金属材料焊接性-碳钢的焊接

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1、第五章焊接成型第19讲1475.1.1焊接性概念金属焊接性是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。焊接性包括工艺焊接性和使用焊接性。工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，能否获得优良致密，无缺陷焊接接头的能力。它不是金属本身所固有的性能，而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行评定的。所以金属材料的工艺焊接性与焊接过程密切相关。§5.1金属材料的焊接性及其试验方法247对于熔焊，一般都要经历传热过程和冶金反应过程，因而又可把工艺焊接性分为“热焊接性”和“冶金焊接性”。热焊接性是指焊接热循环对焊接热影响区

2、组织性能及产生缺陷的影响程度。用以评定被焊金属对热的敏感性，如晶粒长大，组织性能变化等。它主要与被焊材质及焊接工艺有关。冶金焊接性是指在一定冶金过程的条件下，物理化学变化对焊缝性能和产生缺陷的影响程度。它包括合金元素的氧化、还原、氮化、蒸发、氢、氧、氮的溶解等对形成气孔、夹杂、裂纹等缺陷的影响，用以评定被焊材料对冶金缺陷的敏感性。347使用焊接性是指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计上提出的技术要求。通常包括常规力学性能、低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能

3、和耐磨性能等。4475.1.2金属的焊接性试验一般来说，评价焊接性的准则主要包括：一是评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；二是评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。547㈠焊接性试验内容按材料的不同特点和不同使用要求、焊接性试验内容有：１．焊缝和HAZ抗热裂纹能力；２．焊缝和HAZ抗冷裂纹能力；３．焊缝接头的抗脆性转变能力；４．接头的使用性能。包括接头常规力学性能，对于在高温、低温、腐蚀、磨损和动载疲劳等不同环境中工作的结构，则应根据不同要求分别进行相应的高温性能、低温性能、脆断、抗腐蚀性、耐磨性和动载疲劳等试验

4、。647㈡焊接性试验方法分类１．模拟类方法一般不需要实焊接头，而只是利用模拟焊接热循环，人为创造缺口或电解充氢等手段，估价金属在焊接时可能发生的变化和问题，为制定合理的工艺条件提供依据。优点：节约材料和工时，试验周期短，可以将接头内某一区域局部放大，从而使有些因素孤立出来，便于分析研究和寻求改善焊接性的途径。最常用的有热—应力模拟试验、插销试验等。747２．实焊类方法特点：在一定条件下进行焊接，通过实焊来评价焊接性，有时是在生产条件下进行焊接，然后检查焊接接头是否发生缺陷，或进行力学性能或其它方面的试验。也有时是使用一定形状尺寸的试样在规定

5、条件下进行焊接，再作各种检查。常用的有斜Ｙ坡口对接裂纹试验，窗口拘束试验、刚性固定对接裂纹试验以及不锈钢晶间腐蚀试验。３．理论计算类方法在大量生产和科学研究经验的基础上归纳总结出来的理论计算方法，主要依据母村或焊缝金属的化学成分，加上某些其它条件（如接头拘束度、焊缝扩散氢含量），然后通过一定的经验公式计算，估计冷裂、热裂、再热裂纹的倾向大小。由于是经验公式，这类方法的应用更是有条件限制的，且多半是间接，粗略估计材料的焊接性问题。847图5.1焊接性试验方法分类947㈢选择或设计焊接性试验方法的原则1．针对性进行焊接性试验的实验条件应尽量接近

6、实际焊接条件。２．可靠性焊接性试验应尽量避免人为因素的影响，试验结果要有较好的再现性，数据不可过于分散。如果实验结果很不稳定、数据很分散，就很难看出规律，更不可能用于生产实践。为此，一方面要严格实验条件；另一方面还要尽可能用自动化、机械化的方法取代手工操作。这样才能保证试验结果的可靠性。３．经济性在足以获得可靠结果的前提下，应力求作到消耗材料少，加工周期短，试验费用省。10475.1.3常用焊接性试验方法㈠斜Y形坡口焊接裂纹试验法此试验方法主要用于评定碳素钢和低合金高强钢焊接热影响区的冷裂纹敏感性。①试件制备试件形状及尺寸如图1-2所示，由

7、被焊钢材制成。板厚不作规定，常用9～38mm，坡口用机械切削加工。每一种试验条件要制备两块以上试件。两端各在60mm范围内施焊拘束焊缝，采用双面焊透。要保证待焊试验焊缝处有2mm装配间隙和不产生角变形。1147图5.2试件的形状尺寸1247②试验条件推荐采用下列焊接工艺参数：焊条直径4mm，焊接电流(170±10）A，电弧电压(24±2)V，焊接速度(150±10)mm/min。用焊条电弧焊时按图5-3所示施焊试验焊缝。用焊条自动送进装置施焊时按图5-4所示进行。只焊一道焊缝不填满坡口，焊后48h后才进行裂纹检测和解剖。1347图5.3焊条

8、电弧焊试验焊缝图5.4焊条自动送进的试验焊缝1447图1-5试样裂纹长度计算②检测与计算用肉眼或手持放大镜来检测焊接接头的表面和断面是否有裂纹。并按下列方法分别计算表面、根部和断