第一篇：材料焊接性課后答案

第三章：合金結(jié)構(gòu)焊接熱影響區(qū)（HAZ）最高硬度

焊接熱影響區(qū)（heat affected zone,簡稱HAZ）最高硬度，是指焊接后焊接接頭中的熱影響區(qū)硬度的最高值。一般其硬度值采用維氏硬度來表示，例如HV10。是評(píng)價(jià)鋼種焊接性的重要指標(biāo)之一，比碳當(dāng)量更為準(zhǔn)確。采用焊接熱影響區(qū)最高硬度作為一個(gè)因子來評(píng)價(jià)金屬焊接性（包括冷裂紋敏感性），不僅反映鋼鐘化學(xué)成分的作用，還反映了焊接工藝參數(shù)影響下形成的不同組織形態(tài)的作用。

因?yàn)橛捕扰c強(qiáng)度有一定的頭條，即強(qiáng)度高，對(duì)應(yīng)的硬度也高。因此焊接熱影響區(qū)最高硬度也反映了焊接熱影響區(qū)的強(qiáng)度，而焊接熱影響區(qū)的強(qiáng)度超高，會(huì)導(dǎo)致其塑性降低，從而易形成裂紋或裂紋易于擴(kuò)展。另外，不同的組織形態(tài)的硬度值也不一樣，在鋼中，高碳馬氏體（孿晶馬氏體）的硬度值最高，且高碳馬氏體的塑性、韌性最差，所以焊接熱影響區(qū)最高硬度也可以間接反映接頭的性能。焊接熱影響區(qū)的最高硬度值的數(shù)值越高，其對(duì)就的強(qiáng)度就越高，韌性、塑性就越差。因些，重要結(jié)構(gòu)中，對(duì)焊接熱影響區(qū)最高硬度有一定的限制，并作為評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。鋼

1．分析熱軋鋼和正火鋼的強(qiáng)化方式和主強(qiáng)化元素又什么不同，二者的焊接性有何差別？在制定焊接工藝時(shí)要注意什么問題？

答：熱軋鋼的強(qiáng)化方式有：（1）固溶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Mn，Si。（2）細(xì)晶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V。（3）沉淀強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V.；正火鋼的強(qiáng)化方式：（1）固溶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：強(qiáng)的合金元素（2）細(xì)晶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：熱軋鋼含有少量的合金元素，碳當(dāng)量較低冷裂紋傾向不大，正火鋼含有合金元素較多，淬硬性有所增加，碳當(dāng)量低冷裂紋傾向不大。熱軋鋼被加熱到1200℃以上的熱影響區(qū)可能產(chǎn)生粗晶脆化，韌性明顯降低，而是、正火鋼在該條件下粗晶區(qū)的V析出相基本固溶，抑制A長大及組織細(xì)化作用被削弱，粗晶區(qū)易出現(xiàn)粗大晶粒及上貝氏體、M-A等導(dǎo)致韌性下降和時(shí)效敏感性增大。制定焊接工藝時(shí)根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)、板厚、使用性能要求及生產(chǎn)條件選擇焊接方法。

2．分析Q345的焊接性特點(diǎn)，給出相應(yīng)的焊接材料及焊接工藝要求。

答:Q345鋼屬于熱軋鋼，其碳當(dāng)量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要預(yù)熱和嚴(yán)格控制焊接熱輸入，從脆硬傾向上，Q345鋼連續(xù)冷卻時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變右移，使快冷下的鐵素體析出，剩下富碳奧氏體來不及轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，而轉(zhuǎn)變?yōu)楹剂扛叩呢愂象w與馬氏體具有淬硬傾向，Q345剛含碳量低含錳高，具有良好的抗熱裂性能，在Q345剛中加入V、Nb達(dá)到沉淀強(qiáng)化作用可以消除焊接接頭中的應(yīng)力裂紋。被加熱到1200℃以上的熱影響區(qū)過熱區(qū)可能產(chǎn)生粗晶脆化，韌性明顯降低，Q345鋼經(jīng)過600℃×1h退火處理，韌性大幅提高，熱應(yīng)變脆化傾向明顯減小。；焊接材料：對(duì)焊條電弧焊焊條的選擇：E5系列。埋弧焊：焊劑SJ501，焊絲H08A/H08MnA.電渣焊：焊劑HJ431、HJ360焊絲H08MnMoA。CO2氣體保護(hù)焊：H08系列和YJ5系列。預(yù)熱溫度：100～150℃。焊后熱處理：電弧焊一般不進(jìn)行或600～650℃回火。電渣焊900～930℃正火，600～650℃回火

3.Q345與Q390焊接性有何差異？Q345焊接工藝是否適用于Q390焊接，為什么？

答：Q345與Q390都屬于熱軋鋼，化學(xué)成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，從而使Q390的碳當(dāng)量大于Q345，所以Q390的淬硬性和冷裂紋傾向大于Q345，其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工藝不一定適用于Q390的焊接，因?yàn)镼390的碳當(dāng)量較大，一級(jí)Q345的熱輸入叫寬，有可能使Q390的熱輸入過大會(huì)引起接頭區(qū)過熱的加劇或熱輸入過小使冷裂紋傾向增大，過熱區(qū)的脆化也變的嚴(yán)重。

4.低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)，選擇焊接材料的原則是什么？焊后熱處理對(duì)焊接材料有什么影響？

