工學(xué)金屬材料焊接工藝電子教案

緒論第一單元金屬材料焊接根底知識第二單元碳鋼的焊接工藝制定第三單元合金鋼結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝制定第四單元不銹鋼的焊接工藝制定第五單元鑄鐵的焊接工藝制定第六單元常用有色金屬的焊接工藝制定1精選ppt工程材料的分類

工程材料是指具有一定性能，在特定條件下能夠承擔(dān)某種功能、被用來制造零件和工具的材料。工程材料種類繁多，有如下常見分類方法。按成分分類：金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料。2精選ppt金屬材料：工業(yè)中應(yīng)用廣泛的材料，其中鋼鐵的用量最大。一般金屬具的優(yōu)良的工藝性能和力學(xué)性能；

非金屬材料：合成高分子材料、特別是塑料的使用廣泛；而陶瓷具有高硬度、耐高溫、耐腐蝕、絕緣的特點，主要用于化工設(shè)備、電器絕緣件、機械加工刀具、發(fā)動機耐熱元件等；復(fù)合材料：指由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性能不同的物質(zhì)，復(fù)合材料一般綜合了各組分材料的優(yōu)良性能，在生活用品、機器制造等各個領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。3精選ppt按用途分類：結(jié)構(gòu)材料〔如機械零件、工程構(gòu)件〕、工具材料〔如量具、刃具、模具〕、功能材料〔如磁性材料、超導(dǎo)材料等〕按領(lǐng)域分類：機械工程材料、建筑工程材料、能源工程材料、信息工程材料、生物工程材料4精選ppt5精選ppt第一單元金屬材料焊接根底知識第一模塊金屬材料的焊接性第二模塊金屬材料焊接工藝的編制【綜合訓(xùn)練】6精選ppt第一模塊金屬材料的焊接性一、金屬材料焊接性的概念金屬材料焊接性根據(jù)GB/T3375-1994?焊接術(shù)語?的定義：“金屬材料在限定的施工條件下焊接成規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力〞。7精選ppt第一模塊金屬材料的焊接性一、金屬材料焊接性的概念優(yōu)質(zhì)焊接接頭應(yīng)具備的兩個條件：一是接頭中不允許存在超過質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的缺陷；二是要具有預(yù)期的使用性能。金屬材料焊接性是指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性，它包括工藝焊接性和使用焊接性。8精選ppt1．工藝焊接性工藝焊接性是指金屬材料對各種焊接方法的適應(yīng)能力，也就是在一定的焊接工藝條件下能否獲得符合要求的優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力。它不是金屬材料本身所固有的性能，但取決于金屬的成分和性能，并且隨著焊接方法、焊接材料和工藝措施的開展而變化。9精選ppt2．使用焊接性

使用焊接性是指焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件中所規(guī)定的使用性能的能力。它取決于焊接結(jié)構(gòu)所滿足的技術(shù)條件規(guī)定的各種性能。10精選ppt二、金屬材料焊接性的影響因素材料因素：母材和焊接材料；工藝因素：焊接方法、焊接參數(shù)、預(yù)熱等結(jié)構(gòu)因素：結(jié)構(gòu)形狀、厚度、接頭形式等使用條件：工作溫度、受載類別和工作環(huán)境常用金屬材料焊接難易程度見表1-111精選ppt表1-1常用金屬材料焊接難易程度金屬及合金焊條電弧焊埋弧焊CO2氣體保護(hù)焊氬弧焊電渣焊電子束焊氣焊電阻焊非合金鋼低碳鋼AAABAAAA中碳鋼AAABBAAA高碳鋼ABBBBAAD鑄鐵灰鑄鐵ADADBDBD低合金鋼錳鋼AAABBABD鉻釩鋼AAABBABD不銹鋼馬氏體型AABACABC鐵素體型AABACABA奧氏體型AAAACABA注：A--通常采用，B--有時采用，C--很少采用，D--不采用

12精選ppt表1-1常用金屬材料焊接難易程度〔續(xù)〕金屬及合金焊條電弧焊埋弧焊CO2氣體保護(hù)焊氬弧焊電渣焊電子束焊氣焊電阻焊非鐵金屬材料純鋁BDDADABA非熱處理強化鋁合金B(yǎng)DDADABA熱處理強化鋁合金B(yǎng)DDADABA鎂合金DDDADBCA鈦合金DDDADADA銅合金B(yǎng)DCADBBC注：A--通常采用，B--有時采用，C--很少采用，D--不采用

