常用金屬材料的焊接課件

第五單元

常用金屬材料的焊接第五單元

常用金屬材料的焊接【學習目標】本單元主要講解常用金屬材料的焊接工藝等基礎(chǔ)知識，要求通過本單元的學習，理解碳鋼的焊接特點與焊接工藝；理解合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接特點與焊接工藝；了解不銹鋼和耐熱鋼的焊接特點與焊接工藝；了解鑄鐵的焊接特點與焊接工藝；了解鋁及鋁合金、銅及銅合金的焊接特點與焊接工藝?！緦W習目標】本單元主要講解常用金屬材料的焊接工藝等基礎(chǔ)知綜合知識模塊一碳素鋼的焊接碳素鋼是以Fe為基礎(chǔ)，以少量C為合金元素的鐵碳合金，可以簡稱為碳鋼。碳鋼有不同的分類方法，按含C量可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼；按品質(zhì)分可分為普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；按用途可分為結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼；根據(jù)某些行業(yè)特殊要求及用途，有一些專業(yè)用鋼，比如：壓力容器用碳鋼、鍋爐用碳鋼、船用碳素結(jié)構(gòu)。綜合知識模塊一碳素鋼的焊接碳素鋼是以Fe為基礎(chǔ)，以少量碳鋼的焊接性主要取決于碳含量。隨著碳含量的增加，焊接性逐漸變差。碳鋼中的Mn和Si對焊接性也有影響，隨著它們含量的增加，焊接性變差，但不及碳作用強烈。把鋼中合金元素的含量按其作用換算成碳的相當含量，就叫做碳當量。它可作為評定鋼材焊接性的一種參考指標。這樣，就可以把C、Mn和Si對焊接性的影響匯合成一個適用于碳素鋼的碳當量Ceq經(jīng)驗公式：Ceq值增加，產(chǎn)生冷裂紋的敏感性增大，焊接性變差。通常，當Ceq值小于0.4%時，鋼材的淬硬傾向不大，焊接性良好，不需預熱。Ceq值在0.4%～0.6%之間時，鋼材的淬硬傾向大，冷裂紋的敏感性將增大，焊接性一般，焊接時需要采取一些工藝措施，如預熱等。Ceq值大于0.6%時，焊接性變得很差。碳鋼的焊接性主要取決于碳含量。隨著碳含量的增加，焊接性逐漸碳鋼中的雜質(zhì)(如S、P、Ｏ、N)和一些微量元素(如Cr、Mo、V、Cu)等對焊接接頭的裂紋敏感性和力學性能都有重大影響。實際上，焊接性的好壞不只取決于合金元素的含量，還取決于焊接接頭冷卻速度。尤其中、高碳鋼在某種焊接熱循環(huán)的作用下，冷卻速度較快，碳鋼可能在焊縫和熱影響區(qū)中形成馬氏體組織，馬氏體量越多，硬度越高，焊接性越差，產(chǎn)生裂紋傾向越大，因此，焊接時控制冷卻速度也成為至關(guān)重要的問題。

采用預熱、控制層間溫度和后熱，或使用大焊接熱輸入，都能降低焊接接頭冷卻速度，從而控制組織和硬度，減小冷裂紋的可能性。

金屬熔焊基礎(chǔ)與材料焊接第五單元常用金屬材料的焊接除上述影響碳鋼焊接性的諸多因素以外，母材焊前熱處理狀態(tài)對焊接性影響也是碳鋼焊接時不容忽視的問題。碳鋼中的雜質(zhì)(如S、P、Ｏ、N)和一些微量元素(如Cr、低碳鋼的焊接1.低碳鋼的焊接特點

低碳鋼碳含量較低，Mn、Si含量又少，所以，通常情況下不會因焊接而引起嚴重硬化組織或淬火組織。這種鋼材的塑性和沖擊韌度優(yōu)良，焊成的接頭塑性和沖擊韌度也很好，焊接時，一般不需預熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織?？梢哉f，整個焊接過程中不需要特殊的工藝措施，其焊接性優(yōu)良。但在少數(shù)情況下，低碳鋼的焊接性也會不好，焊接時出現(xiàn)困難，例如：低碳鋼母材成分不合格，S、P、O等雜質(zhì)含量過高，焊接方法選擇不當?shù)取５吞间摰暮附?.低碳鋼的焊接特點

低碳鋼碳含量較低，M總之，低碳鋼是最容易焊接的鋼種，但有時也會出現(xiàn)某種問題。許多焊接方法都適用于低碳鋼焊接，并能獲得良好的焊接接頭。目前，焊條電弧焊、二氧化碳氣體保護焊、氬弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣焊、電阻焊等都是焊接低碳鋼的成熟焊接方法?？傊?，低碳鋼是最容易焊接的鋼種，但有時也會出現(xiàn)某種問題。

2.焊接方法和焊接材料的選擇

(1)焊條電弧焊焊接低碳鋼時大多采用焊條電弧焊，低碳鋼選用焊條的主要原則是等強度原則，大多使用E43××系列的焊條，因為低碳鋼通常的抗拉強度平均值為417.5MPa，而E43××系列焊條熔敷金屬的抗拉強度不小于420MPa，在力學性能上正好與之匹配。這一系列焊條有多種型號，商品牌號更多，可根據(jù)具體母材、受載情況等加以選用，比較重要的結(jié)構(gòu)或受載情況復雜的結(jié)構(gòu)，盡量選用低氫型焊條，表5-1為幾種情況的舉例。其他鋼材選用焊條請參照JB/T4709—2007等行業(yè)標準或國家標準。

2.焊接方法和焊接材料的選擇

(1)焊條電弧焊焊

(2)二氧化碳氣體保護焊近年來，二氧化碳氣體保護焊用來焊接低碳鋼也很普遍。二氧化碳氣體保護焊用焊絲可分為實心焊絲和藥芯焊絲兩大類，低碳鋼選用焊絲的主要原則也是等強度原則，舉例見表5-1。其他請參照GB/T8110—1995《氣體保護焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》等國家標準。焊接用的CO2氣體純度應(yīng)不低于99.5％。

(3)埋弧焊低碳鋼的焊接采用埋弧焊的也很多，尤其是中、厚度鋼板。低碳鋼埋弧焊一般選用實芯焊絲H08A或H08MnA等，它們與高錳高硅低氟熔煉焊劑HJ430、HJ431或HJ433配合，應(yīng)用甚廣。燒結(jié)焊劑應(yīng)用也日益廣泛，有的燒結(jié)焊劑附加鐵粉，可以在襯墊上單面焊雙面成形，焊縫美觀，效率甚高。幾種低碳鋼埋弧焊常用焊接材料的選用舉例，見表5-1。

(2)二氧化碳氣體保護焊近年來，二氧化碳氣體保護焊用(4)手工TIG焊在比較重要的結(jié)構(gòu)中，低碳鋼管對焊時，一般要求焊接接頭必須是全焊透結(jié)構(gòu)。許多工廠采用手工TIG焊封底，焊條電弧焊填充和蓋面的方法或全部采用手工TIG焊焊接。低碳鋼TIG焊用焊絲盡量選用專用焊絲以減少化學成分的變化，保證焊縫一定的力學性能，20、20g、20R這類鋼一般采用H08Mn2SiA就可以了，焊接時所用Ar氣體純度應(yīng)不低于99.99％。

低碳鋼焊接可采用的焊接方法還有很多,比如窄間隙埋弧焊、氣焊、電渣焊等。在鍋爐和壓力容器制造中，還有不少其他焊接技術(shù)以及它們各種組合形式，這主要根據(jù)具體條件和工藝要求來選擇。要求來選擇。(4)手工TIG焊在比較重要的結(jié)構(gòu)中，低碳鋼管對焊時，一常用金屬材料的焊接課件3.焊接工藝要點

(1)焊前準備焊前準備包括以下方面：

1)坡口的制備。坡口的制備宜采用冷加工方法，也可采用熱加工方法，焊接坡口應(yīng)保持平整，不得有裂紋、分層、夾渣等缺陷，尺寸應(yīng)符合圖樣或焊接工藝的規(guī)定。坡口表面及兩側(cè)(焊條電弧焊10mm,埋弧焊20mm)應(yīng)將水、鐵銹、油污、熔渣及其他有害雜質(zhì)清理干凈。

2)焊條、焊劑按規(guī)定進行烘干、保溫。焊絲需去除油、銹等雜質(zhì)。3.焊接工藝要點

(1)焊前準備焊前準備包括以下方

3)預熱。低碳鋼焊接一般不需要采用特殊的工藝措施,但若在寒冷冬季施焊時，焊接接頭冷卻速度快，裂紋傾向增大，特別是焊接厚度大的剛性結(jié)構(gòu)時更是如此，為避免裂紋的產(chǎn)生，可采取焊前預熱、焊接時保持層間溫度和后熱等工藝措施。預熱溫度可根據(jù)試驗結(jié)果和相關(guān)標準具體確定，不同產(chǎn)品的預熱溫度不盡相同，見表5-2和表5-3。

3)預熱。低碳鋼焊接一般不需要采用特殊的工藝措施,但若常用金屬材料的焊接課件4)定位焊。所謂定位焊就是為組裝和固定焊件上各零件的位置而進行的焊接，所形成的焊縫叫定位焊縫。定位焊須采用與所焊焊縫相同的焊接材料，按相同的焊接工藝施焊，定位焊縫不得有裂紋，否則必須清除重焊。熔入永久焊縫內(nèi)的定位焊縫兩端應(yīng)便于接弧，如存在氣孔、夾渣時應(yīng)去除。4)定位焊。所謂定位焊就是為組裝和固定焊件上各零件的位置(2)焊接要求焊接要求如下：

1)焊工必須按圖紙、工藝文件、技術(shù)標準的要求施焊。

2)應(yīng)在引弧板或坡口內(nèi)引弧，禁止在非焊接部位引弧。熄弧時，弧坑要填滿。

3)施焊過程中應(yīng)控制層間溫度不超過規(guī)定的范圍，當焊件預熱時應(yīng)控制層間溫度不低于預熱溫度。

4)每條焊縫應(yīng)盡可能一次焊完，盡量避免中斷。

5)焊縫表面的形狀尺寸及外觀要求應(yīng)滿足相關(guān)標準的要求。

6)焊縫表面不得有裂紋、氣孔、弧坑和肉眼可見的夾渣等缺陷，焊縫上的熔渣和兩側(cè)的飛濺物必須清除。焊縫與母材應(yīng)圓滑過渡。焊縫表面咬邊缺陷應(yīng)不超出相關(guān)標準的規(guī)定。(2)焊接要求焊接要求如下：