答：選擇原則：考慮焊縫及熱影響區(qū)組織狀態(tài)對(duì)焊接接頭強(qiáng)韌性的影響。由于一般不進(jìn)行焊后熱處理，要求焊縫金屬在焊態(tài)下應(yīng)接近母材的力學(xué)性能。中碳調(diào)質(zhì)鋼，根據(jù)焊縫受力條件，性能要求及焊后熱處理情況進(jìn)行選擇焊接材料，對(duì)于焊后需要進(jìn)行處理的構(gòu)件，焊縫金屬的化學(xué)成分應(yīng)與基體金屬相近。

5.分析低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)可能出現(xiàn)的問題？簡述低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝要點(diǎn)，典型的低碳調(diào)質(zhì)鋼如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接熱輸入應(yīng)控制在什么范圍？在什么情況下采用預(yù)熱措施，為什么有最低預(yù)熱溫度要求，如何確定最高預(yù)熱溫度。（P81）

答：焊接時(shí)易發(fā)生脆化，焊接時(shí)由于熱循環(huán)作用使熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性下降。焊接工藝特點(diǎn)：① 要求馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度不能太快，使馬氏體有一“自回火”作用，以防止冷裂紋的產(chǎn)生；② 要求在800~500℃之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界速度。

此外，焊后一般不需熱處理，采用多道多層工藝，采用窄焊道而不用橫向擺動(dòng)的運(yùn)條技術(shù);典型的低碳調(diào)質(zhì)鋼在Wc＞0.18％時(shí)不應(yīng)提高冷速，Wc＜0.18％時(shí)可提高冷速（減小熱輸入）焊接熱輸入應(yīng)控制在小于481KJ/cm；當(dāng)焊接熱輸入提高到最大允許值裂紋還不能避免時(shí)，就必須采用預(yù)熱措施，當(dāng)預(yù)熱溫度過高時(shí)不僅對(duì)防止冷裂紋沒有必要，反而會(huì)使800～500℃的冷卻速度低于出現(xiàn)脆性混合組織的臨界冷卻速度，使熱影響區(qū)韌性下降，所以需要避免不必要的提高預(yù)熱溫度，包括層間溫度，因此有最低預(yù)熱溫度。通過實(shí)驗(yàn)后確定鋼材的焊接熱輸入的最大允許值，然后根據(jù)最大熱輸入時(shí)冷裂紋傾向再來考慮，是否需要采取預(yù)熱和預(yù)熱溫度大小，包括最高預(yù)熱溫度。

6.低碳調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼都屬于調(diào)質(zhì)鋼，他們的焊接熱影響區(qū)脆化機(jī)制是否相同？為什么低碳鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接可以保證焊接質(zhì)量，而中碳調(diào)質(zhì)鋼一般要求焊后熱處理？

答：低碳調(diào)質(zhì)鋼：在循環(huán)作用下，t8/5繼續(xù)增加時(shí)，低碳鋼調(diào)質(zhì)鋼發(fā)生脆化，原因是奧氏體粗化和上貝氏體與M-A組元的形成。中碳調(diào)質(zhì)鋼：由于含碳高合金元素也多，有相當(dāng)大淬硬傾向，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度低，無自回火過程，因而在焊接熱影響區(qū)易產(chǎn)生大量M組織大致脆化。低碳調(diào)質(zhì)鋼一般才用中、低熱量對(duì)母材的作用而中碳鋼打熱量輸入焊接在焊后進(jìn)行及時(shí)的熱處理能獲得最佳性能焊接接頭。

7.比較Q345、T-1鋼、2.25Cr-Mo和30MnSiA的冷裂、熱裂和消除應(yīng)裂紋的傾向.答：

1、冷裂紋的傾向：Q345為熱扎鋼其碳含量與碳當(dāng)量較底，淬硬傾向不大，因此冷裂紋敏感傾向較底。T-1鋼為低碳調(diào)質(zhì)鋼，加入了多種提高淬透性的合金元素，保證強(qiáng)度、韌性好的低碳自回火M和部分下B的混合組織減緩冷裂傾向，2.25Cr-1Mo為珠光體耐熱鋼，其中Cr、Mo能顯著提高淬硬性，控制Cr、Mo的含量能減緩冷裂傾向，2.25-1Mo冷裂傾向相對(duì)敏感。30CrMnSiA為中碳調(diào)質(zhì)鋼，其母材含量相對(duì)高，淬硬性大，由于M中C含量高，有很大的過飽和度，點(diǎn)陣畸變更嚴(yán)重，因而冷裂傾向更大。

2、熱裂傾向Q345含碳相對(duì)低，而Mn含量高，鋼的Wmn/Ws能達(dá)到要求，具有較好的抗熱裂性能，熱裂傾向較小。T-1鋼含C低但含Mn較高且S、P的控制嚴(yán)格因此熱裂傾小。30CrMnSiA含碳量及合金元素含量高，焊縫凝固結(jié)晶時(shí)，固-液相溫度區(qū)間大，結(jié)晶偏析嚴(yán)重，焊接時(shí)易產(chǎn)生潔凈裂紋，熱裂傾向較大。

3、消除應(yīng)力裂紋傾向：鋼中Cr、Mo元素及含量對(duì)SR產(chǎn)生影響大，Q345鋼中不含Cr、Mo，因此SR傾向小。T-1鋼令Cr、Mo但含量都小于1%，對(duì)于SR有一定的敏感性；SR傾向峽谷年隊(duì)較大，2.25Cr-Mo其中Cr、Mo含量相對(duì)都較高，SR傾向較大。

