焊接技术 6 金属焊接性与焊接方法

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1、焊接冶金与金属焊接性第六章金属焊接性与焊接方法第六章金属焊接性第一节焊接性与焊接性试验（一）金属焊接性一、焊接性概念Weldability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。包括两个方面：一是金属在经受焊接加工时对缺陷的敏感性；二是焊接接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。第六章金属焊接性1、影响焊接性的因素（1）材料因素焊接金属、焊接材料（焊条、焊丝、焊剂、保护气体）所有材料→影响熔池冶金和结晶过程，焊接金属主要影响焊接HAZ区性能（2）工艺因素同一材料，不同的方法→不同的焊接性焊前预热、焊后热处理焊条焊剂的烘干，坡口

2、清理等：严格按规范执行第六章金属焊接性Prof.ZSUN，smse（3）结构因素焊接接头的刚度、应力集中和多轴应力等，在拘束尽量小的条件下焊接。（4）使用条件焊接结构必需符合使用条件的要求。载荷性质、工作温度、介质性质极端条件下的焊接：腐蚀环境（海洋平台），高温环境（汽轮机、发电机），低温环境（低温设施），辐射环境（核设施），等第六章金属焊接性Prof.ZSUN，smse二、焊接性试验（一）试验内容1、焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力2、焊缝及HAZ区抵抗产生冷裂纹的能力3、焊接接头金属抗脆性转变能力4、焊接接头的使用性能（二）焊接性试验方法模拟类方法，实焊

3、类方法，理论计算类方法第六章金属焊接性1、斜Y坡口对接裂纹试验（Yslitcrackingtest）广泛用于评价打底焊缝及其热影响区冷裂倾向第六章金属焊接性计算式：a）根部裂纹率b）表面裂纹率c）断面裂纹率第六章金属焊接性预热温度对裂纹影响：可测得能够防止冷裂纹的临界预热温度，评定冷裂敏感性冷却速度、冷却时间对裂纹的影响：可测得裂纹率急剧增长的临界冷却速度或极限冷却时间→评定冷裂敏感性斜Y坡口试验条件苛刻，一般，裂纹率不超过20%，在实际焊接时就不会开裂。第六章金属焊接性直Y坡口：跟部裂纹敏感性第六章金属焊接性2、插销试验（Implanttest）一种简

4、便而又节省材料的试验方法主要用于考核材料的氢致裂纹敏感性，也可用于考核再热裂纹及层状撕裂等的敏感性。第六章金属焊接性3、碳当量计算分析国际焊接学会：适用于400～700MPa强度非调质钢当CE(IIW)0.45%时，焊接厚度25mm以下的板可不预热当CE(IIW)0.41%且w(C)0.207%时，焊接厚度小于37mm的板可不预热第六章金属焊接性3、碳当量计算分析美国焊接学会：适用成分（质量百分数，小于）：C0.6，Mn1.6，Ni3.3，Cr1.0，Mo0.6，Cu0.51，P0.05～0.15，当Cu0.5或P0.05，则可不计入。第六章金

5、属焊接性Prof.ZSUN，smse第六章金属焊接性日本：适用于调质低合金钢，500～1000MPa，成分（质量百分数，小于）：C0.2，Si0.55，Mn1.5，Ni2.5，Cr1.25，Mo0.7，Cu0.5，V0.1，B0.006。HT50Ceq0.46%HT60Ceq0.52%预热75oCHT70Ceq0.52%预热100oCHT80Ceq0.62%预热150oC第六章金属焊接性日本伊藤：适用成分（质量百分数，%）：C0.07～0.22，Si0～0.60，Mn0.1～1.4，Ni0～1.2，Cu0～0.50，Cr0～1.20，Mo0～0.07，V

6、0～0.12，B0～0.005。扩散氢H1.0～5.0mol/100g，板厚h19～59mm，焊接线能量17～80kJ/cm。计算所需的预热温度：第六章金属焊接性第二节合金钢的焊接一、热轧及正火钢的焊接热轧及正火钢的分类、成分、性能（一）焊接性分析焊接缺陷（裂纹）；材料性能（脆化）1、热裂纹w(C)较低，w(Mn)较高，Mn/S比可以达到要求，具有较好的抗热裂性能，正常情况下不会出现热裂纹。当成分不合格，出现波动，偏析→C、S含量偏高→Mn/S比低于要求→出现裂纹可以通过焊接材料调整焊缝金属成分。降低焊剂中的C、S含量第六章金属焊接性2、冷裂纹主要问题。

7、淬硬组织：对氢致裂纹敏感淬硬倾向与冷裂纹的关系热影响区最高硬度与冷裂倾向的关系3、再热裂纹不含强碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感。如有强碳化物形成元素，则要注意第六章金属焊接性4、层状撕裂主要与板厚有关，不受钢材限制。板厚16mm以下，不易出现冶金轧制质量，片状硫化物带状分布，影响大抗层状裂纹的Z向钢。Z向断面收缩率达到20%，即不会出现层状撕裂第六章金属焊接性5、HAZ的性能主要是过热区的脆化问题。合金化方式影响过热区脆化。Mn-Si，固溶强化，合金元素在完全固溶条件下有优良的综合性能Mn-V、Mn-Nb、Mn-Ti等，固溶强化，沉淀强化→正火处理正火

8、钢的过热敏感性比热轧钢大出现冷裂，采用小线能量焊接，可降低脆化第六章金属焊接性（