13精選ppt三、分析金屬焊接性的方法工藝焊接性使用焊接性直接法焊接熱裂紋試驗焊接冷裂紋試驗消除應(yīng)力裂紋試驗層狀撕裂試驗焊接氣孔敏感性試驗實際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)運行的服役試驗壓力容器的爆破試驗間接法用碳當(dāng)量推測焊接性裂紋敏感指數(shù)及臨界應(yīng)力為判據(jù)連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖斷口分析及相組織分析焊接熱影響區(qū)最高硬度焊縫及接頭常規(guī)力學(xué)性能試驗焊縫及接頭的低溫脆性試驗焊縫及接頭的斷裂韌性試驗焊縫及接頭高溫性能試驗焊縫及接頭耐蝕性、耐磨性及應(yīng)力腐蝕開裂試驗14精選ppt一、金屬材料焊接性間接分析與評定方法1．碳當(dāng)量法2．焊接冷裂紋敏感指數(shù)法3．利用金屬材料的物理性能分析4．利用金屬材料的化學(xué)性能分析5．利用合金相圖或SHCCT〔CCT〕圖分析15精選ppt1．碳當(dāng)量法在鋼材所含有的各種元素中，碳對冷裂敏感性的影響最顯著，因此將鋼中各種元素都按相當(dāng)于假設(shè)干含碳量折合并疊加起來即為“碳當(dāng)量〞，并以此來判斷鋼材的淬硬傾向和冷裂敏感性，進(jìn)而推斷鋼材的焊接性。目前應(yīng)用的碳當(dāng)量計算公式：國際焊接學(xué)會〔IIW〕推薦的CE、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)〔JIS〕規(guī)定和美國焊接學(xué)會推薦的Ceq。16精選ppt表1-4碳當(dāng)量計算公式和應(yīng)用范圍碳當(dāng)量計算公式適用范圍國際焊接學(xué)會（IIW）推薦CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15(%)（取成分的上限）中高強度的非調(diào)質(zhì)低合金高強度鋼wc≥0.18%σb=500～900Mpa日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）規(guī)定

Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(%)（取成分的上限）調(diào)質(zhì)低合金高強度鋼σb=500～1000MPa化學(xué)成分wc≤0.20%、wsi≤0.55%、wMn≤1.5%、wCu≤0.5%、wNi≤2.5%、wCr≤1.25%、wMo≤0.7%、wV≤0.1%、wB≤0.006%美國焊接學(xué)會（AWS）推薦Ceq(AWS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+Cu/13+P/2(%)（取成分的上限）碳鋼和低合金高強鋼化學(xué)成分wc＜0.6%、wMn＜1.6%、wNi＜3.3%、wCr＜1.0%、wMo＜0.6%、wCu=0.5%～1%、wP=0.05%～0.15%17精選ppt使用國際焊接學(xué)會〔IIW〕推薦的CE：對板厚小于20mm的鋼材，當(dāng)CE<0.4%時，鋼材的淬硬傾向不大，焊接性良好，焊前不需預(yù)熱；當(dāng)CE=0.4～0.6%時，鋼材易于淬硬，焊接性較差，焊接時必須預(yù)熱才能防止裂紋，隨著板厚及碳當(dāng)量的增加，預(yù)熱溫度也相應(yīng)提高；當(dāng)CE＞0.6%時，鋼材淬硬傾向很大，焊接性差，焊接時必須采用嚴(yán)格的工藝措施如預(yù)熱、后熱、緩冷等，以防止產(chǎn)生裂紋。18精選ppt使用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)〔JIS〕規(guī)定的Ceq(JIS)：對板厚小于20mm的鋼材和采用焊條電弧焊時，對于強度等級不同鋼材規(guī)定了不產(chǎn)生裂紋的臨界值和相應(yīng)的預(yù)熱措施表1-5鋼材強度級別與碳當(dāng)量和預(yù)熱溫度的關(guān)系鋼材強度級別（σb/MPa）Ceq(JIS)（%）臨界值預(yù)熱溫度（℃）5000.46不預(yù)熱6000.52757000.521008000.6215019精選ppt使用美國焊接學(xué)會推薦的Ceq(AWS)：應(yīng)根據(jù)Ceq(AWS)值再結(jié)合焊件厚度，先從圖1-1查出該鋼種焊接性的優(yōu)劣等級，再根據(jù)表1-6確定出其焊接的最正確工藝措施。表1-6鋼材焊接性等級不同時的最正確焊接工藝措施焊接性等級酸性焊條堿性焊條消除應(yīng)力Ⅰ（優(yōu)良）不需預(yù)熱不需預(yù)熱不需Ⅱ（較好）預(yù)熱40～100℃-10℃以上不預(yù)熱兩可Ⅲ（尚好）預(yù)熱150℃預(yù)熱40～100℃需要Ⅳ（尚可）預(yù)熱150～200℃預(yù)熱100℃需要20精選ppt圖1-1焊接性與碳當(dāng)量和板厚的關(guān)系