8.同一牌號(hào)的中碳調(diào)質(zhì)鋼分別在調(diào)質(zhì)狀態(tài)和退火狀態(tài)進(jìn)行焊接時(shí)焊接工藝有什么差別？為什么中碳調(diào)質(zhì)鋼一般不在退火的狀態(tài)下進(jìn)行焊接？

答：在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，若為消除熱影響區(qū)的淬硬區(qū)的淬硬組織和防止延遲裂紋產(chǎn)生，必須適當(dāng)采用預(yù)熱，層間溫度控制，中間熱處理，并焊后及時(shí)進(jìn)行回火處理，若為減少熱影響的軟化，應(yīng)采用熱量集中，能量密度越大的方法越有利，而且焊接熱輸入越小越好。

在退火狀態(tài)下焊接：常用焊接方法均可，選擇材料時(shí)，焊縫金屬的調(diào)質(zhì)處理規(guī)范應(yīng)與母材的一致，主要合金也要與母材一致，在焊后調(diào)質(zhì)的情況下，可采用很高的預(yù)熱溫度和層間溫度以保證調(diào)質(zhì)前不出現(xiàn)裂紋。

因?yàn)橹刑颊{(diào)質(zhì)鋼淬透性、淬硬性大，在退火狀態(tài)下焊接處理不當(dāng)易產(chǎn)生延遲裂紋，一般要進(jìn)行復(fù)雜的焊接工藝，采取預(yù)熱、后熱、回火及焊后熱處理等輔助工藝才能保證接頭使用性能。

9珠光體耐熱鋼的焊接性特點(diǎn)與低碳調(diào)質(zhì)鋼有什么不同?珠光體耐熱鋼選用焊接材料的原則與強(qiáng)度用鋼有什么不同？why？

答：珠光體耐熱鋼和低碳調(diào)質(zhì)鋼都存在冷裂紋，熱影響區(qū)硬化脆化以及熱處理或高溫長期使用中的再熱裂紋，但是低碳調(diào)質(zhì)鋼中對(duì)于高鎳低錳類型的剛有一定的熱裂紋傾向，而珠光體耐熱鋼當(dāng)材料選擇不當(dāng)時(shí)才可能常產(chǎn)生熱裂紋。珠光體耐熱鋼在選擇材料上不僅有一定的強(qiáng)度還要考慮接頭在高溫下使用的原則，特別還要注意焊接材料的干燥性，因?yàn)橹楣怏w耐熱鋼是在高溫下使用有一定的強(qiáng)度要求。

10低溫鋼用于-40度和常溫下使用時(shí)在焊接工藝和材料上選擇是否有所差別？why？

答：低溫鋼為了保證焊接接頭的低溫脆化及熱裂紋產(chǎn)生要求材料含雜質(zhì)元素少，選擇合適的焊材控制焊縫成分和組織形成細(xì)小的針狀鐵素體和少量合金碳化物，可保證低溫下有一定的AK要求。對(duì)其低溫下的焊接工藝選擇采用SMAW時(shí)用小的線能量焊接防止熱影響區(qū)過熱，產(chǎn)生WF 和粗大M,采用快速多道焊減少焊道過熱。采用SAW時(shí)，可用振動(dòng)電弧焊法防止生成柱狀晶。

第四章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接

1.不銹鋼焊接時(shí)，為什么要控制焊縫中的含碳量？如何控制焊縫中的含碳量？答：焊縫中的含碳量易形成脆硬的淬火組織，降低焊縫的韌性，提高冷裂紋敏感性。碳容易和晶界附近的Cr結(jié)合形成Cr的碳化物Cr23C6，并在晶界析出，造成“貧Cr”現(xiàn)象，從而造成晶間腐蝕。選擇含碳量低的焊條和母材，在焊條中加入Ti，Zr，Nb，V等強(qiáng)碳化物形成元素來降低和控制含氟中的含碳量。

2.為什么18-8奧氏體不銹鋼焊縫中要求含有一定數(shù)量的鐵素體組織？通過什么途徑控制焊縫中的鐵素體含量？答：焊縫中的δ相可打亂單一γ相柱狀晶的方向性，不致形成連續(xù)，另外δ相富碳Cr，又良好的供Cr條件，可減少γ晶粒形成貧Cr層，故常希望焊縫中有4%~12%的δ相。通過控制鐵素體化元素的含量，或控制Creq/Nieq的值，來控制焊縫中的鐵素體含量。

3.18-8型不銹鋼焊接接頭區(qū)域在那些部位可能產(chǎn)生晶間腐蝕，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接頭有三個(gè)部位能出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象：{1}焊縫區(qū)晶間腐蝕。產(chǎn)生原因根據(jù)貧鉻理論，碳與晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，導(dǎo)致γ晶粒外層的含Cr量降低，形成貧Cr層，使得電極電位下降，當(dāng)在腐蝕介質(zhì)作用下，貧Cr層成為陰極，遭受電化學(xué)腐蝕；{2}熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕。是由于敏化區(qū)在高溫時(shí)易析出鉻的碳化物，形成貧Cr層，造成晶間腐蝕；{3}融合區(qū)晶間腐蝕{刀狀腐蝕}。只發(fā)生在焊Nb或Ti的18-8型鋼的融合區(qū)，其實(shí)質(zhì)也是與M23C6沉淀而形成貧Cr有關(guān)，高溫過熱和中溫敏化連過程依次作用是其產(chǎn)生的的必要條件。防止方法：{1}控制焊縫金屬化學(xué)成分，降低C%，加入穩(wěn)定化元素Ti、Nb；{2} 控制焊縫的組織形態(tài)，形成雙向組織{γ+15%δ}；{3}控制敏化溫度范圍的停留時(shí)間；{4}焊后熱處理：固溶處理，穩(wěn)定化處理，消除應(yīng)力處理。