1)焊工必須按圖紙、工中碳鋼的焊接1.中碳鋼的焊接特點

中碳鋼的含C量在0.30%～0.60％之間。當wC接近０.30％而wMn不高時，焊接性良好。隨著wC的增加，焊接性逐漸變差。如果wC為0.50％左右而仍按焊接低碳鋼常用的工藝施焊時，熱影響區(qū)可能產(chǎn)生脆硬的馬氏體組織，易開裂。當焊接材料和焊接過程控制不好時，甚至焊wC縫也會如此。焊接時，相當數(shù)量的母材會熔化進入焊縫使其雜質(zhì)含量增高，容易產(chǎn)生焊縫熱裂紋。特別是雜質(zhì)S控制不嚴時，更易顯示出來。這種熱裂紋在弧坑處更為敏感。此外，由于wC增高，氣孔敏感性也增大。中碳鋼的焊接1.中碳鋼的焊接特點

中碳鋼的含C量在0.中碳鋼既可以用作強度較高的結(jié)構(gòu)件，也可以用作機械部件和工具。用作機械部件和工具時，又常用其堅硬耐磨而非高強度。無論是高強度還是耐磨，常常通過熱處理來達到所希望的性能。如果對已經(jīng)熱處理的部件進行焊接，則必須采取措施防止裂紋產(chǎn)生。不過，還需強調(diào)的是，焊接的熱量會使熱影響區(qū)軟化，為了恢復熱影響區(qū)性能，焊件需要再進行熱處理。中碳鋼既可以用作強度較高的結(jié)構(gòu)件，也可以用作機械部件2.焊接方法和焊接材料的選擇

(1)焊條電弧焊中碳鋼焊接性較差，大多用于制造機械零件，所以焊接中碳鋼最常用的焊接方法主要是焊條電弧焊。

要求焊縫金屬與母材等強度時，應(yīng)選用級別相當?shù)暮笚l；在不要求等強度時，可選用強度級別低于母材的焊條。低氫型焊條有一定脫硫能力，熔敷金屬塑性和韌性良好，擴散氫量又少，無論對熱裂紋或氫致冷裂紋來說，抗裂性都較高，因此應(yīng)盡量選用。2.焊接方法和焊接材料的選擇

(1)焊條電弧焊中碳

在個別情況下，也可采用鈦鐵礦型或鈦鈣型焊條，但一定要有嚴格的工藝措施配合，例如認真控制預熱溫度和盡量減少母材熔深(減少焊縫wC)，方能有滿意結(jié)果。

特殊情況下，亦可采用鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條焊接，這時不需預熱，而焊縫金屬塑性良好，可以減少焊接接頭的應(yīng)力，避免熱影響區(qū)冷裂紋產(chǎn)生。中碳鋼焊條舉例如表5-4所示。在個別情況下，也可采用鈦鐵礦型或鈦鈣型焊條，但一定要有嚴(2)其他焊接方法中碳鋼的焊接有時也可以采用其他的焊接方法，這主要根據(jù)設(shè)計要求和具體情況而定，比如二氧化碳氣體保護焊等。選用二氧化碳氣體保護焊時，30、35號鋼焊絲一般選用H08Mn2SiA、H04Mn2SiTiA和H04MnSiAlTiA。(2)其他焊接方法中碳鋼的焊接有時也可以采用其他的焊接方3.焊接工藝要點

(1)焊前準備焊前應(yīng)做如下方面準備工作：

1)焊條在使用前應(yīng)按規(guī)定溫度進行烘干、保溫。

2)補焊前待焊處的缺陷徹底清除掉，認真清理待焊部位工件表面，去除鐵銹、油污、水分等雜質(zhì)。需要定位焊時焊縫不宜過小。

3)預熱，控制層間溫度。大多數(shù)情況下，中碳鋼焊接需要預熱,焊接時控制層間溫度，層間溫度一般不能低于預熱溫度，以降低焊縫和熱影響區(qū)冷卻速度，從而防止產(chǎn)生馬氏體，提高焊接接頭的塑性，減小殘余應(yīng)力。預熱溫度取決于碳當量、母材厚度、結(jié)構(gòu)剛性、焊條類型和工藝方法。一般來說，隨著碳當量增高，接頭厚度增大或電弧中氫含量增高，預熱溫度增高。通常，35號鋼和45號鋼預熱溫度可為150～250℃，wC再高，或厚度大，或剛性大預熱溫度可在250～400℃。如果采用局部預熱，坡口兩側(cè)的加熱范圍為150～200mm。3.焊接工藝要點

(1)焊前準備焊前應(yīng)做如下方面準備工

(2)焊接要求焊接中碳鋼時，盡量采用窄焊道，短弧焊操作方法。如果是多層焊，前幾層焊縫應(yīng)采用小直徑焊條，小焊接電流，以減少母材的熔深，但要熔透。中間層可用較高的線能量來完成。最后一道或幾道蓋面焊縫盡可能全部熔敷在前一層已熔敷的焊縫金屬上，這種做法對原熔敷焊道的熱影響區(qū)，特別是處在母材中的熱影響區(qū)起到回火作用，降低該區(qū)的硬度和脆性，防止焊后熱處理前產(chǎn)生裂紋。

(3)焊后熱處理焊后最好立即做消除應(yīng)力熱處理，特別是大厚度工件、大剛性結(jié)構(gòu)件和苛刻的工況條件下(例如動載荷或沖擊載荷)工作的工件更應(yīng)如此。消除應(yīng)力熱處理溫度一般為600～650℃。如果不可能立即消除應(yīng)力，也應(yīng)當后熱，以便擴散氫逸出。后熱溫度不一定與預熱溫度相同，視具體情況而定。后熱保溫時間大約每10mm厚度為1小時左右。(2)焊接要求焊接中碳鋼時，盡量采用窄焊道，短弧焊操作方高碳鋼的焊接1.高碳鋼的焊接特點

高碳鋼wC大于0.6％，除了高碳結(jié)構(gòu)鋼外，還包括高碳碳素鋼鑄件和碳素工具鋼等。高碳鋼的wC比中碳鋼更高，更容易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體，所以淬硬傾向和裂紋敏感傾向更大，從而焊接性更差。這類鋼實際上不用于制造焊接結(jié)構(gòu)，而用于高硬度或耐磨部件、零件和工具以及某些鑄件，亦稱為工具鋼和鑄鋼，所以它們的焊接也大多數(shù)為焊接修復。為了獲得高硬度或高耐磨性，高碳鋼零件一般都經(jīng)過熱處理，常為淬火+回火，因此，焊接前進行退火，可以減少裂紋傾向，焊后再進行熱處理，以達到高硬度和高耐磨性要求。高碳鋼的焊接1.高碳鋼的焊接特點

高碳鋼wC大于0.62.焊接方法和焊接材料的選擇

由于高碳鋼焊接性差，大多應(yīng)用于硬度大或耐磨部件、零件和工具，所以焊接高碳鋼最常用的焊接方法主要是焊條電弧焊。

焊接材料通常根據(jù)鋼的含碳量、工件設(shè)計和使用條件等，選用合適的填充金屬。焊縫要與母材性能完全相同比較困難，這類鋼的抗拉強度大多在675MPa以上，選用的焊接材料視產(chǎn)品設(shè)計要求而定，要求強度高時，一般用E7015-D2(J707)或E6015-D2(J607)，要求強度不高時，可用E5016(J506)或E5015(J507)等焊條，或者分別選用與以上強度等級相當?shù)牡秃辖痄摵笚l或填充金屬，所有焊接材料都應(yīng)當是低氫型的。2.焊接方法和焊接材料的選擇

由于高碳鋼焊接性差，大多應(yīng)必要時也可以用鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條焊接，焊條牌號與中碳鋼用焊條相同，例如E308-16(A102)、E308-15(A107)、E309-16(A302)、EE309-15(A307)等，這時可以不預熱，當材料剛度較大時，焊接前適當預熱。必要時也可以用鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條焊接，焊條牌號與中碳鋼3.焊接工藝要點

(1)焊前準備高碳鋼焊接前應(yīng)做如下準備工作：

1)高碳鋼應(yīng)先行退火，然后焊接。

2)采用結(jié)構(gòu)鋼焊條焊接時，焊前必須預熱，預熱溫度一般在250～350℃以上。焊接過程中還需要保持與預熱一樣的層間溫度。

3)焊前注意按規(guī)定烘干焊條，并放在保溫箱或保溫筒內(nèi)，以防焊條吸潮。3.焊接工藝要點

(1)焊前準備高碳鋼焊接前應(yīng)做如下4)焊前注意工件表面的清理，不得有水分、油污、鐵銹等雜質(zhì)。

(2)焊接要求焊接過程中應(yīng)采取如下措施：

1)采取與中碳鋼相同的工藝措施，盡量減小熔合比，小電流，快速焊，焊接過程中應(yīng)量連續(xù)施焊不間斷。

2)采用預堆法，先在坡口上堆焊，然后再進行焊接。

3)焊件剛度、厚度較大時，應(yīng)采取減少內(nèi)應(yīng)力的措施，例如合理排列焊道、分段倒退焊法、焊后錘擊焊道等。

(3)焊后熱處理焊后工件應(yīng)立即送入爐中，在650℃保溫，進行消除應(yīng)力熱處理。4)焊前注意工件表面的清理，不得有水分、油污、鐵銹等常用碳鋼的典型焊接實例1.低碳鋼的典型焊接實例

(1)焊條電弧焊焊接低碳鋼實例某一化工機械制造企業(yè)，制造的二氧化硫產(chǎn)品冷凝器，所用材質(zhì)是20R,板厚是8mm,筒體的縱焊縫是對接接頭,開V形坡口，采用焊條電弧焊，焊接工藝見表5-5。常用碳鋼的典型焊接實例1.低碳鋼的典型焊接實例