21精選ppt2．焊接冷裂紋敏感指數(shù)法焊接冷裂紋敏感指數(shù)〔Pc〕不僅包括了母材的化學(xué)成分，又考慮了熔敷金屬含氫量與拘束條件〔板厚〕的作用。Pc=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B+δ/600+［H］/60〔%〕根據(jù)Pc值可以通過經(jīng)驗公式求出斜Y型坡口對接裂紋試驗條件下，為了防止冷裂紋所需要的最低預(yù)熱溫度T0〔℃〕T0=1440Pc–39222精選ppt3．利用金屬材料的物理性能分析金屬材料的物理性能，對焊接熱循環(huán)、熔池冶金過程、結(jié)晶與相變過程等都有明顯的影響。熱導(dǎo)率大的材料〔銅〕，傳熱快，焊接時熔池結(jié)晶速度快容易產(chǎn)生氣孔和熔透缺乏；而熱導(dǎo)率低的材料〔鈦、不銹鋼〕，焊接時由于溫度梯度大會產(chǎn)生較大的應(yīng)力及變形，而且還會因為高溫停留時間延長而導(dǎo)致焊縫金屬晶粒粗大。23精選ppt3．利用金屬材料的物理性能分析焊接線脹系數(shù)大的材料〔如不銹鋼〕，接頭的應(yīng)力和變形必然更嚴(yán)重；焊接密度小的材料〔如鋁及其合金〕，那么容易在焊縫中產(chǎn)生氣孔和夾雜。24精選ppt4．利用金屬材料的化學(xué)性能分析化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬〔如鋁、鎂、鈦及其合金〕，在焊接條件下極易被氧化。有些金屬材料甚至對氧、氮、氫等氣體都極為敏感，焊接這些材料時需要采取惰性氣體保護(hù)焊和在真空中焊接等保護(hù)可靠的焊接方法，有時甚至在焊縫反面也要進(jìn)行保護(hù)。25精選ppt4．利用金屬材料的化學(xué)性能分析鈦對氧、氮、氫等氣體都極為敏感，吸收這些氣體后力學(xué)性能顯著降低，特別是韌性降低嚴(yán)重，因此要嚴(yán)格控制這些氣體對焊縫及熱影響區(qū)的影響。26精選ppt5．利用合金相圖或SHCCT〔CCT〕圖分析對于共晶相圖，其固、液相線之間的溫度區(qū)間大，會造成結(jié)晶時的成分偏析、低熔點共晶的生成和脆性溫度區(qū)間增大，熱裂紋傾向增大。27精選ppt5．利用合金相圖或SHCCT〔CCT〕圖分析對于各種低合金鋼來說，可以利用各自的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖〔CCT圖〕或模擬熱影響區(qū)的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖〔SHCCT圖〕分析其焊接性?？梢愿鶕?jù)轉(zhuǎn)變圖預(yù)測熱影響區(qū)組織、性能和硬度變化，從而預(yù)測某種鋼焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向和產(chǎn)生冷裂紋的可能性，以便確定適當(dāng)?shù)暮附庸に嚄l件。28精選ppt金屬材料焊接性試驗方法一、斜Y型坡口焊接裂紋試驗法二、焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗法三、插銷試驗法四、剛性固定對接裂紋試驗法29精選ppt一、斜Y型坡口焊接裂紋試驗法目的：用于評定碳鋼和低合金高強度鋼焊接熱影響區(qū)對冷裂紋的敏感性屬于自拘束裂紋試驗其試驗要求應(yīng)遵從GB/T4675.1--1984?焊接性試驗--斜Y型坡口焊接裂紋試驗法?的規(guī)定?！靶¤F研試驗法〞30精選ppt1．試件制備試件的尺寸和形狀如圖1-2所示，板厚為9～38mm采用機械方法加工試件坡口試板兩端各焊接60mm的拘束焊縫采用雙面焊試件中間待焊部位有2mm的間隙。圖1-2試件尺寸和形狀31精選ppt32精選ppt33精選ppt34精選ppt35精選ppt36精選ppt37精選ppt38精選ppt39精選ppt40精選ppt2、施焊條件用焊條電弧焊施焊的試驗焊縫如圖1-3a所示，用自動送進(jìn)裝置施焊的試驗焊縫如圖1-3b所示。試驗焊縫只焊一道，不要求填滿坡口，并可在不同溫度下施焊。焊后靜置和自然冷卻48h后截取試樣和進(jìn)行裂紋檢測。焊接參數(shù)：焊條直徑4mm，焊接電流〔170±10〕A，電弧電壓〔22～24〕V，焊接速度〔150±10〕mm/min。41精選ppt圖1-3施焊時的焊縫示意圖a〕焊條電弧焊試驗焊縫b〕焊絲自動送進(jìn)的試驗焊縫42精選ppt3、裂紋檢測〔1〕外表裂紋率Cf如圖1-4aCf=∑lf/L×100%〔2〕根部裂紋率檢測根部裂紋時，應(yīng)將試件著色后拉斷或折斷，按圖1-4b進(jìn)行根部裂紋測量。Cr=∑lr/L×100%〔3〕斷面裂紋率Cs在試驗焊縫上，用機械加工方法等分切取4～6塊試樣，如圖1-4c所示，檢查5個斷面上的裂紋深度，按下式計算CsCs=∑Hs/∑H×100%43精選ppt圖1-4試樣裂紋長度計算A〕外表裂紋b〕根部裂紋c〕斷面裂紋44精選ppt二、焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗法試驗標(biāo)準(zhǔn)GB/T4675.5-1984，適用于焊條電弧焊。試板尺寸和形狀如圖1-5和表1-7所示，試板采用氣割下料，試驗標(biāo)準(zhǔn)厚度為20mm，當(dāng)材料厚度超過20mm時須用機加工成20mm，并保存一個軋制外表；當(dāng)材料厚度小于20mm時那么無須加工。試件號試件長度L試件寬度B焊縫長度l1號試件20075125±102號試件200150125±10表1-7熱影響區(qū)最高硬度試件尺寸45精選ppt圖1-5熱影響區(qū)最高硬度試板46精選ppt試樣外表經(jīng)研磨、腐蝕后，按圖1-6位置測量硬度。圖1-6硬度測量的位置47精選ppt一般用于焊接結(jié)構(gòu)的鋼材都應(yīng)提供其最高硬度值，常用的低合金結(jié)構(gòu)鋼允許的熱影響區(qū)最高硬度值見表1-8。表1-8常用低合金鋼的碳當(dāng)量及允許的熱影響區(qū)最大硬度鋼種Pcm(%)CE(IIW)(%)最大硬度HV非調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)非調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)非調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)Q2350.2485-0.4150-390-Q2900.2413-0.3993-400-Q4200.3091-0.4943-410380(正火)14MnMoV0.2850-0.5117-420390(正火)18MnMoNb0.3356-0.5782--420(正火)14MnMoNbB-0.2658-0.4593-45048精選ppt三、插銷試驗法插銷試驗法是一種定量測定低合金鋼焊接熱影響區(qū)冷裂紋敏感性的試驗方法，屬于外拘束裂紋試驗法。該試驗方法消耗材料少，結(jié)果穩(wěn)定可靠，因此在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。我國已制定國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9446-1988?焊接用插銷冷裂紋試驗方法?。49精選ppt插銷試驗的根本原理是根據(jù)產(chǎn)生冷裂紋的三要素〔即鋼的淬硬傾向、焊縫含氫量及接頭的應(yīng)力狀態(tài)〕，定量測出被焊鋼材產(chǎn)生焊接冷裂紋的“臨界應(yīng)力〞作為冷裂紋敏感性的評定指標(biāo)。1．試樣制備把被焊鋼材加工成直徑為8mm或6mm的圓柱形試棒〔稱為插銷〕，形狀和尺寸如圖1-7所示，各部位尺寸見表1-9，插銷上端有環(huán)形或螺形缺口。將插銷插入底板直徑相應(yīng)的孔中，使帶缺口一端與底板外表平齊，如圖1-8所示。50精選ppt圖1-7插銷試棒的形狀a〕環(huán)形缺口插銷b〕螺形缺口插銷51精選ppt圖1-8插銷試棒、底板及熔敷焊道a〕環(huán)形缺口插銷b〕螺形缺口插銷52精選ppt2．試驗過程按選定的焊接方法和嚴(yán)格控制的工藝參數(shù)，在底板上熔敷焊道，盡量使焊道中心線通過插銷的端面中心，其熔深應(yīng)保證缺口尖端位于熱影響區(qū)的粗晶部位，焊道長度約100～150mm。在焊后冷卻至100～150℃時〔有預(yù)熱時應(yīng)在冷至高出預(yù)熱溫度50～70℃〕加載，當(dāng)保持載荷16h或24h〔有預(yù)熱〕期間試棒發(fā)生斷裂，即得到該試驗條件下的“臨界應(yīng)力〞；如果在保持載荷期間未發(fā)生斷裂，應(yīng)調(diào)整載荷直至發(fā)生斷裂。改變含氫量、焊接熱輸入和預(yù)熱溫度，可得到不同的臨界應(yīng)力。臨界應(yīng)力越小，說明材料對冷裂紋越敏感。53精選ppt3．插銷試驗特點：1〕試件尺寸小，底板與插銷材料可以不同，且底板可重復(fù)使用，因此試驗消耗材料少。2〕調(diào)整焊接熱輸入和底板厚度可得到不同的接頭冷卻速度。3〕插銷可從被試驗材料任意方向截取，還方便從全熔敷金屬中取樣來測定焊縫金屬對冷裂紋的敏感性。4〕試驗要求環(huán)形缺口必須位于焊縫的粗晶區(qū)，要求較嚴(yán)格。5〕環(huán)形缺口整個圓周溫度不十分均勻，影響試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，造成數(shù)據(jù)分散，再現(xiàn)性不是很好。54精選ppt四、剛性固定對接裂紋試驗法該方法主要用于測定焊縫的冷裂紋和熱裂紋傾向，也可以測定焊接熱影響區(qū)的冷裂紋傾向，適用于低合金鋼焊條電弧焊、埋弧焊和氣體保護(hù)焊等。試件尺寸和形狀如圖1-10所示，試件在不小于厚度為40mm的鋼板上以角焊縫形式四周焊接牢固。當(dāng)試件板厚≤12mm時，取焊角尺寸與板厚相等；當(dāng)板厚＞12mm時，焊角尺寸取12mm。試件坡口由機械方法加工。55精選ppt圖1-10剛性固定對接裂紋試驗試件尺寸和形狀1-試件2-剛性底板56精選ppt試驗焊縫可用手工焊或自動焊方法焊接，焊接參數(shù)可采用實際焊接時的參數(shù)。焊后將試件在室溫放置24h，先檢查焊縫有無外表裂紋；再橫向切取焊縫，取2塊試樣磨片檢查有無裂紋。該試驗焊縫所受到的拘束度較大，評定標(biāo)準(zhǔn)是以試驗結(jié)果有無裂紋為依據(jù)，一般要求每種焊接條件下需焊接2塊試樣。57精選ppt綜合訓(xùn)練一、理論局部1．簡答題：〔1〕什么是金屬材料的焊接性？工藝焊接性與使用焊接性有什么不同？〔2〕金屬材料的焊接性是否屬于金屬材料的固有性能？“但凡能夠獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的金屬，焊接性都很好〞這種說法對嗎？為什么？〔3〕什么是碳當(dāng)量？如何利用碳當(dāng)量法評定金屬的焊接性？它的使用范圍如何？〔4〕為什么熱影響區(qū)的最高硬度可以說明金屬材料對冷裂紋的敏感性？58精選ppt2．選擇題〔焊工等級考試模擬題〕：〔1〕()不是影響焊接性的因素。A、金屬材料的種類及其化學(xué)成分B、焊接方法C、構(gòu)件類型D、焊接操作技術(shù)〔2〕碳當(dāng)量()時，鋼的淬硬冷裂傾向不大，焊接性優(yōu)良。A、小于0.40％B、小于0.50％C、小于0.60％D、小于0.80％59精選ppt〔3〕國際焊接學(xué)會的碳當(dāng)量計算公式只考慮了()對焊接性的影響，而沒有考慮其他因素對焊接性的影響。A、焊縫擴散氫含最B、焊接方法C、構(gòu)件類型D、化學(xué)成分〔4〕國際焊接學(xué)會推薦的碳當(dāng)量計算公式適用于〔〕。A、高合金鋼B、奧氏體不銹鋼C、耐磨鋼D、碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼返回主目錄60精選ppt工程作業(yè)1某變壓器廠，生產(chǎn)變壓器油箱的材料采用Q235鋼，為減輕油箱重量，現(xiàn)用15MnVN鋼取代Q235鋼，請你采用以下方法評定15MnVN鋼的焊接性。1、碳當(dāng)量法2、熱影響區(qū)最高硬度試驗法3、小鐵研試驗法4、插銷試驗法61精選ppt第二單元碳鋼的焊接工藝制定第一模塊非合金鋼與鋼材分類方法第二模塊低碳鋼的焊接工藝第三模塊中、高碳鋼的焊接工藝綜合訓(xùn)練工程作業(yè)262精選ppt第一模塊非合金鋼與鋼材分類方法