4.簡述奧氏體不銹鋼產(chǎn)生熱裂紋的原因？在母材和焊縫合金成分一定的條件下，焊接時(shí)應(yīng)采取何種措施防止熱裂紋？答：產(chǎn)生原因：{1}奧氏體鋼的熱導(dǎo)率小，線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻條件下，接頭在冷卻過程中產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力；{2}奧氏體鋼易于聯(lián)生結(jié)晶形成方向性強(qiáng)的柱狀晶的焊縫組織，有利于雜質(zhì)偏析，而促使形成晶間液膜，顯然易于促使產(chǎn)生凝固裂紋；{3}奧氏體鋼及焊縫的合金組成較復(fù)雜，不僅S、P、Sn、Sb之類雜質(zhì)可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限{如Si、Nb}，也易形成易溶共晶。防止方法：{1}嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)元素{S、P—可形成易溶液膜};{2}形成雙向組織，以FA模式凝固，無熱裂傾向；{3}適當(dāng)調(diào)整合金成分：Ni<15%，適當(dāng)提高鐵素體化元素含量，使焊縫δ%提高，從而提高抗裂性；Ni>15%時(shí)，加入Mn、W、V、N和微量Zr、Ta、Re{<0.01%}達(dá)到細(xì)化焊縫、凈化晶界作用，以提高抗裂性；{4}選擇合適的焊接工藝。

5.奧氏體鋼焊接時(shí)為什么常用“超合金化”焊接材料？答：為提高奧氏體鋼的耐點(diǎn)蝕性能，采用較母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”焊接材料。提高Ni含量，晶軸中Cr、Mo的負(fù)偏析顯著減少，更有利于提高耐點(diǎn)蝕性能。

6.鐵素體不銹鋼焊接中容易出現(xiàn)什么問題？焊條電弧焊和氣體保護(hù)焊時(shí)如何選擇焊接材料？在焊接工藝上有什么特點(diǎn)？答：易出現(xiàn)問題：{1}焊接接頭的晶間腐蝕；{2}焊接接頭的脆化①高溫脆性②σ相脆化③475℃脆化。SMAW要求耐蝕性：選用同質(zhì)的鐵素體焊條和焊絲；要求抗氧化和要求提高焊縫塑性：選用A焊條和焊絲。CO2氣保焊選用專用焊絲H08Cr20Ni15VNAl。焊接工藝特點(diǎn)：{1}采用小的q/v，焊后快冷——控制晶粒長大；{2}采用預(yù)熱措施，T℃<=300℃——接頭保持一定ak；{3}焊后熱處理，嚴(yán)格控制工藝——消除貧Cr區(qū);{4}最大限度降低母材和焊縫雜質(zhì)——防止475℃脆性產(chǎn)生；{5}根據(jù)使用性能要求不同，采用不同焊材和工藝方法。

7.何為“脆化現(xiàn)象”？鐵素體不銹鋼焊接時(shí)有哪些脆化現(xiàn)象，各發(fā)生在什么溫度區(qū)域？如何避免？答：“脆化現(xiàn)象”就是材料硬度高，但塑性和韌性差。現(xiàn)象：{1}高溫脆性：在900~1000℃急冷至室溫，焊接接頭HAZ的塑性和韌性下降?？芍匦录訜岬?50~850℃，便可恢復(fù)其塑性。{2}σ相脆化：在570~820℃之間加熱，可析出σ相。σ相析出與焊縫金屬中的化學(xué)成分、組織、加熱溫度、保溫時(shí)間以及預(yù)先冷變形有關(guān)。加入Mn使σ相所需Cr的含量降低，Ni能使形成σ相所需溫度提高。{3}475℃脆化：在400~500℃長期加熱后可出現(xiàn)475℃脆性適當(dāng)降低含Cr量，有利于減輕脆化，若出現(xiàn)475℃脆化通過焊后熱處理來消除。

8.馬氏體不銹鋼焊接中容易出現(xiàn)什么問題，在焊接材料的選用和工藝上有什么特點(diǎn)？制定焊接工藝時(shí)應(yīng)采取哪些措施？答：易出現(xiàn)冷裂紋、粗晶脆化。焊接材料的選用：{1}對(duì)簡單的Cr13型，要保證性能，要求S、P、Si，C含量較低，使淬硬性下降，更要保證焊接接頭的耐蝕性。{2}對(duì)Cr12為基加多元元素型，希望

