr Mo V鋼和Mo V鋼對再熱裂紋敏感， Mo B鋼和CrMo鋼也有一定的再熱裂紋 傾向，過熱區(qū)粗晶焊縫厚度方向外層有殘余應(yīng)力都可能產(chǎn)生再熱裂紋對于調(diào)質(zhì)鋼來說，由于采用了現(xiàn)代的冶金技術(shù)， 對夾雜物控制較嚴(yán)純凈度較高， 因此層狀撕裂不敏感， 然而對于 板厚方向承受特大載荷時(shí)也存在有的可能性。在最佳冷卻時(shí)，調(diào)冷卻可產(chǎn)生馬氏體和 10%30%的貝氏體，可使過熱區(qū)脆化不明顯否則韌性會降低，較易出現(xiàn)焊接熱影響區(qū)的軟 化，

14、隨著強(qiáng)度增多而突出。 （3）中碳調(diào)質(zhì)鋼： 含碳量及合金元素較多具有較大的熱裂紋傾 向。含碳量高合金元素多淬硬性十分明顯，冷裂紋傾向很大。Cr Mo V鋼和Mo V鋼對再熱裂紋敏感， MoB 鋼和 CrMo 鋼也有一定的再熱裂紋傾向，過熱區(qū)粗晶焊縫厚 度方向外層有殘余應(yīng)力都可能產(chǎn)生再熱裂紋對于調(diào)質(zhì)鋼來說，由于采用了現(xiàn)代的冶金技 術(shù)，對夾雜物控制較嚴(yán)純凈度較高， 因此層狀撕裂不敏感， 然而對于板厚方向承受特大載荷 時(shí)也存在有的可能性。 含碳量高合金元素多， 過熱區(qū)易產(chǎn)生硬而脆的高碳馬氏體因而脆化 傾向比較嚴(yán)重。 調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的中碳調(diào)質(zhì)鋼在焊接熱性需求較易出現(xiàn)軟化現(xiàn)象而隨強(qiáng)度升高而 突出。低合金鋼的焊

15、接工藝要點(diǎn)是什么？答：（1）熱軋鋼及正火鋼； 焊接方法：對于熱軋鋼及正火鋼，焊條電弧焊、埋弧焊、氣體 保護(hù)焊等常規(guī)焊接方法都可以采用， 主要根據(jù)材料的厚度產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和具體條件確定。 含 碳量低和含有V、Nb和Ti的鋼種選著較小熱輸入含碳量偏上限的焊接熱輸入可以適當(dāng)加大。 一般情況下焊縫金屬的熱裂紋傾向較小， 有一定的冷裂傾向， 一般可按等強(qiáng)原則喜歡這焊 接材料， 重要結(jié)構(gòu)或厚板焊接優(yōu)先選擇底氫焊條或堿性適度的埋弧焊焊劑。一般來說對接焊縫比角焊縫更為合理，不同的焊接方法焊接不同厚度的鋼材，坡口形式和尺寸是不同的。 預(yù)熱溫度取決于鋼種的化學(xué)成分、 板厚、 焊接結(jié)構(gòu)形狀和環(huán)境溫度等。 板厚超過 30

16、mm 預(yù) 熱100 150熱軋鋼及正火鋼一般不需要焊后低溫?zé)崽幚恚珜τ诮Y(jié)構(gòu)約束應(yīng)力比較大 而使冷裂紋傾向明顯增大時(shí)，可以考慮后熱措施， 板厚較大， 焊接殘余應(yīng)力較大， 低溫工作 承受動載荷或有應(yīng)力腐蝕要求及尺寸穩(wěn)定性要求的時(shí)候應(yīng)做消除應(yīng)力處理，正火鋼須作焊后正火處理， 恢復(fù)正太組織， 強(qiáng)度級別達(dá)到 500Mpa 時(shí)可采用調(diào)質(zhì)處理提高接頭的強(qiáng)度和韌性。（ 2）低碳調(diào)質(zhì)鋼； 如果焊后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理則需用電弧焊方法等可以進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理必須限 制焊接過程中熱量對母材的左右超過 980Mpa 時(shí)最好采用鎢極氬弧焊和電子束焊，低于980Mpa 時(shí)可采用焊條電弧焊、埋弧焊、融化極氣體保護(hù)焊和鎢極氬弧焊等，并根