一、鋼材分類國標(biāo)GB/T13304-1991?鋼分類?將鋼材按兩種方式進(jìn)行分類：一種是按化學(xué)成分分類，另一種是按主要質(zhì)量等級和主要性能及使用性能分類。63精選ppt1．按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分鋼分類為：非合金鋼、低合金鋼和合金鋼三類?！胺呛辖痄摠暿侵競鹘y(tǒng)的“碳素鋼〞或“碳鋼〞，具有較好的力學(xué)性能和各種工藝性能，并且冶煉工藝比較簡單，價格低廉，因而在焊接結(jié)構(gòu)制造中應(yīng)用廣泛，但一般用于工作溫度在350℃以下的結(jié)構(gòu)。64精選ppt2．按主要質(zhì)量等級和主要性能或使用性能分類普通質(zhì)量非合金鋼(Ws\Wp≧0.045%,Q195\Q215\Q255\Q275)、優(yōu)質(zhì)非合金鋼(Ws\Wp≦0.045%,10,20,45,65Mn)和特殊質(zhì)量非合金鋼(Ws\Wp≦0.020%)。3．按用途分類按用途分為：碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235和碳素工具鋼T8\T10。鋼材還可以從其他角度進(jìn)行分類，如按專業(yè)〔鍋爐用鋼、橋梁用鋼、容器用鋼、船舶用鋼等。65精選ppt二、非合金鋼非合金鋼〔碳鋼〕按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可分為低碳鋼〔wc＜0.25%〕、中碳鋼〔wc=0.25%～0.60%〕高碳鋼〔wc＞0.60%〕；按用途可分為結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼。在焊接結(jié)構(gòu)用非合金鋼中，常采用按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類的方法。66精選ppt非合金鋼〔碳鋼〕是指以鐵為根底、以碳為合金元素，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過1.4%的鋼，其他常存元素因含量較低皆不作為合金元素。因此其焊接性主要取決于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加焊接性逐漸變差，見表2-1。67精選ppt表2-1非合金鋼焊接性與碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系鋼的種類碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）典型硬度典型用途焊接性低碳鋼≤0.1560HBW特殊板材和型材、薄板、帶材、焊絲優(yōu)0.15～0.2590HBW結(jié)構(gòu)用型材、板材和棒材良中碳鋼0.25～0.6025HRC機器部件和工具中（通常需要預(yù)熱和后熱、推薦低氫焊接）高碳鋼≥0.6040HRC彈簧、模具、鋼軌劣（必須用低氫焊接、預(yù)熱和后熱）68精選ppt第二模塊低碳鋼的焊接