焊縫成分接近母材，形成均一的細(xì)小M組織。{3}對(duì)于超低C復(fù)相M鋼，采用同質(zhì)焊材，焊后經(jīng)超微細(xì)復(fù)相化處理，可使焊縫的強(qiáng)韌化約等于母材水平。工藝特點(diǎn):{1}預(yù)熱溫度高{局部或整體}T℃=150-260℃；{2}采用小的q/v：防止近縫區(qū)出現(xiàn)粗大α和κ析出；{3}選用低H焊條：焊縫成分與母材同質(zhì)，高碳M可選用A焊條焊接.9.雙相不銹鋼的成分和性能特點(diǎn)，與一般A不銹鋼相比雙相不銹鋼的焊接性有何不同？在焊接工藝上有什么特點(diǎn)？答：雙相不銹鋼是在固溶體中F和A相各占一半，一般較少相的含量至少也要達(dá)到30%的不銹鋼。這類鋼綜合了A不銹鋼和F不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的韌性、強(qiáng)度及優(yōu)良的耐氧化物應(yīng)力腐蝕性能。與一般A不銹鋼相比：{1}其凝固模式以F模式進(jìn)行；{2}焊接接頭具有優(yōu)良的耐蝕性，耐氯化物SCC性能，耐晶間腐蝕性能，但抗H2S的SCC性能較差;{3}焊接接頭的脆化是由于Cr的氮化物析出導(dǎo)致；{4}雙相鋼在一般情況下很少有冷裂紋，也不會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。焊接工藝特點(diǎn)：{1}焊接材料應(yīng)根據(jù)“適用性原則”，不同類型的雙相鋼所用焊材不能任意互換，可采取“適量”超合金化焊接材料；{2}控制焊接工藝參數(shù)，避免產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，可適當(dāng)緩冷，以獲得理想的δ/γ相比例；{3}A不銹鋼的焊接注意點(diǎn)同樣適合雙相鋼的焊接。

10.從雙相不銹鋼組織轉(zhuǎn)變的角度出發(fā)，分析焊縫中Ni含量為什么比母材高及焊接熱循環(huán)對(duì)焊接接頭組織，性能有何影響？答：雙相不銹鋼的合金以F模式凝固，凝固結(jié)束為單相δ組織，隨著溫度的下降，開始發(fā)生δ→γ轉(zhuǎn)變不完全，形成兩相組織。顯然，同樣成分的焊縫和母材，焊縫中γ相要比母材少得多，導(dǎo)致焊后組織不均勻，韌性、塑性下降。提高焊縫中Ni含量，可保證焊縫中γ/δ的比例適當(dāng)，從而保證良好的焊接性。在焊接加熱過程，整個(gè)HAZ受到不同峰值溫度的作用，最高接近鋼的固相線，但只有在加熱溫度超過原固溶處理溫度區(qū)間，才會(huì)發(fā)生明顯的組織變化，一般情況下，峰值低于固溶處理的加熱區(qū)，無顯著組織變化，γ/δ值變化不大，超過固溶處理溫度的高溫區(qū)，會(huì)發(fā)生晶粒長大和γ相數(shù)量明顯減少，緊鄰溶合線的加熱區(qū)，γ相全部溶于δ相中，成為粗大的等軸δ組織，冷卻后轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體相，無扎制方向而呈羽毛狀，有時(shí)具有魏氏組織特征。

第五章：有色金屬

1.為什么Al-Mg及al-li合金焊接時(shí)易形成氣孔？al及其合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的原因是什么？如何防止氣孔？為什么純鋁焊接易出現(xiàn)分散小氣孔？而al-mg焊接時(shí)易出現(xiàn)焊接大氣孔？

答：1）氫是鋁合金及鋁焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。

2）氫的來源非常廣泛，弧柱氣氛中的水分，焊接材料以及母材所吸附的水分，焊絲及母材表面氧化膜的吸附水，保護(hù)氣體的氫和水分等都是氫的來源。

3）氫在鋁及其合金中的溶解度在凝點(diǎn)時(shí)可從0.69ml/100g突降至0.036mol/100g相差約20倍，這是促使焊縫產(chǎn)生氣孔的重要原因之一。

4)鋁的導(dǎo)熱性很強(qiáng)，熔合區(qū)的冷速很大，不利于氣泡的浮出，更易促使形成氣孔

防止措施：

1）減少氫的來源，焊前處理十分重要，焊絲及母材表面的氧化膜應(yīng)徹底清除。2）控制焊接參數(shù)，采用小熱輸入減少熔池存在時(shí)間，控制氫溶入和析出時(shí)間3）改變弧柱氣氛中的性質(zhì)

原因：1）純鋁對(duì)氣氛中水分最為敏感，而al-mg合金不太敏感，因此純鋁產(chǎn)生氣孔的傾向要大2）氧化膜不致密，吸水強(qiáng)的鋁合金al-mg比氧化膜致密的純鋁具有更大的氣孔傾向，因此純鋁的氣孔分?jǐn)?shù)小，而al-mg合金出現(xiàn)集中大氣孔3）Al-mg合金比純鋁更易形成疏松而吸水強(qiáng)的厚氧化膜，而氧化膜中水分因受熱而分解出氫，并在氧化膜上冒出氣泡，由于氣泡是附著在殘留氧化膜上，不易脫離浮出，且因氣泡是在熔化早期形成有條件長大，所以常造成集中大的氣孔。因此al-mg合金更易形成集中的大氣孔。

2.硬鋁及超硬鋁焊接時(shí)易產(chǎn)生什么樣的裂縫？為什么？如何防止裂紋？

答：裂紋傾向大，鋁及硬鋁產(chǎn)生焊接熱裂紋

原因：1）易熔共晶的存在，是鋁合金焊縫產(chǎn)生裂紋的重要原因

2）線膨脹系數(shù)大，在拘束條件下焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力也是產(chǎn)生裂紋的原因之一