(1)常用金屬材料的焊接課件

(2)手工TIG焊封底，焊條電弧焊填充和蓋面焊接低碳鋼實例上述的同一設(shè)備，筒體的合攏口焊縫，由于筒體的直徑只有?616mm,接頭要求全焊透結(jié)構(gòu)，工廠采用了TIG焊封底，焊條電弧焊填充、蓋面的工藝，焊接工藝見表5-6。(2)手工TIG焊封底，焊條電弧焊填充和蓋面焊接低碳鋼實常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件(3)二氧化碳氣體保護焊焊接低碳鋼實例有一水輪機支持蓋，材質(zhì)為Q235鋼，采用二氧化碳氣體保護焊。焊絲為ER49-1(H08Mn2SiA),?1.6，焊接工藝見表5-7。(3)二氧化碳氣體保護焊焊接低碳鋼實例有一水輪機支持蓋常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件2.中碳鋼的典型焊接實例(1)焊條電弧焊焊接中碳鋼的焊接實例某船廠35號鋼軸與法蘭的焊接，焊接工藝見表5-8。2.中碳鋼的典型焊接實例(1)焊條電弧焊焊接中碳鋼的焊接常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件(2)焊條電弧焊修復中碳鋼機械零件實例某廠空氣錘錘桿(直徑280mm)使用中發(fā)現(xiàn)裂紋，采用焊條電弧焊進行修復。首先，在裂紋處開U形坡口，把裂紋徹底清理干凈，對工件待焊部位進行局部預熱至150℃，用?3.2mm的J507焊條補焊，焊接電流為100～120A。為防止變形，采用對稱交替焊。焊后立即用火焰進行局部回火，把焊縫及近縫區(qū)加熱到暗紅色，然后在空氣中冷卻。焊接完成后，經(jīng)過一段時間的使用，效果很好。(2)焊條電弧焊修復中碳鋼機械零件實例某廠空氣錘錘桿(綜合知識模塊二低合金鋼的焊接低合金鋼是在碳素鋼中添加總質(zhì)量分數(shù)不超過5%的各種合金元素，以提高鋼的強度、塑性、韌性、耐蝕性、耐熱性或其他特殊性能的鋼材。這些鋼種已廣泛地用于船舶、橋梁、鍋爐、壓力容器、管道、常規(guī)和核能動力設(shè)備、各種車輛、重型機械、海洋和建筑中，目前已成為大型焊接結(jié)構(gòu)中最主要的結(jié)構(gòu)材料。綜合知識模塊二低合金鋼的焊接低合金鋼是在碳素鋼中添

對焊接生產(chǎn)中常用的一些低合金鋼來說，綜合考慮了它們的性能和用途后，大致可分為兩大類:一類是高強度鋼，它主要應(yīng)用在一些要求常規(guī)條件下能承受靜載和動載的機械零件和工程結(jié)構(gòu)；另一類是專用鋼，它主要用于一些特殊條件下工作的機械零件和工程結(jié)構(gòu)。高強度鋼包括的范圍很廣，凡是屈服點σs≥295MPa、抗拉強度σb≥395MPa的鋼，均稱為高強度鋼。這類鋼中根據(jù)屈服點級別及熱處理狀態(tài)，一般又可分為三種類型：熱軋及正火鋼、低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼。

對焊接生產(chǎn)中常用的一些低合金鋼來說，綜合考慮了它們的性熱軋及正火鋼的焊接1.熱軋及正火鋼的焊接特點

以熱軋或正火狀態(tài)供貨和使用的鋼稱為熱軋及正火鋼，包括熱軋鋼和正火鋼。這類鋼σs＝295～490MPa，主要包括GB/T1591—2008《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》中的Q295～Q460鋼。

屈服強度為295～390MPa的低合金鋼大多屬于熱軋鋼，是靠合金元素錳的固溶強化作用獲得的高強度，其中Q345是國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的高強度鋼。Q345又可分為A～E五個質(zhì)量等級，其中Q345A相當于舊牌號的16Mn，Q345C相當于鍋爐壓力容器用鋼中的16Mng和16MnR。熱軋及正火鋼的焊接1.熱軋及正火鋼的焊接特點

以熱軋或

屈服強度大于390MPa的低合金鋼一般需要在正火或正火加回火狀態(tài)下使用，如Q420等。正火處理后形成的碳、氮化合物以細小質(zhì)點形式從固溶體中沉淀析出，在提高鋼材強度的同時，保證具有一熱軋及正火鋼含有一定量的合金元素及微量合金化元素，其焊接性與碳鋼的差別主要是焊接熱影響區(qū)組織與性能的變化對焊接熱輸入較敏感，熱影響區(qū)淬硬傾向增大，對氫致裂紋敏感性較大，含有碳、氮化合物形成元素的熱軋及正火鋼還存在再熱裂紋的危險等。但總體來看焊接性還是比較好的，只有在掌握各種不同熱軋及正火鋼焊接性特點和規(guī)律的基礎(chǔ)上，才能制訂正確的焊接工藝，保證焊接質(zhì)量。屈服強度大于390MPa的低合金鋼一般需要在正火或正(1)焊接熱影響區(qū)組織與性能變化依據(jù)焊接熱影響區(qū)被加熱的峰值溫度不同，焊接熱影響區(qū)可分為熔合區(qū)、粗晶區(qū)、細晶區(qū)、不完全相變區(qū)及回火區(qū)。不同部位熱影響區(qū)組織與性能取決于鋼的化學成分和焊接時加熱和冷卻的速度。如果焊接冷卻速度控制不當，焊接熱影響區(qū)局部區(qū)域?qū)a(chǎn)生淬硬或脆性組織，導致抗裂性或韌性降低。粗晶區(qū)和不完全相變區(qū)是焊接接頭的兩個薄弱區(qū)。

熱軋鋼焊接時，如果焊接熱輸入過大，粗晶區(qū)將因晶粒嚴重長大或出現(xiàn)魏氏體組織等而降低韌性；如果焊接熱輸入過小，由于粗晶區(qū)組織中馬氏體比例增大而降低韌性。正火鋼焊接時，粗晶區(qū)組織性能受焊接熱輸入的影響更為顯著，如果熱輸入較大，粗晶區(qū)將產(chǎn)生粗大的粒狀貝氏體、上貝氏體組織而導致粗晶區(qū)韌性的顯著降低。焊接熱影響區(qū)的不完全相變區(qū)在焊接加熱時組織脆化，防止不完全相變區(qū)組織脆化的措施是控制焊接冷卻速度，避免脆硬的馬氏體產(chǎn)生。(1)焊接熱影響區(qū)組織與性能變化依據(jù)焊接熱影響區(qū)被加熱的(2)熱應(yīng)變脆化熱應(yīng)變脆化是焊接過程中在熱和應(yīng)變的同時作用下產(chǎn)生的一種應(yīng)變時效，它是由固溶的氮所引起的，一般認為在200～400℃時最為明顯，大多發(fā)生在固溶含氮的低碳鋼和強度較低的低合金鋼中。消除熱應(yīng)變脆化的有效措施是進行焊后熱處理，經(jīng)600℃左右的消除應(yīng)力退火后，材料的韌性可恢復到原有水平。比如Q345和Q420(15MnVN)焊后都有一定的熱應(yīng)變脆化傾向，經(jīng)600℃×1h退火處理后，韌性基本恢復正常。(2)熱應(yīng)變脆化熱應(yīng)變脆化是焊接過程中在熱和應(yīng)變的同時作(3)焊接裂紋

1)焊接氫致裂紋：焊接氫致裂紋通常稱為焊接冷裂紋或延遲裂紋，是危害最為嚴重的工藝缺陷，它常常是焊接結(jié)構(gòu)失效破壞的主要原因。熱軋及正火鋼焊接時產(chǎn)生的氫致裂紋主要發(fā)生在焊接熱影響區(qū)，有時也出現(xiàn)在焊縫金屬中。生成焊接冷裂紋的三個要素中與材料有關(guān)的是淬硬組織。熱軋及正火鋼中由于加入了一定的合金元素，淬硬傾向比低碳鋼要稍大些，如Q345鋼、Q390鋼焊接時，快速冷卻可能出現(xiàn)淬硬的馬氏體組織，冷裂傾向增大。但由于熱軋鋼的碳當量比較低，通常冷裂傾向不大，但在環(huán)境溫度很低或鋼板厚度大時應(yīng)采取工藝措施防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生。正火鋼合金元素含量較高，焊接熱影響區(qū)紋的產(chǎn)生。正火鋼合金元素含量較高，焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向有所增加。對強度級別及碳當量較低的正火鋼，冷裂傾向不大，但隨著強度級別及板厚的增加，其淬硬性及冷裂傾向都隨之增大，需要采取控制焊接熱輸入、降低含氫量、預熱和及時后熱等措施，以防止冷裂紋的產(chǎn)生。(3)焊接裂紋

1)焊接氫致裂紋：焊接氫致裂紋通常稱2)焊接熱裂紋：與碳素鋼相比，熱軋及正火鋼的wC、wS較低，且wMn較高，其熱裂紋傾向較小。但有時也會在焊縫中出現(xiàn)熱裂紋，如厚壁壓力容器焊接生產(chǎn)中，在多層多道埋弧焊焊縫的根部、焊道或靠近坡口邊緣的高稀釋率焊道中易出現(xiàn)焊縫金屬熱裂紋。采用Mn、Si含量較高的焊接材料，減小焊接熱輸入，減少母材在焊縫中的熔合比，增大焊縫成形系數(shù)(即焊縫寬度與高度之比)，有利于防止焊縫金屬的熱裂紋。2)焊接熱裂紋：與碳素鋼相比，熱軋及正火鋼的wC、wS較4)層狀撕裂：大型厚板焊接結(jié)構(gòu)(如海洋工程、核反應(yīng)堆及船舶等)焊接時，如在鋼材厚度方向承受較大的拉伸應(yīng)力，可能沿鋼材軋制方向發(fā)生階梯狀的層狀撕裂。這種裂紋常出現(xiàn)于要求熔透的角接接頭或丁字接頭中。選用抗層狀撕裂鋼，改善接頭型式以減緩鋼板Z向的應(yīng)力應(yīng)變，在滿足產(chǎn)品使用要求的前提下，選用強度級別較低的焊接材料或采用低強焊材預堆邊，采用預熱及降氫等措施都有利于防止層狀撕裂。4)層狀撕裂：大型厚板焊接結(jié)構(gòu)(如海洋工程、核反應(yīng)堆及船舶

2.焊接方法的選擇

熱軋及正火鋼可采用焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、電渣焊等常用的方法焊接。具體選用何種焊接方法取決于所焊產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、板厚、對性能的要求及生產(chǎn)條件等。其中焊條電弧焊、埋弧焊、實心焊絲及藥芯焊絲CO2氣體保護焊是常用的焊接方法。

