金属熔焊原理及材料焊接第六章 金属材料的焊接性及评定课件.ppt

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时间:2020-07-22

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1、第六章金属焊接性及评定第一节金属材料的焊接性第二节金属材料焊接性评定方法第一节金属材料的焊接性能力知识点一金属材料焊接性的概念金属材料焊接性根据GB/T3375-1994《焊接术语》的定义:“金属材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件,并满足预定服役要求的能力”。优质焊接接头应具备的两个条件:一是接头中不允许存在超过质量标准规定的缺陷;二是要具有预期的使用性能。金属材料焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性,它包括工艺焊接性和使用焊接性。1.工艺焊接性工艺焊接性是指金属材料对各种焊接方法的适应能力,也就是在

2、一定的焊接工艺条件下能否获得符合要求的优质焊接接头的能力。它不是金属材料本身所固有的性能,但取决于金属的成分和性能,并且随着焊接方法、焊接材料和工艺措施的发展而变化。2.使用焊接性使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足技术条件中所规定的使用性能的能力。它取决于焊接结构所满足的技术条件规定的各种性能。能力知识点二金属材料焊接性的影响因素材料因素工艺因素结构因素使用条件焊接性不是金属固有的属性常用金属材料焊接难易程度见表1表1常用金属材料焊接难易程度注:A--通常采用,B--有时采用,C--很少采用,D--不采用表1常

3、用金属材料焊接难易程度(续)注:A--通常采用,B--有时采用,C--很少采用,D--不采用第二节金属材料焊接性的评定方法能力知识点一金属材料焊接性的评定内容1.焊缝金属抵抗热裂纹的能力2.焊缝及热影响区金属抵抗冷裂纹的能力3.焊接接头抵抗脆性断裂的能力4.焊接接头的使用性能能力知识点二金属材料焊接性评定及试验方法(表3)表3金属材料焊接性评定及试验方法能力知识点二常用焊接性分析与评定方法1.碳当量法2.焊接冷裂纹敏感指数法3.利用金属材料的物理性能分析4.利用金属材料的化学性能分析5.利用合金相图或SHCCT(

4、CCT)图分析以上均为间接法1.碳当量法在钢材所含有的各种元素中,碳对冷裂敏感性的影响最显著,因此将钢中各种元素都按相当于若干含碳量折合并叠加起来即为“碳当量”,并以此来判断钢材的淬硬倾向和冷裂敏感性,进而推断钢材的焊接性。目前应用的碳当量计算公式:国际焊接学会(IIW)推荐的CE、日本工业标准(JIS)规定和美国焊接学会推荐的Ceq。碳当量计算公式和应用范围见表4表4碳当量计算公式和应用范围使用国际焊接学会(IIW)推荐的CE:对板厚小于20mm的钢材,当CE<0.4%时,钢材的淬硬倾向不大,焊接性良好,焊前不

5、需预热;当CE=0.4~0.6%时,钢材易于淬硬,焊接性较差,焊接时必须预热才能防止裂纹,随着板厚及碳当量的增加,预热温度也相应提高;当CE>0.6%时,钢材淬硬倾向很大,焊接性差,焊接时必须采用严格的工艺措施如预热、后热、缓冷等,以防止产生裂纹。使用日本工业标准(JIS)规定的Ceq(JIS):对板厚小于20mm的钢材和采用焊条电弧焊时,对于强度等级不同钢材规定了不产生裂纹的临界值和相应的预热措施,见表5表5钢材强度级别与碳当量和预热温度的关系使用美国焊接学会推荐的Ceq(AWS):应根据Ceq(AWS)值再结

6、合焊件厚度,先从图1查出该钢种焊接性的优劣等级,再根据表6确定出其焊接的最佳工艺措施。表6钢材焊接性等级不同时的最佳焊接工艺措施图1焊接性与碳当量和板厚的关系2.焊接冷裂纹敏感指数法焊接冷裂纹敏感指数(Pc)不仅包括了母材的化学成分,又考虑了熔敷金属含氢量与拘束条件(板厚)的作用。斜Y形坡口焊接裂纹试验的冷裂纹敏感指数公式:Pc=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B+δ/600+[H]/60(%)根据Pc值可以通过经验公式求出斜Y型坡口对接裂纹试验条件下,为了防止冷裂

7、纹所需要的最低预热温度T0(℃)T0=1440Pc–3923.利用金属材料的物理性能分析金属材料的物理性能,对焊接热循环、熔池冶金过程、结晶与相变过程等都有明显的影响。热导率大的材料(铜),传热快,焊接时熔池结晶速度快容易产生气孔和熔透不足;而热导率低的材料(钛、不锈钢),焊接时由于温度梯度大会产生较大的应力及变形,而且还会因为高温停留时间延长而导致焊缝金属晶粒粗大。焊接线胀系数大的材料(如不锈钢),接头的应力和变形必然更严重;焊接密度小的材料(如铝及其合金),则容易在焊缝中产生气孔和夹杂。4.利用金属材料的化学

8、性能分析化学性质比较活泼的金属(如铝、镁、钛及其合金),在焊接条件下极易被氧化。有些金属材料甚至对氧、氮、氢等气体都极为敏感,焊接这些材料时需要采取惰性气体保护焊和在真空中焊接等保护可靠的焊接方法,有时甚至在焊缝背面也要进行保护。钛对氧、氮、氢等气体都极为敏感,吸收这些气体后力学性能显著降低,特别是韧性降低严重,因此要严格控制这些气体对焊缝及热影响区的影响。5.利用合金相

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