防止措施：1）加合金元素cu,mn,si,mg,zn使主要合金元素含量Me%>Xm，產(chǎn)生自愈合作用

2）生產(chǎn)中采用含5%的Si，Al合金焊絲解決抗裂問題，具有很好的愈合作用

3）加入Ti,zr,v,b微量元素作為變質(zhì)劑，細(xì)化晶粒，改善塑性韌性，并提高抗裂性

4）熱能集中焊接方法可防止形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶，改善抗裂性

5）采用小電流焊接，降低焊接速度均可改善抗裂性問題

3.分析高強(qiáng)度鋁合金焊接接頭性能低于母材的原因及防止措施，焊后熱處理對(duì)焊接接頭性能有什么影響？什么情況下對(duì)焊接接頭進(jìn)行焊后熱處理？ 答：原因：1）晶粒粗化，降低塑性，晶界液化產(chǎn)生顯微裂紋

2）非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金haz軟化，主要發(fā)生在焊前經(jīng)冷作硬化的合金上，經(jīng)冷作硬化的鋁合金，haz峰值溫度超過再結(jié)晶溫度（200-300）區(qū)域就產(chǎn)生明顯軟化

3）時(shí)效強(qiáng)化鋁合金haz軟化，由于第二相脫溶析出聚集長大發(fā)生過時(shí)效軟化

防止措施：1）采用小的焊接熱輸入

2）對(duì)al-zn-mg合金，焊后經(jīng)自然時(shí)效可逐步恢復(fù)或接近母材的水平

熱處理對(duì)接頭性能的影響：1）焊后不熱處理接頭強(qiáng)度均低于母材，特別是在時(shí)效狀態(tài)下焊接的硬鋁，即使焊后人工熱處理，接頭強(qiáng)度系數(shù)也未超過60%

2）al-zn-mg合金強(qiáng)度與焊后自然時(shí)效長短有關(guān)系，隨自然時(shí)效的增長，強(qiáng)度可接近母材

要求焊縫有足夠的強(qiáng)度，則焊后要熱處理

焊后要洗掉焊劑殘?jiān)苑篮讣g

4.銅及銅合金的物理化學(xué)性能有何特點(diǎn)，焊接性如何？不同的焊接方法對(duì)銅及銅合金焊接接頭有什么影響？

答：1）銅及銅合金的物理化學(xué)性能：優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能；冷熱加工性能好，無磁性；具有高的強(qiáng)度，抗氧化性及抗淡水，鹽水，氨堿溶液和有機(jī)化學(xué)物質(zhì)腐蝕的性能

2）焊接性：銅及合金在焊接中難熔合，易變形，而且產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力；

銅及合金與雜質(zhì)形成多種低熔點(diǎn)共晶，焊接時(shí)出現(xiàn)熱裂紋

銅及合金焊接中易產(chǎn)生擴(kuò)散氣孔（H）反應(yīng)氣孔（冶金反應(yīng)）及氮?dú)饪祝諝庵械牡?/p>

焊接接頭的性能變化：純銅焊接時(shí)，焊縫與焊接接頭的抗拉強(qiáng)度可與母材接近，但塑性比母材有些降低

3）焊接方法對(duì)銅及合金的接頭性能影響： 焊條電弧焊，使焊接接頭焊縫中氫氧百分比增加，zn蒸發(fā)嚴(yán)重容易形成氣孔

埋弧焊時(shí)，對(duì)中厚板焊接可獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭

氬弧焊工藝，TIG焊由于電弧能量集中易使焊接接頭產(chǎn)生難熔合及變形

MIG焊可獲得好的焊接接頭

等離子弧焊可使接頭不易變形，焊接接頭質(zhì)量達(dá)到母材

5.分析采用埋弧焊和氬弧焊焊接中等厚度純銅板的工藝特點(diǎn)，各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

答：1）埋弧焊 板厚δ<20mm工件在不預(yù)熱及開坡口條件下獲得優(yōu)質(zhì)接頭，使焊接工藝大為簡化，特別適合中厚板長焊縫的焊接

2）氬弧焊 TIG具有電弧能量集中，保護(hù)效果好，熱影響區(qū)窄，操作靈活的優(yōu)點(diǎn)，特別適合中板及薄小件的焊接和補(bǔ)焊

MIG下熔化效率高，熔深大，焊速快

第二篇：焊接冶金學(xué)—材料焊接性課后答案

第三章：合金結(jié)構(gòu)焊接熱影響區(qū)（HAZ）最高硬度

1．分析熱軋鋼和正火鋼的強(qiáng)化方式和主強(qiáng)化元素又什么不同，二者的焊接性有何差別？在制定焊接工藝時(shí)要注意什么問題？ 答：熱軋鋼的強(qiáng)化方式有：（1）固溶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Mn，Si。（2）細(xì)晶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V。（3）沉淀強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V.；正火鋼的強(qiáng)化方式：（1）固溶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：強(qiáng)的合金元素（2）細(xì)晶強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀強(qiáng)化，主要強(qiáng)化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：熱軋鋼含有少量的合金元素，碳當(dāng)量較低冷裂紋傾向不大，正火鋼含有合金元素較多，淬硬性有所增加，碳當(dāng)量低冷裂紋傾向不大。熱軋鋼被加熱到1200℃以上的熱影響區(qū)可能產(chǎn)生粗晶脆化，韌性明顯降低，而是、正火鋼在該條件下粗晶區(qū)的V析出相基本固溶，抑制A長大及組織細(xì)化作用被削弱，粗晶區(qū)易出現(xiàn)粗大晶粒及上貝氏體、M-A等導(dǎo)致韌性下降和時(shí)效敏感性增大。制定焊接工藝時(shí)根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)、板厚、使用性能要求及生產(chǎn)條件選擇焊接方法。