一、低碳鋼的成分特點與焊接性成分特點：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，硅、錳含量較少。Q235A:235MPa；375~460MPa;碳含量：0.14~0.22%；焊接性優(yōu)良焊接時一般不需預(yù)熱，在整個焊接過程中不需要特殊的工藝措施焊接時具有以下特點：69精選ppt1〕可裝配成各種接頭形式，適應(yīng)各種不同位置的焊接，焊接工藝和技術(shù)較簡單，容易掌握。2〕塑性好，焊接接頭產(chǎn)生裂紋的傾向小，適合制造各種大型結(jié)構(gòu)和受壓容器。3〕不需要使用特殊和復(fù)雜的設(shè)備，對焊接電源和焊接材料沒有特殊要求，交直流焊機、酸堿性焊條和焊劑都可以使用。4〕如果焊接時熱輸入過大，焊條直徑或焊接電流選擇不當(dāng)、埋弧焊電流或焊速不當(dāng)，也可出現(xiàn)熱影響區(qū)晶粒長大而引起塑性降低。70精選ppt二、低碳鋼的焊接工藝制定1．焊接方法的選擇低碳鋼焊接性良好，幾乎可以選擇所有的焊接方法，并能保證焊接接頭的良好質(zhì)量。常用焊接方法：焊條電弧焊〔SMAW〕、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊〔CO2WELD〕、埋弧焊〔SAW〕71精選ppt2．焊接材料的選擇選擇焊接材料應(yīng)遵循〞等強原那么〞，也就是根據(jù)母材強度等級及工作條件來選擇焊接材料。低碳鋼結(jié)構(gòu)通常使用抗拉強度平均值為420MPa的鋼材，因而常選用E43××系列焊條。表2-2列出了焊接低碳鋼常用的焊接材料。72精選ppt表2-2焊接低碳鋼常用的焊接材料73精選ppt鋼號焊條電弧焊埋弧焊CO2焊一般結(jié)構(gòu)焊接動載荷、復(fù)雜與厚板結(jié)構(gòu)、重要受壓容器和低溫下焊接焊絲牌號焊劑牌號Q235Q255E4303、E4313、E4301、E4320、E4311E4315、E4316(E5015、E5016)H08AHJ430HJ431H08Mn2SiH08Mn2SiAQ275E5015、E5016E5015、E5016H08MnA08、1015、20E4303、E4301E4320、E4311E4315、E4316(E5015、E5016)H08AH08MnAHJ430HJ431HJ33020gE4303、E4301E4315、E4316(E5015、E5016)H08MnAH08MnSi、H10Mn220RE4303、E4301E4315、E4316(E5015、E5016)H08MnA74精選ppt3．低碳鋼施焊工藝要點低碳鋼焊接一般不需要特殊的工藝措施。特例：工件厚度較大；環(huán)境溫度較低〔T≤0℃〕時，會因冷速加快而導(dǎo)致接頭裂紋傾向增加。例如在焊接直徑Φ≥3000mm且壁厚δ≥50mm的結(jié)構(gòu)、焊接壁厚δ≥90mm的第一層焊道、受壓容器壁厚δ≥20mm時的焊縫有可能產(chǎn)生裂紋。措施：75精選ppt焊接時應(yīng)采取如下工藝措施：1〕焊前80～150℃預(yù)熱。焊接時保持道間溫度。2〕采用低氫或超低氫型焊接材料。3〕連續(xù)施焊整條焊縫，防止中斷。4〕在坡口內(nèi)引弧，防止擦傷母材，注意熄弧時填滿弧坑。5〕不在低溫下進(jìn)行成形、矯正和裝配。6〕盡可能改善嚴(yán)寒的勞動條件。上述措施可單獨使用有時需要綜合使用。76精選ppt三低碳鋼的特殊焊接工藝1．窄間隙埋弧焊窄間隙埋弧焊可用于低碳鋼焊接，也可用于合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接，在我國已有多套窄間隙焊接裝置，例如，大型火電站鍋爐、核電站主容器、石油化工裝置中的熱壁加氫反響器等厚壁筒體結(jié)構(gòu)，都可以采用這一工藝方法進(jìn)行焊接。該法比普通埋弧焊間隙小得多，因而節(jié)省焊接材料、縮短焊接時間和減少母材開坡口時的浪費，同時還提高接頭焊接質(zhì)量。77精選ppt2．窄間隙自動MIG全位置焊該工藝方法主要用于大直徑厚壁管件的焊接，采用射流過渡的脈沖MIG焊，Ar+CO2富氬混合氣體作保護(hù)，焊絲直徑φ0.8～φ1.2mm，調(diào)節(jié)參數(shù)多，可以很好地適應(yīng)在不同空間位置時的焊接需要，并能保證獲得滿意的焊接接頭質(zhì)量。3．TIG焊封底反面成形工藝該工藝主要用于無法進(jìn)行兩面焊接、但又要求必須焊透的受壓容器、管道或其他結(jié)構(gòu)的焊接施工。焊接時要求根部熔化，反面形成焊縫；或反面不要求成形，但根部必須完全熔透。78精選ppt4．多頭MIG焊大型電站鍋爐中的膜式壁很大，由許多根鋼管與鋼帶彼此相間焊接而成，材料都為低碳鋼，正、反兩面都要求焊接。國內(nèi)采用12頭的MIG焊膜式壁專用焊機，正反面各有6個焊頭同時焊接，即6個平焊、6個仰焊。焊接過程不必翻轉(zhuǎn)工件，效率高。目前，日本已有20個頭〔10個平焊、10個仰焊〕專用焊機，且焊接質(zhì)量完全合格。79精選ppt【工程案例1】

