金属焊接性及碳钢的焊接培训研究电子教案.ppt

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1、金属焊接性及碳钢的焊接培训研究2、使用性能——又称使用焊接性，即在一定的焊接工艺条件下，被焊金属的焊接接头对使用性能要求的适应性，即焊接接头或整体结构能否满足技术条件规定的使用性能要求，如常规力学性能、低温韧性、高温蠕变、持久强度、疲劳性能、耐磨性能、耐腐蚀性能等，简称“好用不好用”。二、金属焊接性的影响因素1、材料因素：材料的化学成分、组织状态、力学性能对焊接性有重要影响。如：Al和Ti的化学性质很活泼，容易氧化和烧损，故其焊接较困难；不同金属材料间的焊接，其物理化学性能和晶体结构越接近，越容易实现良好焊接。2、工艺因

2、素：不同的焊接方法和焊接工艺流程对焊接性有不同影响。如：Al和Ti属化学性质较活泼的金属，采用一般焊接方法不易焊接；而采用保护良好的氩弧焊后，使其高质量的焊接成为现实。3、结构因素：焊接接头的结构设计直接影响其刚度、应力的大小和方向，因此，应尽量减少焊接接头的刚度、减少交叉焊缝、减少应力集中。4、使用条件：焊接接头所承受的载荷、工作温度高低、工作环境的腐蚀情况等对焊接接头有重要影响。如：高温下工作的焊接接头，必须考虑元素的扩散和结构的蠕变问题；低温下工作且承受冲击载荷的焊接接头，应考虑脆性断裂问题；腐蚀条件下工作的焊接接

3、头，应考虑耐腐蚀破坏问题。三、金属焊接性的评定方法1、工艺焊接性评定：主要评定对焊接缺陷的敏感性，尤其是裂纹形成倾向。A、直接模拟实验：按照实际焊接条件，通过焊接过程观察焊接缺陷及其程度。主要有：冷裂纹实验、热裂纹实验、应力腐蚀实验、脆性断裂实验等。B、间接推算法：根据材料的化学成分、金相组织、力学性能的关系，并联系焊接热循环过程对焊接进行评定。主要有：抗裂纹判据、焊接应力模拟等。2、使用焊接性评定：将焊接接头在使用条件下进行性能实验，对实验结果进行焊接性评定。主要有：常规力学性能实验、高温力学性能实验、低温脆性实验、耐

4、腐蚀实验、耐磨损实验、疲劳实验等。四、钢的焊接性判据对钢焊接性好坏的判断，可以通过在大量实验基础上建立的抗裂纹经验公式进行评判。最主要的是对材料冷裂纹敏感性的判断。1、碳当量法该法可粗略估计低合金钢的焊接冷裂纹敏感性。在各种元素中，碳对冷裂纹的产生最敏感，设其系数为1，将其它元素的影响按照碳的影响进行折合并迭加，即构成“碳当量”。碳当量越大，淬硬冷裂的倾向越大，焊接性就越差。对中、高强度的低合金非调质钢，国际焊接学会推荐的经验公式为：Ceq=Wc+1/6WMn+1/15W(Ni+Cu)+1/5W(Cr+Mo+V)%当Ce

5、q＜0.4%时，钢材的淬硬性不大，焊接性良好；当Ceq=0.4%~0.6%时，钢材易于淬硬，需预热才能防止形成冷裂纹；当Ceq＞0.6%时，钢材的淬硬性倾向大，焊接性差。对低合金调质钢，日本溶接学会推荐的公式为：Ceq=Wc+1/6WMn+1/40WNi+1/5WCr+1/24WSi+1/4WMo+1/14WV%其中，C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V、B等均有一定的成分范围。对于普通低碳钢：Ceq=Wc+1/2Wp+1/4WMo+1/5WCr+1/24WSi+1/6WMn+1/13WCu+1/15WNi%一般而

6、言，当碳当量Ceq＜0.35时，其焊接性能良好；当碳当量Ceq=0.40—0.50时，其焊接性变差。为改善其焊接性能，焊接前应进行200℃—400℃的预热处理，并在焊后进行正火。2、冷裂纹敏感指数（Pc）为更全面对冷裂纹的形成进行评估，将对冷裂纹有影响的淬硬倾向、拘束度、扩散氢含量进行综合考虑，形成了冷裂纹敏感指数Pc。Pc=Pcm+[H]/60+δ/600%Pcm=Wc+1/30WSi+1/20W（Mn+Cu)+1/60WNi+1/15WMo+1/10WV+1/5WB%式中，Pcm——化学成分的冷裂纹敏感指数；δ——板

7、厚（mm）；[H]——焊缝中的扩散氢含量（mL/100g）。将求出的Pc代入防止冷裂纹的最低预热温度公式：to=1440Pc—392℃即可得知相应的应该预热的温度。五、常用焊接裂纹实验方法焊接裂纹敏感性实验是在实际的焊接工艺过程中经常使用的直接模拟实验，该实验方法十分接近实际工况、直观、可靠性好。1、斜Y形坡口焊接裂纹实验：该法亦称“小铁研”实验，主要用于检测母材金属热影响区的冷裂纹倾向。图1斜Y形坡口焊接裂纹实验试件的形状及尺寸试验的焊接规范为：焊条直径：4mm；焊接电流：170A；电弧电压：24V；焊接速度：150m

8、m/min。焊后经不少于24小时时效后再做裂纹检查。首先用放大镜目测或磁性荧光粉检查焊缝表面裂纹，然后进行断面解剖，检查断面的裂纹情况。由于斜Y形坡口对接裂纹实验在接头处的约束很大，根部尖角处应力集中十分明显，故容易产生裂纹。一般认为，在此实验中，若裂纹率不超过20%，则在实际结构焊接时，就不会产生裂纹。裂纹率的计算