2．分析Q345的焊接性特點(diǎn)，給出相應(yīng)的焊接材料及焊接工藝要求。答:Q345鋼屬于熱軋鋼，其碳當(dāng)量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要預(yù)熱和嚴(yán)格控制焊接熱輸入，從脆硬傾向上，Q345鋼連續(xù)冷卻時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變右移，使快冷下的鐵素體析出，剩下富碳奧氏體來不及轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，而轉(zhuǎn)變?yōu)楹剂扛叩呢愂象w與馬氏體具有淬硬傾向，Q345剛含碳量低含錳高，具有良好的抗熱裂性能，在Q345剛中加入V、Nb達(dá)到沉淀強(qiáng)化作用可以消除焊接接頭中的應(yīng)力裂紋。被加熱到1200℃以上的熱影響區(qū)過熱區(qū)可能產(chǎn)生粗晶脆化，韌性明顯降低，Q345鋼經(jīng)過600℃×1h退火處理，韌性大幅提高，熱應(yīng)變脆化傾向明顯減小。；焊接材料：對(duì)焊條電弧焊焊條的選擇：E5系列。埋弧焊：焊劑SJ501，焊絲H08A/H08MnA.電渣焊：焊劑HJ431、HJ360焊絲H08MnMoA。CO2氣體保護(hù)焊：H08系列和YJ5系列。預(yù)熱溫度：100～150℃。焊后熱處理：電弧焊一般不進(jìn)行或600～650℃回火。電渣焊900～930℃正火，600～650℃回火

3.Q345與Q390焊接性有何差異？Q345焊接工藝是否適用于Q390焊接，為什么？ 答：Q345與Q390都屬于熱軋鋼，化學(xué)成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，從而使Q390的碳當(dāng)量大于Q345，所以Q390的淬硬性和冷裂紋傾向大于Q345，其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工藝不一定適用于Q390的焊接，因?yàn)镼390的碳當(dāng)量較大，一級(jí)Q345的熱輸入叫寬，有可能使Q390的熱輸入過大會(huì)引起接頭區(qū)過熱的加劇或熱輸入過小使冷裂紋傾向增大，過熱區(qū)的脆化也變的嚴(yán)重。

4.低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)，選擇焊接材料的原則是什么？焊后熱處理對(duì)焊接材料有什么影響？ 答：選擇原則：考慮焊縫及熱影響區(qū)組織狀態(tài)對(duì)焊接接頭強(qiáng)韌性的影響。由于一般不進(jìn)行焊后熱處理，要求焊縫金屬在焊態(tài)下應(yīng)接近母材的力學(xué)性能。中碳調(diào)質(zhì)鋼，根據(jù)焊縫受力條件，性能要求及焊后熱處理情況進(jìn)行選擇焊接材料，對(duì)于焊后需要進(jìn)行處理的構(gòu)件，焊縫金屬的化學(xué)成分應(yīng)與基體金屬相近。

5.分析低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)可能出現(xiàn)的問題？簡述低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝要點(diǎn)，典型的低碳調(diào)質(zhì)鋼如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接熱輸入應(yīng)控制在什么范圍？在什么情況下采用預(yù)熱措施，為什么有最低預(yù)熱溫度要求，如何確定最高預(yù)熱溫度。（P81）答：焊接時(shí)易發(fā)生脆化，焊接時(shí)由于熱循環(huán)作用使熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性下降。焊接工藝特點(diǎn)：① 要求馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度不能太快，使馬氏體有一“自回火”作用，以防止冷裂紋的產(chǎn)生；② 要求在800~500℃之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界速度。此外，焊后一般不需熱處理，采用多道多層工藝，采用窄焊道而不用橫向擺動(dòng)的運(yùn)條技術(shù);典型的低碳調(diào)質(zhì)鋼在Wc＞0.18％時(shí)不應(yīng)提高冷速，Wc＜0.18％時(shí)可提高冷速（減小熱輸入）焊接熱輸入應(yīng)控制在小于481KJ/cm；當(dāng)焊接熱輸入提高到最大允許值裂紋還不能避免時(shí)，就必須采用預(yù)熱措施，當(dāng)預(yù)熱溫度過高時(shí)不僅對(duì)防止冷裂紋沒有必要，反而會(huì)使800～500℃的冷卻速度低于出現(xiàn)脆性混合組織的臨界冷卻速度，使熱影響區(qū)韌性下降，所以需要避免不必要的提高預(yù)熱溫度，包括層間溫度，因此有最低預(yù)熱溫度。通過實(shí)驗(yàn)后確定鋼材的焊接熱輸入的最大允許值，然后根據(jù)最大熱輸入時(shí)冷裂紋傾向再來考慮，是否需要采取預(yù)熱和預(yù)熱溫度大小，包括最高預(yù)熱溫度。

6.低碳調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼都屬于調(diào)質(zhì)鋼，他們的焊接熱影響區(qū)脆化機(jī)制是否相同？為什么低碳鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接可以保證焊接質(zhì)量，而中碳調(diào)質(zhì)鋼一般要求焊后熱處理？ 答：低碳調(diào)質(zhì)鋼：在循環(huán)作用下，t8/5繼續(xù)增加時(shí)，低碳鋼調(diào)質(zhì)鋼發(fā)生脆化，原因是奧氏體粗化和上貝氏體與M-A組元的形成。中碳調(diào)質(zhì)鋼：由于含碳高合金元素也多，有相當(dāng)大淬硬傾向，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度低，無自回火過程，因而在焊接熱影響區(qū)易產(chǎn)生大量M組織大致脆化。低碳調(diào)質(zhì)鋼一般才用中、低熱量對(duì)母材的作用而中碳鋼打熱量輸入焊接在焊后進(jìn)行及時(shí)的熱處理能獲得最佳性能焊接接頭。