油田輸油管線材質(zhì)為20號〔低碳鋼〕無縫鋼管，其外徑為?60mm、壁厚3.5mm，采用手工鎢極氬弧焊打底，焊條電弧焊蓋面進(jìn)行施焊。80精選ppt坡口形式及加工方法坡口為Y形，坡口角度為60°士5°，鈍邊1.5mm，間隙1.5mm，如圖2-1所示。坡口用機械加工或砂輪機打磨均可，要求光滑、平整。對坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)要去除鐵銹、油污及水分，且露出金屬光澤。81精選ppt焊接材料及電源的選擇焊條可用E5015〔J507)或E5016〔J506)堿性低氫型焊條，直徑為?3.2mm。焊絲選用H08Mn2SiA，直徑為?2.0mm。焊接電源選擇弧焊整流器。焊接工藝參數(shù)見表。焊接檢驗焊縫外表不允許有氣孔、裂紋、夾渣等缺陷。82精選ppt外觀尺寸要求按表2-4規(guī)定。探傷質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按GB/T3323-1988?鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級?到達(dá)Ⅱ級為合格。焊縫余高焊縫寬度錯邊量咬邊深度變形角度0～1.5坡口每側(cè)增寬0.5～2.50～1.0≤0.5≤3°83精選ppt第三模塊中碳鋼的焊接