3.焊接材料的選擇

熱軋及正火鋼的焊接材料選擇首先應(yīng)保證焊縫金屬的強度、塑性、韌性達到產(chǎn)品的技術(shù)要求，同時還應(yīng)該考慮抗裂性及焊接生產(chǎn)效率等。

2.焊接方法的選擇

熱軋及正火鋼可采用焊條電弧焊、3.焊接材料的選擇

熱軋及正火鋼的焊接材料選擇首先應(yīng)保證焊縫金屬的強度、塑性、韌性達到產(chǎn)品的技術(shù)要求，同時還應(yīng)該考慮抗裂性及焊接生產(chǎn)效率等。

(1)根據(jù)產(chǎn)品對焊縫性能要求選擇焊接材料熱軋及正火鋼焊接時，一般應(yīng)選擇與母材強度相當?shù)暮附硬牧希仨毦C合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及強度，只要焊縫強度或焊接接頭的實際強度不低于產(chǎn)品要求即可。

(2)選擇焊接材料時，還要考慮工藝條件的影響如坡口和接頭形式，焊后加工工藝等。3.焊接材料的選擇

熱軋及正火鋼的焊接材料選擇首先應(yīng)保(2)選擇焊接材料時，還要考慮工藝條件的影響如坡口和接頭形式，焊后加工工藝等。

1)坡口和接頭形式的影響。采用同一焊接材料焊同一鋼種時，如果坡口形式不同，則焊縫性能各異。如用HJ431焊劑進行Q345鋼埋弧焊不開坡口直邊對接焊時，由于母材溶入焊縫金屬較多，此時采用合金成分較低的H08A焊絲配合HJ431，即可滿足焊縫力學性能要求；但如焊接Q345鋼厚板開坡口對接接頭時。如仍用H08A-HJ431組合，則因母材熔合比小，而使焊縫強度偏低。此時應(yīng)采用合金成分較高的H08MnA、H10Mn2等焊絲與J431組合。(2)選擇焊接材料時，還要考慮工藝條件的影響如坡口和接頭2)焊后加工工藝的影響。對于焊后經(jīng)受熱卷或熱處理時，必須考慮焊縫金屬經(jīng)受高溫熱處后對其性能的影響。應(yīng)保證焊縫熱處理后仍具有所要求的強度、塑性和韌性，這時也應(yīng)選用合金成分較高的焊接材料。對于焊后經(jīng)受冷卷或冷沖壓的焊件，則要求焊縫具有較高的塑性。2)焊后加工工藝的影響。對于焊后經(jīng)受熱卷或熱處理時，必須考慮(3)對于厚板、拘束度大及冷裂傾向大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)選用超低氫焊接材料，以提高抗裂性能，降低預熱溫度。厚板、大拘束度焊件，第一層打底焊縫最容易產(chǎn)生裂紋，此時可選用強度稍低、塑性、韌性良好的低氫或超低氫型焊接材料。

(4)對于重要的焊接產(chǎn)品如海上采油平臺、壓力容器及船舶等，為確保產(chǎn)品使用的安全性，焊縫應(yīng)具有優(yōu)良的低溫沖擊韌度和斷裂韌度，應(yīng)選用高韌性焊接材料，如高堿度焊劑、高韌性焊絲、焊條、高純度的保護氣體并采用Ar+CO2混合氣體保護焊等。

(5)為提高生產(chǎn)率可選用高效鐵粉焊條、重力焊條、高熔敷率的藥芯焊絲及高速焊劑等，立角焊時可用立向下焊條等。

(6)為改善衛(wèi)生條件在通風不良的產(chǎn)品中焊接時(如船倉、壓力容器等)，宜采用低塵低毒焊條。(3)對于厚板、拘束度大及冷裂傾向大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)選常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件4.焊接工藝要點

(1)焊前準備焊前準備主要包括坡口的制備、焊接材料烘干處理、預熱及層間溫度控制、定位焊等方面。

1)坡口的制備。

熱軋及正火鋼可以用冷加工和熱切割方法下料和加工坡口,如剪切、氣割、碳弧氣刨、等離子切割等。強度等級較高的鋼，雖然在熱切割邊緣會形成淬硬層，但在后續(xù)的焊接時可熔入焊縫而不會影響焊接質(zhì)量，因此切割前一般不需要預熱，切割后可直接焊接而不必機械加工。4.焊接工藝要點

(1)焊前準備焊前準備主要包括坡

2)焊接材料需按規(guī)定進行烘干處理。

3)預熱及層間溫度。

預熱可以控制焊接冷卻速度，減少或避免熱影響區(qū)中淬硬馬氏體的產(chǎn)生，降低熱影響區(qū)硬度，同時還可以降低焊接應(yīng)力，并有助于氫從焊接接頭中逸出，因此，預熱是防止焊接氫致裂紋產(chǎn)生的有效措施，但預熱常常惡化勞動條件，使生產(chǎn)工藝復雜化，不合理的、過高的預熱和焊道溫度還會損害焊接接頭的性能。因此，焊前是否需要預熱、選取合理的預熱溫度，都需要認真考慮或通過試驗確定。

2)焊接材料需按規(guī)定進行烘干處理。

3)預熱及層間

影響預熱溫度主要因素有鋼材的成分(碳當量)、板厚、焊件結(jié)構(gòu)形狀和拘束度、環(huán)境溫度、所采用的焊接材料的含氫量。

表5-10中推薦了不同強度級別的熱軋及正火低合金高強鋼的焊接預熱溫度，供參考。對于厚板多道多層焊，為了促進焊接區(qū)氫的逸出，防止焊接過程中氫致裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)控制焊道間溫度不低于預熱溫度，進行必要的中間消氫熱處理。

影響預熱溫度主要因素有鋼材的成分(碳當量)、板厚、焊件常用金屬材料的焊接課件4)定位焊。

在定位焊時，使用與正式焊接時完全相同的焊條，要嚴格遵守焊接工藝規(guī)程。對定位焊縫的長度、截面積及間隔長度也應(yīng)有規(guī)定，必要時應(yīng)進行預熱。定位焊后應(yīng)仔細檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)鏟掉重焊。為了降低應(yīng)力，防止定位焊縫開裂，應(yīng)盡量避免強行裝配。4)定位焊。

在定位焊時，使用與正式焊接時完全相同的焊(2)焊接熱輸入的確定焊接熱輸入的變化將改變焊接冷卻速度，從而影響焊縫金屬及熱影響區(qū)的組織成份，并最終影響焊接接頭的力學性能及抗裂性。因此為了確保焊縫金屬的韌性，不宜采用過大的焊接熱輸入。施焊時盡量不用橫向擺動和挑弧焊接，推薦采用多層窄焊道焊接。(2)焊接熱輸入的確定焊接熱輸入的變化將改變焊接冷卻速熱軋鋼可以適應(yīng)較大的焊接熱輸入。含碳量較低的熱軋鋼(09Mn2、09MnNb等)以及含碳量偏低的16Mn鋼焊接時，焊接熱輸入沒有嚴格的限制，因為這些鋼焊接熱影響區(qū)的脆化及冷裂傾向較小。但是，當焊接含碳量偏高的16Mn鋼時，為降低淬硬傾向，防止冷裂紋的產(chǎn)生，焊接熱輸入應(yīng)偏大一些。含V、Nb、Ti微合金化元素的鋼種，為降低熱影響區(qū)粗晶區(qū)的脆化，確保焊接熱影響區(qū)具有優(yōu)良的低溫韌度，應(yīng)選擇較小的焊接熱輸入。熱軋鋼可以適應(yīng)較大的焊接熱輸入。含碳量較低的熱軋鋼(09碳及合金元素含量較高、屈服強度為490MPa的正火鋼，如18MnMoNb等。選擇熱輸入時既要考慮鋼種的淬硬傾向，同時也要兼顧熱影響區(qū)粗晶區(qū)的過熱傾向。一般為了確保熱影響區(qū)的韌性，應(yīng)選擇較小的熱輸入，同時采用低氫焊接方法配合適當?shù)念A熱或及時的焊后消氫處理來防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生。碳及合金元素含量較高、屈服強度為490MPa的正火鋼，如(3)焊接后熱、消氫處理及焊后熱處理

1)焊接后熱及消氫處理。

焊接后熱是指焊接結(jié)束或焊完一條焊縫后，將焊件或焊接區(qū)立即加熱到150～250℃范圍內(nèi)，并保溫一段時間；而消氫處理則是在300～400℃加熱溫度范圍內(nèi)保溫一段時間。兩種處理的目的都是加速焊接接頭中氫的擴散逸出，消氫處理效果比后熱更好。焊后及時后熱及消氫處理是防止焊接冷裂紋的有效措施之一，特別是對于氫致裂紋敏感性較強的14MnMoV、18MnMoNb等鋼厚板焊接接頭，采用這一工藝不僅可以降低預熱溫度、減輕焊工勞動強度，而且還可以采用較低的焊接熱輸入，使焊接接頭獲得良好的綜合力學性能。對于厚度超過100mm的厚壁壓力容器及其他重要的產(chǎn)品構(gòu)件，焊接過程中，應(yīng)至少進行2～3次中間消氫處理，以防止因厚板多道多層焊中氫的積聚而導致的氫致裂紋。

(3)焊接后熱、消氫處理及焊后熱處理

1)焊接后熱及消2)焊后熱處理。

熱軋、控軋控冷及正火鋼一般焊后不進行熱處理。電渣焊的焊縫及熱影響區(qū)晶粒粗大，焊后必須進行正火處理以細化晶粒。

厚壁高壓容器、要求抗應(yīng)力腐蝕的容器、要求尺寸穩(wěn)定性的焊接結(jié)構(gòu)，焊后需要進行消除應(yīng)力處理。此外，對于冷裂紋傾向大的高強鋼，也要求焊后及時進行消除應(yīng)力處理。幾種低合金高強度鋼的不同焊后熱處理的推薦參數(shù)見表5-10。2)焊后熱處理。

熱軋、控軋控冷及正火鋼一般焊后不進行低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的焊接1.低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點

低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼一般具有較高的屈服強度(450～980MPa)、良好的塑性、韌性、及耐磨、耐蝕性能。根據(jù)用途不同，采用不同合金成分及不同熱處理制度，可以獲得具有不同綜合性能的低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼。低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的焊接1.低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點

