金属材料焊接教学课件作者王现荣1.ppt

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1、第1章金属材料焊接性及试验方法1.1金属材料的焊接性1.2金属材料的焊接性试验方法返回1.1金属材料的焊接性1.1.1金属材料焊接性的概念下一页返回1.1金属材料的焊接性值得注意的是，金属焊接性是个相对的概念，同一种材料在不同的焊接工艺条件下，可以表现出很大的差异。随着新的焊接方法和焊接工艺的开发与完善，一些原来焊接性差的材料可能会得到改善，使焊接性变好;当然，随着新材料的出现和对焊接结构使用条件要求的苛刻，也将会带来新的焊接性问题。1.1.2影响金属材料焊接性的因素过去，有人把焊接性单纯地理解为金属材料本身所固有的性能，这显然是不对的。焊接性是金

2、属材料的一种工艺性能，影响因素很多，一般可归纳为材料、工艺、结构和服役条件四大因素。上一页下一页返回1.1金属材料的焊接性1.材料因素材料因素是指焊接时直接参与冶金反应和发生组织变化的所有材料(包括母材和焊接材料)。在相同的焊接条件下，决定母材焊接性的主要因素是它本身的物理化学性能。对钢而言，有钢的化学成分、冶炼轧制状态、热处理条件、组织状态和力学性能等，其中化学成分是主要的影响因素，它能决定热影响区的淬硬倾向、脆化倾向和产生裂纹的敏感性。在焊接过程中焊接材料和母材熔化形成的熔池金属所发生的一系列冶金反应，决定着焊缝金属的成分、组织、性能及缺陷的形

3、成。如果焊接材料选择不当，与母材不匹配，不仅不能获得满足使用要求的接头，还会引起焊接缺陷的产生和组织性能的变化，也就是使工艺焊接性变差。上一页下一页返回1.1金属材料的焊接性2.工艺因素工艺因素包括焊接方法、焊接参数和工艺措施等。对同一母材而言，当采用不同的焊接方法和工艺措施时会表现出不同的焊接性。焊接方法对焊接性的影响主要表现在两个方面:一是热源特点直接影响焊接热循环的主要参数，从而影响接头的组织和性能;二是保护方式直接影响冶金过程，从而影响焊缝金属的质量和性能。3.结构因素结构因素主要是指焊接结构设计形式和焊接接头的设计形式，如结构形状、尺寸、

4、钢板厚度、接头形式、坡口形式、焊缝布置等，其影响主要表现在热的传递和力的状态方面。上一页下一页返回1.1金属材料的焊接性不同板厚、不同接头形式或坡口形状其传热方向和传递速度不一样，从而对熔池结晶方向和晶粒长大产生影响。结构的形状、板厚和焊缝的布置等决定接头的刚度和拘束度，对接头的应力状态产生影响。不良的结晶形态、严重的应力集中和过大的焊接应力是形成焊接裂纹的基本条件。4.服役条件焊接结构的服役环境是多种多样的，例如工作温度、工作环境、承受载荷的类别等都属于服役条件。材料在高温下工作时，会发生蠕变;在低温或冲击载荷下工作时，会发生脆性断裂;在腐蚀介质

5、中工作时，会发生各种腐蚀破坏的可能。总之，服役条件越苛刻，对焊接接头质量要求越高，金属材料的焊接性就越不容易得到保证。上一页返回1.2金属材料的焊接性试验方法1.2.1金属材料焊接性试验的内容焊接性试验的内容主要包括两个方面:一是针对接头结合性能的工艺焊接性试验;二是针对接头使用性能的使用焊接性试验。从获得完整且满足使用要求的优质焊接接头出发，针对不同材料和不同的使用要求，焊接性试验的内容主要包括以下几方面。1.焊缝金属抵抗热裂纹的能力焊缝热裂纹是一种较常发生又对焊接接头危害严重的焊接缺陷，是熔池金属在结晶过程中，晶界处形成低熔点共晶产物，在焊接热

6、应力作用下形成的一种缺陷。因此，常用金属抗热裂纹的能力来作为判定金属材料冶金焊接性的指标，是焊接性试验的一项重要内容。下一页返回1.2金属材料的焊接性试验方法2.焊缝及热影响区金属抵抗冷裂纹的能力焊接冷裂纹在合金结构钢焊接中最为常见，是焊缝及热影响区金属在焊接热循环作用和较低温度下产生的，与金属的成分、焊接应力及扩散氢含量有关的焊接缺陷。冷裂纹具有延迟性，对焊接接头和焊接结构危害更大。因此金属材料对冷裂纹的敏感性试验是很重要又最常用到的焊接性试验。3.焊接接头抵抗脆性断裂的能力焊接接头由于经过冶金反应、结晶、固态相变等一系列过程可能发生粗晶脆化、组

7、织脆化、热应变时效脆化等现象，使接头韧性严重降低，对于在低温下工作和承受冲击载荷的焊接结构，会因为焊接接头的韧性降低而发生脆性转变。因此，对用作这类结构的材料应做抗脆断能力试验。上一页下一页返回1.2金属材料的焊接性试验方法4.焊接接头的使用性能根据焊接结构的使用条件对焊接性提出的性能要求来确定试验内容。使用要求是多方面的，因此试验也是多种多样的。例如，在腐蚀介质中工作的焊接结构要求具有抗腐蚀性能，焊接接头应该做耐晶间腐蚀或耐应力腐蚀能力试验;厚板结构在厚度方向承受较大载荷时要求具有抗层状撕裂性能，所以应该做Z向拉伸或窗口试验。此外还有低温钢的低温

8、冲击韧度、耐热钢的高温蠕变强度、承受交变载荷的疲劳极限以及产品技术条件要求的其他特殊性能。上一页下一页返回1.2金属材料的