一、中碳鋼的成分特點與焊接性中碳鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wc=0.25%～0.60%，其強度和硬度較高，塑性和韌性較差，淬硬性較大，當(dāng)wc接近下限時焊接性良好，隨wc的增加焊接性嚴(yán)重惡化。同時在物理性能方面，中碳鋼比低碳鋼線膨脹系數(shù)略大，熱導(dǎo)率稍低，這也就增加了中碳鋼焊接時的熱應(yīng)力和過熱傾向。84精選ppt當(dāng)鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.15%時，碳本身的偏析以及它促進(jìn)硫等其它元素的偏析都明顯起來，如果鋼中的硫較多，那么會因形成低熔點硫化物而導(dǎo)致熱裂紋傾向增加，因此用于焊接的中碳鋼必須嚴(yán)格控制硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；C和FeO反響生成的CO有可能產(chǎn)生CO氣孔；碳的增加提高了鋼材的淬硬性，焊接時如果冷速較快那么會在熱影響區(qū)產(chǎn)生馬氏體組織，且中碳鋼的馬氏體組織有較大的脆性，因此在焊接應(yīng)力作用下容易發(fā)生冷裂紋和脆斷85精選ppt中碳鋼的焊接性較差，且隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而越來越差，焊接時的主要問題是熱裂紋、冷裂紋、氣孔和脆斷，有時還會存在熱影響區(qū)強度降低，鋼中雜質(zhì)越多、結(jié)構(gòu)剛性越大，問題就越嚴(yán)重。中碳鋼一般不用作焊接結(jié)構(gòu)材料，而是用作機器部件和工具較多，多利用其堅硬耐磨的性能，而非利用其高強度。這種堅硬耐磨性能通常是經(jīng)過熱處理來到達(dá)的，因此焊接時就要注意母材的熱處理狀態(tài)。如果是焊接已經(jīng)過熱處理的部件，那么必須采取措施防止裂紋產(chǎn)生；如果是焊后進(jìn)行熱處理，要求熱處理后接頭與母材性能相匹配，那么必須注意選擇焊接材料。86精選ppt二、中碳鋼的焊接工藝要點1．焊接方法中碳鋼焊接性較差，一般用作機器部件，其焊接一般是修補性的，所以焊接中碳鋼最適宜的焊接方法是焊條電弧焊。87精選ppt2．焊接材料在要求焊縫金屬與母材等強度時，選相應(yīng)級別的去硫能力強，熔敷金屬擴散氫含量低，塑、韌性較好的低氫型焊條；在不要求等強度時，選用強度級別低于母材的低氫焊條，例如焊接強度級別為490MPa的母材，可選擇E4315、E4316焊條，切不可選擇強度級別比母材高的焊條。88精選ppt在特殊情況下選擇焊接材料如母材不許預(yù)熱時，可選用鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條E308-16〔A102〕、E308-15〔A107〕、E309-16〔A302〕、E309-15〔A307〕焊接，焊縫金屬為奧氏體組織，塑性好，可防止熱影響區(qū)冷裂。89精選ppt對強度不做要求的中碳鋼工具、模具等，焊接時要考慮其焊前狀態(tài)：如果是在退火狀態(tài)下〔熱處理前〕焊接，選用焊條那么必須要使焊縫金屬與母材化學(xué)成分接近，以使焊后經(jīng)熱處理的焊縫金屬到達(dá)與母材性能相同；如果是在熱處理后的部件上焊接，那么要選擇低氫焊條，并采取相應(yīng)的工藝措施，以防止裂紋和熱影響區(qū)軟化。90精選ppt表2-4中碳鋼焊接的焊條、預(yù)熱溫度及焊后熱處理溫度鋼牌號焊接性選用焊條牌號預(yù)熱溫度/℃焊后熱處理溫度/℃不要求等強度要求等強度25好E4303、E4301E5015、E5016＞50600～65030較好E4315、E4316E5015、E5016＞10035ZG270-500較好E4303、E4301E4315、E4316E5015、E5016＞15045ZG310-570較差E4303、E4301、E4315、E4316、E5015、E5016E5015、E5016＞25055ZG340-640較差E4303、E4301、E4315、E4316、E5015、E5016E5015、E5016--91精選ppt3．坡口制備原那么：應(yīng)減小熔合比，所以一般采用U形或V形坡口清理：坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹等清理干凈。4．預(yù)熱：中碳鋼焊接時大多需要預(yù)熱和控制道間溫度，以降低焊縫金屬和熱影響區(qū)的冷卻速度，抑制馬氏體的形成，提高接頭的塑性，減小剩余應(yīng)力。預(yù)熱溫度取決于碳當(dāng)量、母材厚度、結(jié)構(gòu)剛度和焊條類型等，見表2-4。5.后熱：中碳鋼焊后應(yīng)立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，不能立即進(jìn)行熱處理的，也應(yīng)至少在冷卻到預(yù)熱溫度或道間溫度之前進(jìn)行，特別是在工件厚度和結(jié)構(gòu)剛度較大時更應(yīng)如此。熱處理溫度一般為600～650℃。92精選ppt6．施焊特點中碳鋼焊接時，尤其是在不預(yù)熱的情況下焊接，應(yīng)采取工藝措施減小熔深，降低冷卻速度，防止產(chǎn)生裂紋。例如，選U形坡口減小熔合比；多層焊第一層焊道采用小直徑焊條、小電流焊接；將焊件置于立焊或半立焊位置、焊條橫向擺動〔擺動幅度取焊條直徑的5～8倍，這樣就相當(dāng)于短段連續(xù)多道多層焊〕，以使母材熱影響區(qū)的任何一點都在短時間內(nèi)屢次重復(fù)受熱以取得預(yù)熱和保溫效果。93精選ppt三、典型中碳鋼零件的焊接工藝1．焊條電弧焊焊接法蘭長軸法蘭長軸的主要尺寸見圖2-1，材料為35鋼。94精選ppt35鋼焊接性分析：化學(xué)成分：Ｗc：0.32~0.40；ＷSi：0.17~0.37；