低碳調(diào)質(zhì)鋼的wC一般不超過０.2１％，與中碳調(diào)質(zhì)鋼相比有較好的焊接性。但要成功焊接這類鋼，必須掌握這類鋼的焊接性特點，擬定正確的焊接工藝，并且嚴格實施。這類鋼焊接性的主要特點是，在焊接熱影響區(qū)，特別是焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)有產(chǎn)生冷裂紋和韌性下降的傾向。為了可靠地防止冷裂紋的產(chǎn)生，還必須嚴格控制焊接時的氫源和選擇合適的焊接方法及焊接參數(shù)。一般低碳調(diào)質(zhì)鋼，因為鋼中的C、S含量都比較低，而Mn含量及Mn/S又較高，熱裂傾向較小。如果鋼中的C、S含量較高或Mn/S低時，則熱裂傾向增大，采用小熱輸入的焊接參數(shù)，控制熔池形狀，可以防止這種裂紋的產(chǎn)生。低碳調(diào)質(zhì)鋼的wC一般不超過０.2１％，與中碳調(diào)質(zhì)鋼相比有2.低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼焊接方法的選擇

低碳調(diào)質(zhì)鋼最常用的焊接方法有焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊及鎢極氬弧焊。采用上述各種電弧焊方法，用一般焊接參數(shù)，焊接接頭的冷卻速度較高，使低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接熱影響區(qū)的力學性能接近鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的力學性能，因而不需要進行焊后熱處理。窄間隙雙絲埋弧焊工藝，由于焊絲細、焊接熱輸入不高，也已成功地應(yīng)用于低碳調(diào)質(zhì)鋼壓力容器的焊2.低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼焊接方法的選擇

低碳調(diào)質(zhì)鋼最常用的

3.焊接材料的選擇

焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼時焊接材料的選用原則一般按等強原則，與熱軋及正火鋼的選擇基本一樣。由于低碳調(diào)質(zhì)鋼產(chǎn)生冷裂紋的傾向較大，因此，嚴格控制焊接材料中的氫是十分重要的。用于低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊條應(yīng)是低氫型或超低氫型焊條。焊前必須按照生產(chǎn)廠規(guī)定的，或工藝規(guī)程中規(guī)定的烘干條件進行再烘干。烘干后的焊條應(yīng)立即存放在低溫干燥的焊條保溫筒內(nèi)，隨用隨取。表5-11為幾種用于低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊條電弧焊用焊條，熔化極氣體保護焊焊絲及保護氣。

3.焊接材料的選擇

焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼時焊接材料的選用常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件4.焊接工藝要點

(1)焊前準備焊前要做焊接坡口的準備、焊接材料的烘干處理、預熱三方面準備工作。

1)坡口的制備。

合理的接頭設(shè)計、良好的坡口加工、裝配與焊接質(zhì)量，才能保證低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的優(yōu)良性能得以發(fā)揮。接頭設(shè)計時，應(yīng)考慮焊接操作和焊后檢驗的方便。不正確的焊縫位置能導致截面突變、未焊透、未熔合、咬邊和焊瘤等缺陷，并造成缺口，引起應(yīng)力集中。一般來說，對接焊縫比角焊縫更為合理，因為后者應(yīng)力集中系數(shù)大，并有明顯的缺口效應(yīng)，同時對接焊縫更便于進行射線或超聲波探傷。坡口形式以U形或V形為佳，為了降低焊接應(yīng)力，可采用雙V形或雙U形坡口。4.焊接工藝要點

(1)焊前準備焊前要做焊接坡口的準

低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的坡口可以用氣割切割，但切割邊緣的硬化層要通過加熱或機械加工消除。板厚小于100mm時，切割前不需要預熱；板厚≥100mm時，應(yīng)進行100～150℃預熱，然后切割。輕度等級較高的鋼，最好用機械切割或等離子弧切割。

2)焊接材料按規(guī)定烘干處理。

3)預熱。

為了防止冷裂紋的產(chǎn)生，焊接低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼時，常常需要采用預熱，一般在焊接低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼時都采用較低的預熱溫度(≤200℃)。當預熱溫度過高時，不僅對防止冷裂紋沒有必要，反而使熱影響區(qū)出現(xiàn)明顯的脆化，幾種低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的最低預熱溫度和層間溫度見表5-12。低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的坡口可以用氣割切割，但切割邊緣的硬化常用金屬材料的焊接課件(2)焊接熱輸入和焊接技術(shù)焊接熱輸入不僅影響焊接熱影響區(qū)的性能，也影響焊縫金屬的性能。對許多焊縫金屬來說，為獲得綜合的強度和韌性，需要獲得針狀鐵素體組織，這種組織必須在較快的冷卻條件下才能獲得。為了避免采用過大的熱輸入，不推薦采用大直徑的焊條或焊絲。只要可能，應(yīng)采用多層窄焊道焊縫，而不采用橫向擺動的運條技術(shù)，這樣不僅可以使焊接熱影響區(qū)和焊縫金屬有較好的韌性，而且還可以減少焊接變形?？梢圆捎锰蓟馀偾謇砗父?，但必須嚴格控制熱輸入。在碳弧氣刨以后，應(yīng)打磨清理氣刨表面后再施焊。(2)焊接熱輸入和焊接技術(shù)焊接熱輸入不僅影響焊接熱影響區(qū)對接接頭焊后，應(yīng)將余高打磨平才能使接頭有足夠的疲勞強度。角接接頭容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低疲勞強度。角焊縫焊趾處的機械打磨、TIG重熔或錘擊強化都可以提高角接接頭的疲勞強度，但必須選擇適宜的打磨、重熔或錘擊工藝。

(3)焊后熱處理大多數(shù)低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼焊接構(gòu)件是在焊態(tài)下使用，除非在下述條件進行焊后熱處理：

1)焊后或冷加工后鋼的韌性過低；

2)焊后需進行高精度加工，要求保證結(jié)構(gòu)尺寸的穩(wěn)定性；

3)焊接結(jié)構(gòu)承受應(yīng)力腐蝕。

許多沉淀硬化型低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼在焊后熱處理中的焊接熱影響區(qū)會出現(xiàn)消除應(yīng)力裂紋。焊接時可通過降低退火溫度，進行適當?shù)念A熱或后熱等措施，防止消除應(yīng)力裂紋的產(chǎn)生。對接接頭焊后，應(yīng)將余高打磨平才能使接頭有足夠的疲勞中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接1.中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點

(1)中碳調(diào)質(zhì)鋼的性能中碳調(diào)質(zhì)鋼的碳含量較高(一般在wC=0.25%～0.50％)，并含有較多的合金元素，如Mn、Si、Cr、Ni、Mo及B、V、Ti、Al等，以保證鋼的淬透性和防止回火脆性。這類鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下具有良好的綜合性能，屈服強度高達880～1176MPa。這類鋼的淬透性很大,焊接性變差。40Cr是一種廣泛應(yīng)用的鉻調(diào)質(zhì)鋼，它具有良好的綜合力學性能和較高的淬透性，具有較高的疲勞強度，常用于制造較重要的、在交變載荷下工作的零件，如焊接時遇到的齒輪和軸類。35CrMoA和35CrMoVA鋼時都屬于Cr-Mo鋼系統(tǒng)，它是在鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一些中碳調(diào)質(zhì)鋼，具有良好的強度與韌性匹配。這類鋼主要用于制造氣輪機葉輪、主軸和發(fā)電機轉(zhuǎn)子等。中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接1.中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點

(1)中碳(2)中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點中碳調(diào)質(zhì)鋼與低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼不同，中碳調(diào)質(zhì)鋼焊后的淬火組織是硬脆的高碳馬氏體，不僅冷裂紋的敏感性大，而且焊后若不經(jīng)熱處理時，熱影響區(qū)性能達不到原來母材的性能。因此，這類鋼一般是在退火狀態(tài)下焊接，焊后通過整體調(diào)質(zhì)處理才能獲得性能滿足要求的均勻的焊接接頭。但有時必須是在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，這時熱影響區(qū)性能的惡化是很難解決的。中碳調(diào)質(zhì)鋼在焊接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用遠不如熱軋及正火鋼和低碳調(diào)質(zhì)鋼那樣廣泛。(2)中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點中碳調(diào)質(zhì)鋼與低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼不1)焊接熱影響區(qū)的脆化和軟化。

中碳調(diào)質(zhì)鋼由于含碳量高、合金元素含量多，在快速冷卻時，從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的起始溫度Ms點較低，焊后熱影響區(qū)產(chǎn)生硬度很高的馬氏體，造成脆化。如果鋼材在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下施焊，而且焊接以后不再進行調(diào)質(zhì)處理，其熱影響區(qū)被加熱到超過調(diào)質(zhì)處理回火溫度的區(qū)域，將出現(xiàn)強度、硬度低于母材的軟化區(qū)。該軟化區(qū)可能成為降低接頭強度的薄弱區(qū)。1)焊接熱影響區(qū)的脆化和軟化。

中碳調(diào)質(zhì)鋼由于含碳量高2)焊接裂紋。中碳調(diào)質(zhì)鋼的熱裂傾向和冷裂傾向都很大，需采取措施消除其產(chǎn)生因素。

中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接熱影響區(qū)極易產(chǎn)生硬脆的馬氏體，對氫致冷裂紋的敏感性很大，焊接中碳調(diào)質(zhì)鋼時，為了防止氫致冷裂紋的產(chǎn)生，除了盡量采用低氫型或超低氫型焊接材料和焊接工藝外，通常應(yīng)采用焊前預熱和焊后及時熱處理。

由于中碳調(diào)質(zhì)鋼的碳及合金元素含量高，焊接熔池凝固時，固液相溫度區(qū)間大，結(jié)晶偏析傾向大，因而焊接時具有較大的熱裂紋傾向。為了防止產(chǎn)生熱裂紋，要求采用低碳、低硫、磷的焊接材料。在焊接工藝上，要注意填滿弧坑。2)焊接裂紋。中碳調(diào)質(zhì)鋼的熱裂傾向和冷裂傾向都很大，需2.焊接方法和焊接材料的選擇