17、據(jù)板厚和 施工條件選擇。 焊接輸入的選擇應(yīng)結(jié)合焊接時(shí)采用的預(yù)熱溫度， 使焊接接頭的冷卻速度出 現(xiàn)最值的冷卻速度范圍之內(nèi)。 一般按等強(qiáng)度原則進(jìn)行焊接材料的選擇， 但當(dāng)結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度較 大時(shí)可以選擇強(qiáng)度比母材稍低的焊接材料。 焊接接頭設(shè)計(jì)； 一般來說對接焊縫比角焊縫更 為合理，不同的焊接方法焊接不同厚度的鋼材， 坡口形式和尺寸是不同的。 預(yù)熱 150-200 一般不需要低溫?zé)崽幚恚?板厚較大焊接殘余應(yīng)力較大， 低溫工作承受動載荷或有應(yīng)力腐蝕 要求以及尺寸穩(wěn)定性要求時(shí)作消除應(yīng)力處理， 強(qiáng)度超過 500Mpa 時(shí)，可做焊后調(diào)質(zhì)處理。 （ 3） 中碳調(diào)質(zhì)鋼； 先退火并在退火狀態(tài)下進(jìn)行焊接時(shí)應(yīng)盡量采用能量密度

18、高的熱源進(jìn)行焊接， 但從經(jīng)濟(jì)和方便性考慮， 目前仍用焊條電弧焊。 一般采用小焊接熱輸入焊接降低奧氏體的 過熱先退火后再焊接，焊后整體調(diào)質(zhì)時(shí)，焊接材料應(yīng)盡量降低焊縫金屬中的S、P含量?？刂艭、Si量，成分與母材相似。一般來說對接焊縫比角焊縫更為合理，不同的焊接方法焊接不同厚度的鋼材，坡口形式和尺寸是不同的。預(yù)熱溫度在200 300焊后應(yīng)立即采用低溫?zé)崽幚泶胧?板厚較大， 焊接殘余應(yīng)力較大， 低溫工作承受動載荷或有應(yīng)力腐蝕要 求及尺寸穩(wěn)定性要求的時(shí)候應(yīng)做消除應(yīng)力處理，正火鋼須作焊后正火處理，恢復(fù)正太組織， 強(qiáng)度級別達(dá)到 500Mpa 時(shí)可采用調(diào)質(zhì)處理提高接頭的強(qiáng)度和韌性。各種不銹鋼及耐熱鋼的焊接

19、性能如何？答：（1）貝氏體不銹鋼；貝氏體不銹鋼焊接時(shí)容易產(chǎn)生熱裂紋，并以結(jié)晶裂紋為主，有時(shí) 也可能出現(xiàn)液化裂紋。 異種鋼焊接時(shí)， 接頭成分不均勻， 形成單向奧氏體焊縫時(shí)有熱裂傾 向。焊接熱影響區(qū)易產(chǎn)生晶間腐蝕，多層多道焊的情況下還易出現(xiàn)焊縫區(qū)的晶間腐蝕，焊接接頭具有點(diǎn)蝕傾向。焊縫組織以Fa凝固模式時(shí)最好，使焊縫具有良好的綜合性能。6在晶界析出，并以魏氏組織形式存在，使得焊接接頭塑性、韌性及持久強(qiáng)度大大降低 e 0.06%時(shí)熔合區(qū)易出現(xiàn)刀狀腐蝕。（2）鐵素體鋼；鐵素體鋼裂紋敏感性較低。焊接接頭在焊接熱循環(huán)的作用下，被加熱到950以上的區(qū)域存在晶間腐蝕問題，保溫退火處理可恢復(fù)耐蝕性接頭易出現(xiàn) 6相脆化，從而降低韌性。易出現(xiàn)粗晶脆化，焊縫475。脆化。（ 3）馬氏體鋼； 對冷裂紋較為敏感尤其為氫致延遲裂紋（ 4）鐵素體奧氏體雙相鋼；對熱裂紋有一定的敏感性， 6 相的存在易出現(xiàn)粗晶脆化傾向， 同時(shí)也有 6 相的脆化傾向可能出 現(xiàn)焊縫 475的脆化。不銹鋼及耐熱