ＷMn：0.50~0.80；

ＷGr：0.25；ＷCu：0.25力學(xué)性能：σb：530MPa；σs：315MPa95精選ppt焊接方法：采用焊條電弧焊焊接；焊接材料：選用E5015低氫型焊條；焊前經(jīng)300～350℃烘干保溫1h；工藝要點：焊件仔細(xì)清理坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹等雜質(zhì)；焊件水平放置，焊縫處于立焊位置，預(yù)熱150～200℃，焊固定焊縫4～5段，每段長50mm；圓周焊縫分成6段或4段，分段跳焊以減小應(yīng)力和變形，第一道焊縫焊速要稍慢，熄弧時注意填滿弧坑。

96精選ppt第四模塊高碳鋼的焊接

一、高碳鋼的成分特點與焊接性高碳鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wc＞0.6%，焊接性很差，在實際中不用作焊接結(jié)構(gòu)，一般是用作工具鋼和鑄鋼，用于要求高硬度和高耐磨性的部件、零件和工具，所以高碳鋼的焊接大多為修復(fù)性焊接。97精選ppt其特點如下：1〕焊接時比中碳鋼更容易產(chǎn)生熱裂紋；2〕焊接時熱影響區(qū)極易產(chǎn)生脆硬的高碳馬氏體組織，所以淬硬傾向和冷裂紋傾向都很大；3〕高碳鋼導(dǎo)熱性比低碳鋼差，在焊接高溫下晶粒長大快，且碳化物容易在晶界上集聚、長大，使焊縫脆性增大，從而使接頭強度降低；同時在接頭中引起的內(nèi)應(yīng)力也較大，更容易促使裂紋的產(chǎn)生。98精選ppt二、高碳鋼的焊接工藝制定1．焊接方法的選擇高碳鋼焊接主要是高硬度、高耐磨性部件、零件和工具的焊接與修復(fù)，所以主要的焊接方法是焊條電弧焊和釬焊。99精選ppt2．焊接材料高碳鋼焊接一般不要求接頭與母材等強度。高碳鋼的抗拉強度一般在675MPa以上；當(dāng)要求接頭強度較高時可選擇E7015-D2〔J707〕或E6015-D2〔J607〕焊條；強度要求不高時可選擇E5015或E5016焊條；必要時可選用奧氏體不銹鋼焊條，E3019-16〔A302〕、E3019-15〔A307〕100精選ppt3．施焊工藝要點1〕高碳鋼零件一般經(jīng)過淬火+回火的熱處理，因此焊接之前要先行退火，以減小裂紋傾向。2〕采用結(jié)構(gòu)