中碳調(diào)質(zhì)鋼常用的焊接方法有鎢極氬或氦弧焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊、焊條電弧焊及電阻點焊等。鎢極氬或氦弧焊焊縫的氫含量極低，適合于焊接薄小且拘束應(yīng)力較大的構(gòu)件。熔化極氣體保護焊可采用CO2，Ar+CO2或Ar+O2，混合保護氣體。熔化極氣體保護焊焊縫的含氫量很低，有利于減小中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時產(chǎn)生冷裂紋的可能性。埋弧焊常用于那些焊后進行調(diào)質(zhì)處理的構(gòu)件，這時應(yīng)選好焊絲、焊劑的組合,選用中性或中等堿度的焊劑，以保證經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的焊縫金屬具有滿意的強度、塑性及韌性。目前焊接這類鋼，焊條電弧焊應(yīng)用最為普遍，焊條電弧焊應(yīng)選用低氫型或超低氫型焊條。有幾種推薦見表5-13。

2.焊接方法和焊接材料的選擇

中碳調(diào)質(zhì)鋼常用的焊接方

1)坡口制備。中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接坡口應(yīng)采用機械加工方法加工，以保證裝配精度，并避免由熱切割引起坡口處產(chǎn)生的淬火組織。焊前應(yīng)仔細清理母材及焊接材料。

2)焊條、焊劑使用前應(yīng)嚴格烘干，使用過程中，應(yīng)采取措施防止焊接材料再吸潮。

3)預熱。為防止氫致冷裂紋的產(chǎn)生，除了拘束度小、結(jié)構(gòu)簡單的薄壁殼體等焊件不用預熱外，中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時一般均需要預熱。一般預熱溫度及層間溫度可控制在250～300℃之間。

1)坡口制備。中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接坡口應(yīng)采用機械加工方法加工

(2)焊接熱輸入的確定和焊接技術(shù)中碳調(diào)質(zhì)鋼宜采用較低的熱輸入?yún)?shù)焊接。大的熱輸入將產(chǎn)生寬的、組織粗大的熱影響區(qū)，增大脆化的傾向；大熱輸入也增大焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生熱裂紋的可能性；對在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的焊接且焊后不再進行調(diào)質(zhì)處理的構(gòu)件，大熱輸入將增大熱影響區(qū)軟化的程度。

(3)焊后熱處理為防止氫致冷裂紋的產(chǎn)生，焊后要及時進行熱處理。及時進行調(diào)質(zhì)處理有困難時，可進行中間退火或在高于預熱溫度下保溫一段時間，以排除擴散氫并軟化熱影響區(qū)組織。中間退火還有消除應(yīng)力的作用。

(2)焊接熱輸入的確定和焊接技術(shù)中碳調(diào)質(zhì)鋼宜采用較低的能力知識點4常用合金結(jié)構(gòu)鋼的典型焊接實例1.熱軋及正火鋼的典型焊接實例

1)某企業(yè)制造一富/貧吸收液換熱器，主體材質(zhì)為16MnR，筒體縱焊縫是對接接頭，開不對稱的X形坡口，采用埋弧焊，具體焊接工藝見表5-14。能力知識點4常用合金結(jié)構(gòu)鋼的典型焊接實例常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件3)前述同一設(shè)備，大接管與內(nèi)封頭的焊縫，角接頭，材質(zhì)為16MnR,厚度為82.5mm和38mm，開K形坡口，屬于中厚板焊接，焊前待焊部位及其附近需要100℃預熱，施焊過程中層間溫度保持在100～250℃，焊后需要加熱620℃，保溫2h消除應(yīng)力退火處理。具體焊接工藝見表5-16。3)前述同一設(shè)備，大接管與內(nèi)封頭的焊縫，角接頭，材質(zhì)為1常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件

4)某化工機械制造廠制造一液氯儲槽，主體材質(zhì)為16MnDR，厚度為22mm，筒體合攏口焊縫，對接接頭，開不對稱X形坡口，采用焊條電弧焊+埋弧焊兩種焊接方法的組合進行焊接。焊后620℃保溫1h消除應(yīng)力退火處理。具體焊接工藝見表5-17。4)某化工機械制造廠制造一液氯儲槽，主體材質(zhì)為16MnD常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件

5)如前所述的液氯儲槽，高徑法蘭與接管的焊縫，對接接頭，要求單面焊雙面成型，采用鎢極氬弧焊封底,焊條電弧焊填充蓋面，開不帶鈍邊的V形坡口，焊后消除應(yīng)力處理。焊接工藝見表5-18。5)如前所述的液氯儲槽，高徑法蘭與接管的焊縫，對接接頭，要常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件2.低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼焊接的典型實例

某企業(yè)制造一汽車起重機的活動支腿，材料為HQ80C，采用富氬混合氣體保護焊，焊絲為H08MnNi2MoA，焊接工藝見表5-19。2.低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼焊接的典型實例常用金屬材料的焊接課件3.中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接的典型實例

滾板機斷軸的修復,軸芯與中間軸的焊接，材質(zhì)為37SiMn2MoV(接近42CrMo),采用焊條電弧焊，焊條為J607Ni，具體焊接工藝見表5-20。3.中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接的典型實例

滾板機斷軸的修復,軸芯與常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件綜合知識模塊三不銹鋼和耐熱鋼的焊接不銹鋼的焊接不銹鋼是指通過添加合金元素鉻使鋼處于表面鈍化狀態(tài)從而能抵抗大氣和一定介質(zhì)的腐蝕，并具有良好的化學穩(wěn)定性的鋼。不銹鋼wCr高于12％時，鋼的表面能迅速形成致密的氧化膜，使鋼的電極電位和在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變性提高。

不銹鋼的分類方法有幾種，按組織類型可分為鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼五種。綜合知識模塊三不銹鋼和耐熱鋼的焊接不銹鋼的焊接不銹鋼

奧氏體不銹鋼在各種類型不銹鋼中應(yīng)用最為廣泛，品種也最多。目前奧氏體不銹鋼大致可分為Cr18-Ni8型，如0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr19Ni10NbN；Cr25-Ni20型，如0Cr25Ni20等。鐵素體不銹鋼的應(yīng)用也比較廣泛，其中Cr13和Cr17型如0Cr13Al、1Cr17、00Cr18Mo2等鐵素體不銹鋼主要用于腐蝕環(huán)境不十分苛刻的場合。馬氏體不銹鋼應(yīng)用較為普遍的是Cr13型，如0Cr13、1Cr13、2Cr13、0Cr13Ni4Mo等。雙相不銹鋼是金相組織由奧氏體和鐵素體兩相組成的不銹鋼，而且各相都占有較大的比例，如0Cr26Ni5Mo2、00Cr18Ni5Mo3Si2。沉淀硬化型不銹鋼是在不銹鋼中單獨或復合添加硬化元素，通過適當熱處理獲得高強度、高韌性并具有良好耐蝕性的一類不銹鋼。奧氏體不銹鋼在各種類型不銹鋼中應(yīng)用最為廣泛，品種也最多1.奧氏體不銹鋼的焊接特點

與其他不銹鋼相比，奧氏體不銹鋼的焊接是比較容易的，焊接時存在的主要問題是：焊縫及熱影響區(qū)熱裂紋敏感性大；接頭產(chǎn)生碳化鉻沉淀析出，耐蝕性下降；接頭中鐵素體含量高時，可能出現(xiàn)475℃脆化或σ相脆化。

(１)焊接接頭的熱裂紋奧氏體不銹鋼具有較高的熱裂紋敏感性，在焊縫及熱影響區(qū)都有產(chǎn)生熱裂紋的可能,這是最常見的焊縫凝固裂紋，也可能在熱影響區(qū)或多層焊層間金屬出現(xiàn)液化裂紋。從裂紋的物理本質(zhì)上講，有凝固裂紋、液化裂紋和高溫低塑性裂紋等。

防止奧氏體不銹鋼產(chǎn)生熱裂紋的主要措施有：1.奧氏體不銹鋼的焊接特點

與其他不銹鋼相比，奧氏體不防止奧氏體不銹鋼產(chǎn)生熱裂紋的主要措施有：

1)冶金措施。

第一，嚴格控制焊縫金屬中有害雜質(zhì)元素的含量。鋼中鎳含量越高，越應(yīng)該嚴格控制硫、磷、硼、硒等有害元素的含量，以防止產(chǎn)生熱裂紋。對于單相奧氏體焊縫，可以加入適當?shù)腻i，少許的碳、氮，同時減少硅的含量可以提高焊縫的抗裂性能。

第二，調(diào)整焊縫化學成分。使焊縫金屬出現(xiàn)奧氏體—鐵素體雙相組織，能夠有效地防止焊縫熱裂紋的產(chǎn)生。如18-8鋼焊縫組織中有少量鐵素體相存在，抗裂性能大大提高。常用鐵素體化的元素有鉻、鉬、釩等。

上述冶金措施主要是通過焊接材料的化學成分來調(diào)整。防止奧氏體不銹鋼產(chǎn)生熱裂紋的主要措施有：

1)冶金措施2)工藝措施。

焊接時應(yīng)盡量減少熔池過熱現(xiàn)象，以防止形成粗大的柱狀晶，因此焊接時宜采用小熱輸入及小截面的焊道，多層焊時，層間溫度不宜過高，以避免焊縫過熱；焊接過程中焊條不擺動，采用窄焊縫、快速焊的操作技術(shù)。

小知識敏化溫度區(qū)：奧氏體不銹鋼在加熱到400～800℃時，對晶間腐蝕最敏感，此溫度區(qū)間稱為敏化溫度區(qū)間。

(2)焊接接頭的耐蝕性焊接接頭在使用過程中會產(chǎn)生晶閘腐蝕、刀狀腐蝕和應(yīng)力腐蝕。2)工藝措施。

焊接時應(yīng)盡量減少熔池過熱現(xiàn)象，以防止形

防止焊接接頭產(chǎn)生晶間腐蝕的措施有：

第一，冶金措施。

使焊縫金屬具有奧氏體—鐵素體雙相組織，其鐵素體的體積分數(shù)應(yīng)在4%～12％范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)，不僅能提高焊縫金屬抗晶間腐蝕的能力和抗應(yīng)力腐蝕的能力，同時還能提高焊縫金屬抗熱裂紋的能力。

在焊縫金屬中滲入比鉻更容易與碳結(jié)合的穩(wěn)定化元素，如鈦、鈮、鉭和鋯等。

超低碳有利于防止晶間腐蝕，最大限度地降低碳在焊縫金屬中的含量，達到低于碳在不銹鋼中室溫溶解極限值以下，使碳不可能與鉻生成Cr23C6，從根本上消除晶界的貧鉻區(qū)。碳的質(zhì)量分數(shù)在焊縫金屬中小于0.03％時，就能提高焊縫金屬的抗晶間腐蝕能力。

如上所述，為了使焊縫金屬中含有恰當?shù)暮辖鹪胤N類和數(shù)量，只有從焊接材料著手，選擇滿足上述冶金條件的焊條、焊劑及焊絲，才能使焊縫金屬達到抗晶間腐蝕的目的。防止焊接接頭產(chǎn)生晶間腐蝕的措施有：

第一，冶金措施。

第二，工藝措施。

要選用一種合適的焊接方法，即熱輸入最小，盡可能地縮短焊接接頭在敏化溫度區(qū)間段的停留時間。對于薄件、小型規(guī)則的焊接接頭，應(yīng)選用能量集中的真空電子束焊、等離子弧焊、鎢極氬弧焊；對于中等厚度板材的焊縫，可采用熔化極氣體保護焊來施焊；而大厚度板材的焊接選用埋弧焊、焊條電弧焊為常用的焊接方法，氣焊不宜采用。

在焊接參數(shù)的制定方面，應(yīng)保證焊縫質(zhì)量的前提下，采用小的焊接電流、最快的焊接速度。

第二，工藝措施。

要選用一種合適的焊接方法，即熱輸操作方面盡量采用窄焊縫、多道多層焊，每一道焊縫或每一層焊縫焊后，要等焊接處冷卻至室溫再進行下一道或下一層的焊接操作；在施焊過程中，不允許焊接材料在熔池中擺動；焊接管子采用氬弧焊打底時，可以不加填充材料進行熔焊，在可能的條件下，管內(nèi)通氬氣保護，其作用是保護熔池不易氧化、加快焊縫的冷卻速度、有利于背面焊縫的成形。對于接觸腐蝕介質(zhì)的焊縫，在有條件的情況下一定要最后施焊，以減少接觸介質(zhì)焊縫的受熱次數(shù)。

強制焊接區(qū)的快速冷卻。對于有規(guī)則的焊縫，在可能的條件下，焊縫背面可用純銅墊，在銅墊上通水或通保護氣體等方式進行強制冷卻，這樣有利于防止焊接接頭的晶間腐蝕。這是因為在加熱溫度低(低于400℃)或加熱時間短時，不利于碳的擴散而難以形成鉻的碳化物，不致產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象。操作方面盡量采用窄焊縫、多道多層焊，每一道焊縫或每一層進行固溶處理或穩(wěn)定化處理。固溶處理后，奧氏體不銹鋼具有最低的強度和硬度、最好的耐蝕性，是防止晶間腐蝕的重要手段。出現(xiàn)敏化現(xiàn)象的奧氏體不銹鋼可再次用固溶處理消除。穩(wěn)定化處理一般加熱溫度在850～900℃，并保溫2～4h。穩(wěn)定化處理也可用于消除因敏化加熱而產(chǎn)生小知識固溶處理與穩(wěn)定化處理

固溶處理：是將焊件加熱到1050～1150℃溫度范圍內(nèi)，保溫一段時間，然后將工件在800～400℃范圍內(nèi)快速冷卻的一種工藝。

穩(wěn)定化處理：是對含穩(wěn)定劑的奧氏體不銹鋼而設(shè)計的一種熱處理工藝，一般加熱到850～900℃，并保溫2～4h。

進行固溶處理或穩(wěn)定化處理。固溶處理后，奧氏體不銹鋼具有2)刀狀腐蝕。

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(電弧焊一般為1.0～1.5mm)，形狀有如刀削切口，故稱為刀狀腐蝕。防止刀狀腐蝕的措施有：

第一，降低母材的含碳量。這是防止刀狀腐蝕的有效措施，超低碳奧氏體不銹鋼焊接接頭不會產(chǎn)生刀狀腐蝕。2)刀狀腐蝕。

刀狀腐蝕簡稱刀蝕，它是焊接接頭中特有的第二，采用合理的焊接工藝。在保證焊縫質(zhì)量的前提下，盡量選擇較小的熱輸入，以減小過熱區(qū)在高溫的停留時間，并注意避免在焊接過程中產(chǎn)生“中溫敏化”的現(xiàn)象；雙面焊時，與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫應(yīng)盡量最后施焊，如不能實施，則應(yīng)調(diào)整焊接參數(shù)及焊縫形狀，盡量避免與腐蝕介質(zhì)接觸的過熱區(qū)再次受到敏化加熱，焊接過程中或焊后采用強制冷卻的方法，使焊件快速冷卻；焊后矯正，采用冷矯方法進行；對腐蝕性能要求較高的焊件，必要時進行焊后的穩(wěn)定化處理或固溶處理。第二，采用合理的焊接工藝。在保證焊縫質(zhì)量的前提下，盡量選3)應(yīng)力腐蝕開裂。

應(yīng)力腐蝕開裂是在拉應(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。應(yīng)力腐蝕開裂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。應(yīng)力腐蝕開裂引起的事故占整個腐蝕破壞事故的60％以上。

奧氏體不銹鋼由于導熱性差、線脹系數(shù)大、屈服強度低，焊接時很容易變形，當焊接變形受到限制時，焊接接頭中必然會殘留較大的焊接殘余應(yīng)力，加速腐蝕介質(zhì)的作用。因此，奧氏體不銹鋼焊接接頭容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂，這是焊接奧氏體不銹鋼最不易解決的問題之一，特別是在化工設(shè)備中，應(yīng)力腐蝕開裂這種現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。3)應(yīng)力腐蝕開裂。

應(yīng)力腐蝕開裂是在拉應(yīng)力和特定腐蝕介防止應(yīng)力腐蝕開裂的措施有：

第一，合理地設(shè)計焊接接頭，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。

第二，消除或降低焊接接頭的殘余應(yīng)力。焊后進行消除應(yīng)力處理是常用的工藝措施，加熱溫度在850～900℃之間才可得到比較理想的消除應(yīng)力效果；采用機械方法，如表面拋光、噴丸和錘擊，造成表面產(chǎn)生壓應(yīng)力；結(jié)構(gòu)設(shè)計時要盡量采用對接接頭，避免十字交叉焊縫，單V形坡口改用雙Y形坡口。

第三，正確選用材料。根據(jù)介質(zhì)的特性選用對應(yīng)力腐蝕開裂敏感性低的材料，包括母材的防止應(yīng)力腐蝕開裂的措施有：

第一，合理地設(shè)計焊接接頭，(3)焊接接頭的脆化奧氏體不銹鋼焊接接頭的脆化主要有低溫脆化和σ相脆化兩種形式。

1)焊縫金屬的低溫脆化。對于奧氏體不銹鋼焊接接頭，耐蝕性或抗氧化性并不總是最為關(guān)鍵的性能，在低溫使用時，焊縫金屬的塑性和韌性就成為關(guān)鍵性能。為了滿足低溫韌性的要求，焊縫組織通常希望獲得單一的奧氏體組織，避免δ鐵素體的存在。δ鐵素體的存在，總是惡化低溫韌性。

2)焊接接頭的σ相脆化。σ相是一種脆硬的金屬間化合物，主要富集于柱狀晶的晶界。σ相脆化與奧氏體不銹鋼中合金化程度相關(guān)，對于Cr、Mo等合金元素含量較高的奧氏體不銹鋼，易析出σ相，Cr、Mo具有明顯的σ化作用，提高奧氏體化合金元素Ni含量，防止Ni在焊接過中的降低可有效地抑制它們的σ化作用，是防止焊接接頭脆化的有效冶金措施。(3)焊接接頭的脆化奧氏體不銹鋼焊接接頭的脆化主要有低溫2.雙相不銹鋼的焊接特點

雙相不銹鋼具有良好的焊接性，選用合適的焊接材料不會發(fā)生焊接熱裂紋和冷裂紋；焊接接頭的力學性能基本上能夠滿足焊接結(jié)構(gòu)的使用性能要求；焊接接頭具有良好的耐應(yīng)力腐蝕能力，耐點蝕和縫蝕的能力也均優(yōu)于奧氏體不銹鋼，抗晶間腐蝕能力和奧氏體不銹鋼相當。但焊接接頭近縫區(qū)受到焊接熱循環(huán)的影響，其過熱區(qū)的鐵素體晶粒不可避免地會粗大，從而將降低該區(qū)域的耐蝕性。2.雙相不銹鋼的焊接特點

雙相不銹鋼具有良好的焊接性，

3.奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼的焊接工藝

(1)焊接方法的選擇奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼可以采用所有的熔焊方法，如焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊、等離子弧焊等。

1)焊條電弧焊：焊條電弧焊是最常用的焊接方法，具有操作靈活、方便等優(yōu)點。為提高抗熱裂紋能力，宜選擇堿性藥皮的焊條；對于耐蝕性要求高、表面成形要求好的焊縫，宜選用工藝性能良好的鈦鈣型藥皮的焊條。

3.奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼的焊接工藝

(1)焊接2)氬弧焊：氬弧焊是焊接奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼的理想方法，因為在焊接過程中合金元素燒損很小，焊縫表面潔凈無渣，焊縫成形好。此外由于焊接熱輸入較低，特別適宜對過熱敏感的奧氏體和雙相不銹鋼的焊接。

3)埋弧焊：埋弧焊是一種高效的焊接方法，特點是熱輸入大，熔池尺寸較大，冷卻速度和凝固速度慢，因此焊接熱裂紋敏感性增大。埋弧焊對母材稀釋率變化范圍大(10%～75％)，會對焊縫金屬成分產(chǎn)生重大影響，關(guān)系到焊縫組織中鐵素體含量的控制。2)氬弧焊：氬弧焊是焊接奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼的理4)等離子弧焊：等離子弧焊也屬于惰性氣體保護的熔焊方法，以高能量密度的等離子弧作為熱源。由于能量集中、焊件加熱范圍小、焊接速度快、熱能利用率高及熱影響區(qū)窄等特點，在無風條件下的焊接，對提高接頭的耐蝕性，改善接頭組織非常有利。

熔化極氣體保護焊應(yīng)用也很多，比如MIG焊。CO2氣體保護焊藥芯焊絲焊接不銹鋼目前也有了應(yīng)用。

(2)焊接材料的選擇奧氏體不銹鋼焊接材料選擇的原則是一般選用與母材化學成分相同或相近的焊接材料，同時還要綜合考慮機械性能、焊接接頭的耐蝕性及抗裂性、耐高溫性等具體使用條件。表5-21是幾種不銹鋼焊接材料推薦選擇的舉例。4)等離子弧焊：等離子弧焊也屬于惰性氣體保護的熔焊方法，常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件(3)奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼的焊接工藝要點奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼的焊接工藝如下：

1)焊前準備。

第一，下料與坡口的制備。

奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼中有較多的鉻，用氧乙炔火焰切割有困難，可用機械切割、風鏟、等離子弧切割及碳弧氣刨等方法進行下料或坡口加工。

第二，焊前清理。

為了保證焊接質(zhì)量，焊前應(yīng)將坡口及其兩側(cè)20～30mm范圍內(nèi)的焊件表面清理干凈。如有油污，可用丙酮或酒精等有機溶劑擦拭。對表面質(zhì)量要求特別高的焊件，應(yīng)在適當范圍內(nèi)涂上用白堊粉調(diào)制的糊漿，以防止飛濺金屬損傷鋼材表面。在搬運、坡口制備、裝配及定位焊過程中，應(yīng)注意避免損傷鋼材表面，以免使產(chǎn)品的耐蝕性能降低，不允許在鋼材表面隨意到處打弧及用利器劃傷鋼板表面。(3)奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼的焊接工藝要點奧氏體不銹鋼

第三，定位焊。

定位焊時焊工必須采用與實際施焊相同的焊接材料和規(guī)范進行操作，坡口內(nèi)焊縫高度一般不超過其坡口深度的2/3，若定位焊縫出現(xiàn)裂紋等缺陷，必須清除重焊。

第四，焊接材料應(yīng)按規(guī)定進行烘干處理。

第三，定位焊。

定位焊時焊工必須采用與實際施焊相同2)焊接技術(shù)。

引弧應(yīng)在坡口內(nèi)進行，并且應(yīng)將重熔一次。熄弧要填滿弧坑。

焊接不銹鋼時，焊接電流比焊接低碳鋼時小10%～20％，短弧快速焊，直線運條。同時應(yīng)控制層間溫度，一般層間溫度小于100℃，為防止層間溫度過高，必要時可采用背面通冷卻水的措施加以控制。

多層、多道焊時，每焊完一道應(yīng)將藥皮打凈，檢查外觀，確認無表面缺陷后方可焊接下一焊道，相鄰兩層焊道引熄弧位置應(yīng)錯開。2)焊接技術(shù)。

引弧應(yīng)在坡口內(nèi)進行，并且應(yīng)將重熔一次。集中的焊縫要采用跳焊，分段對稱焊或退焊等方法以減少焊接變形和過熱。

凡要求全焊透接頭雙面焊時，必須清理焊根。如采用碳弧氣刨清根，則必須用砂輪修磨至無氧化物及碳化層存在。對于超低碳不銹鋼和有具體要求者必須采用砂輪磨削清根或機械加工方法清根。

與介質(zhì)接觸的焊縫應(yīng)最后施焊，防止焊縫耐蝕性能降低。集中的焊縫要采用跳焊，分段對稱焊或退焊等方法以減少焊接

與介質(zhì)接觸的焊縫應(yīng)最后施焊，防止焊縫耐蝕性能降低。

3)焊后熱處理。

奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼焊接后,原則上不進行熱處理,只有焊接接頭產(chǎn)生了脆化或要進一步提高其耐蝕能力時,才根據(jù)需要選擇固溶處理、穩(wěn)定化處理或消除應(yīng)力處理。

4)焊后清理。不銹鋼焊后焊縫必須進行酸洗、鈍化處理。酸洗的目的是去除焊縫和熱影響區(qū)表面的氧化皮，鈍化的目的是使酸洗的表面重新形成一層無色的致密氧化膜，起到耐蝕作用。與介質(zhì)接觸的焊縫應(yīng)最后施焊，防止焊縫耐蝕性能降低。

4.鐵素體不銹鋼的焊接

(１)鐵素體不銹鋼的焊接特點目前鐵素體不銹鋼可分為普通鐵素體不銹鋼和超純鐵素體不銹鋼。鐵素體不銹鋼焊接時的主要問題有:焊接接頭的塑性和韌性下降,熱影響區(qū)脆化；焊接接頭的晶間腐蝕。

(2)鐵素體不銹鋼的焊接方法和焊接材料焊接鐵素體不銹鋼應(yīng)采用小熱輸入的焊接方法，可采用焊條電弧焊、氣體保護焊、等離子弧焊等焊接方法。焊接材料主要選用原則是與母材成分基本相匹配的原則。也可選用奧氏體不銹鋼的焊接材料，那樣可免除焊前預熱和焊后熱處理。4.鐵素體不銹鋼的焊接

(１)鐵素體不銹鋼的焊接特點目

(3)焊接工藝要點鐵素體不銹鋼的焊接要點如下：

1)預熱。

預熱溫度為100～200℃左右，目的在于使被焊接材料處于較好的韌性狀態(tài)和降低焊接接頭的應(yīng)力。隨著鋼中鉻含量的增加，預熱溫度也相應(yīng)提高。

2)焊后熱處理。焊后對接頭區(qū)域進行750～800℃退火處理，使過飽和的碳、氮完全析出，鉻來得及補充到貧鉻區(qū)，以恢復其耐蝕性；同時也改善焊接接頭的塑性。需要注意的是退火后應(yīng)快速冷卻，以防止產(chǎn)生475℃脆性。

其他工藝要求的與奧氏體不銹鋼基本一致。

(3)焊接工藝要點鐵素體不銹鋼的焊接要點如下：

5.馬氏體不銹鋼的焊接

(1)馬氏體不銹鋼的焊接特點馬氏體不銹鋼可分為Cr13型馬氏體不銹鋼、低碳馬氏體不銹鋼和超級馬氏體不銹鋼。常見的馬氏體不銹鋼均有淬硬傾向，含碳量越高，淬硬傾向越大。因此，焊接馬氏體不銹鋼時，常見的問題是熱影響區(qū)的脆化和冷裂紋。

(2)焊接方法的選用常用的焊接工藝方法如焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊、等離子弧焊等都可用于馬氏體不銹鋼的焊接。焊條電弧焊是最常用的焊接方法。

(3)焊接材料的選擇對于Cr13型馬氏體不銹鋼，總體來看，其焊接性較差，因此，除采用與母材化學成分、力學性能相當?shù)耐馁|(zhì)焊接材料外，對含碳量較高的馬氏體不銹鋼，也常采用奧氏體型焊接材料以提高焊接接頭的塑韌性，防止焊接裂紋的發(fā)生。常見的焊條選用見表5-22。5.馬氏體不銹鋼的焊接

(1)馬氏體不銹鋼的焊接特點常用金屬材料的焊接課件(4)焊接工藝要點馬氏體不銹鋼焊接工藝要點如下：

1)預熱與后熱。

預熱溫度一般在100～350℃，預熱溫度主要隨著含碳量的增加而提高。對于含碳量較高或拘束度大的焊接接頭，在焊后熱處理前，還應(yīng)采取必要的后熱措施，以防止焊接氫致裂紋的產(chǎn)生。舉想一想低合金鋼與奧氏體不銹鋼兩種鋼板能否焊接在一起，應(yīng)如何焊接呢？

例見表5-２２。2)焊后熱處理。

馬氏體不銹鋼焊后熱處理有回火和完全退火，為了得到最低的硬度，如為了焊后的機械加工，采用完全退火，退火溫度在830～880℃，保溫2小時后隨爐冷卻至595℃，然后空冷?；鼗饻囟纫话阍?50～750℃之間，保溫時間按2.4min/mm確定，保溫時間不低于1小時，然后空冷。舉例見表5-22。(4)焊接工藝要點馬氏體不銹鋼焊接工藝要點如下：

1)用不銹鋼的典型焊接實例1.一化工機械廠，生產(chǎn)一臺木酚計量槽，主體材質(zhì)為0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼，厚度為8mm，筒體的縱縫和環(huán)縫采用焊條電弧焊，對接接頭，開帶鈍邊的V形坡口。焊接工藝見表5-23。用不銹鋼的典型焊接實例1.一化工機械廠，生產(chǎn)一臺木酚計量常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件2.前述同一產(chǎn)品，接管的對接焊縫，采用鎢極氬弧焊，單面焊雙面成型，焊接工藝見表5-24。2.前述同一產(chǎn)品，接管的對接焊縫，采用鎢極氬弧焊，單面焊常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件3.某企業(yè)制造一臺蒸混合槽,材質(zhì)為00Cr17Ni14Mo2,對接接頭,要求全焊透結(jié)構(gòu),采用鎢極氬弧焊封底,焊條電弧焊填充、蓋面的工藝,單面焊雙面成型,具體工藝見表5-25。3.某企業(yè)制造一臺蒸混合槽,材質(zhì)為00Cr17Ni14Mo常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件4.一化工設(shè)備制造廠，生產(chǎn)一臺加壓再生塔，材質(zhì)為0Cr18Ni9,采用埋弧焊，焊接工藝4.一化工設(shè)備制造廠，生產(chǎn)一臺加壓再生塔，材質(zhì)為0Cr18N常用金屬材料的焊接課件常用金屬材料的焊接課件耐熱鋼的焊接

耐熱鋼是在高溫環(huán)境下有較好的熱強性、抗氧化性和耐蝕性的鐵基合金。耐熱鋼按其合金成分的質(zhì)量分數(shù)可分低合金、中合金和高合金耐熱鋼。合金元素總質(zhì)量分數(shù)在5％以下的合金鋼統(tǒng)稱為低合金耐熱鋼，有珠光體耐熱鋼和貝氏體耐熱鋼。合金總質(zhì)量分數(shù)在6%～12％的合金鋼統(tǒng)稱為中合金耐熱鋼。合金總質(zhì)量分數(shù)高于13％的合金鋼稱為高合金耐熱鋼。在常規(guī)熱電站、核動力裝置、石油精煉設(shè)備、加氫裂化裝置、合成化工容器、宇航器械以及其他高溫加工設(shè)備中，耐熱鋼的應(yīng)用相當普遍，尤其是低合金耐熱鋼。耐熱鋼的焊接耐熱鋼是在高溫環(huán)境下有較好的熱強性、抗氧化性1.對耐熱鋼焊接接頭性能的基本要求

對耐熱鋼焊接接頭性能的基本要