7.比較Q345、T-1鋼、2.25Cr-Mo和30MnSiA的冷裂、熱裂和消除應(yīng)裂紋的傾向.答：

1、冷裂紋的傾向：Q345為熱扎鋼其碳含量與碳當(dāng)量較底，淬硬傾向不大，因此冷裂紋敏感傾向較底。T-1鋼為低碳調(diào)質(zhì)鋼，加入了多種提高淬透性的合金元素，保證強(qiáng)度、韌性好的低碳自回火M和部分下B的混合組織減緩冷裂傾向，2.25Cr-1Mo為珠光體耐熱鋼，其中Cr、Mo能顯著提高淬硬性，控制Cr、Mo的含量能減緩冷裂傾向，2.25-1Mo冷裂傾向相對(duì)敏感。30CrMnSiA為中碳調(diào)質(zhì)鋼，其母材含量相對(duì)高，淬硬性大，由于M中C含量高，有很大的過飽和度，點(diǎn)陣畸變更嚴(yán)重，因而冷裂傾向更大。

2、熱裂傾向Q345含碳相對(duì)低，而Mn含量高，鋼的Wmn/Ws能達(dá)到要求，具有較好的抗熱裂性能，熱裂傾向較小。T-1鋼含C低但含Mn較高且S、P的控制嚴(yán)格因此熱裂傾小。30CrMnSiA含碳量及合金元素含量高，焊縫凝固結(jié)晶時(shí)，固-液相溫度區(qū)間大，結(jié)晶偏析嚴(yán)重，焊接時(shí)易產(chǎn)生潔凈裂紋，熱裂傾向較大。

3、消除應(yīng)力裂紋傾向：鋼中Cr、Mo元素及含量對(duì)SR產(chǎn)生影響大，Q345鋼中不含Cr、Mo，因此SR傾向小。T-1鋼令Cr、Mo但含量都小于1%，對(duì)于SR有一定的敏感性；SR傾向峽谷年隊(duì)較大，2.25Cr-Mo其中Cr、Mo含量相對(duì)都較高，SR傾向較大。

8.同一牌號(hào)的中碳調(diào)質(zhì)鋼分別在調(diào)質(zhì)狀態(tài)和退火狀態(tài)進(jìn)行焊接時(shí)焊接工藝有什么差別？為什么中碳調(diào)質(zhì)鋼一般不在退火的狀態(tài)下進(jìn)行焊接？ 答：在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，若為消除熱影響區(qū)的淬硬區(qū)的淬硬組織和防止延遲裂紋產(chǎn)生，必須適當(dāng)采用預(yù)熱，層間溫度控制，中間熱處理，并焊后及時(shí)進(jìn)行回火處理，若為減少熱影響的軟化，應(yīng)采用熱量集中，能量密度越大的方法越有利，而且焊接熱輸入越小越好。

在退火狀態(tài)下焊接：常用焊接方法均可，選擇材料時(shí)，焊縫金屬的調(diào)質(zhì)處理規(guī)范應(yīng)與母材的一致，主要合金也要與母材一致，在焊后調(diào)質(zhì)的情況下，可采用很高的預(yù)熱溫度和層間溫度以保證調(diào)質(zhì)前不出現(xiàn)裂紋。因?yàn)橹刑颊{(diào)質(zhì)鋼淬透性、淬硬性大，在退火狀態(tài)下焊接處理不當(dāng)易產(chǎn)生延遲裂紋，一般要進(jìn)行復(fù)雜的焊接工藝，采取預(yù)熱、后熱、回火及焊后熱處理等輔助工藝才能保證接頭使用性能。

9珠光體耐熱鋼的焊接性特點(diǎn)與低碳調(diào)質(zhì)鋼有什么不同?珠光體耐熱鋼選用焊接材料的原則與強(qiáng)度用鋼有什么不同？why？ 答：珠光體耐熱鋼和低碳調(diào)質(zhì)鋼都存在冷裂紋，熱影響區(qū)硬化脆化以及熱處理或高溫長期使用中的再熱裂紋，但是低碳調(diào)質(zhì)鋼中對(duì)于高鎳低錳類型的剛有一定的熱裂紋傾向，而珠光體耐熱鋼當(dāng)材料選擇不當(dāng)時(shí)才可能常產(chǎn)生熱裂紋。珠光體耐熱鋼在選擇材料上不僅有一定的強(qiáng)度還要考慮接頭在高溫下使用的原則，特別還要注意焊接材料的干燥性，因?yàn)橹楣怏w耐熱鋼是在高溫下使用有一定的強(qiáng)度要求。

10低溫鋼用于-40度和常溫下使用時(shí)在焊接工藝和材料上選擇是否有所差別？why？ 答：低溫鋼為了保證焊接接頭的低溫脆化及熱裂紋產(chǎn)生要求材料含雜質(zhì)元素少，選擇合適的焊材控制焊縫成分和組織形成細(xì)小的針狀鐵素體和少量合金碳化物，可保證低溫下有一定的AK要求。對(duì)其低溫下的焊接工藝選擇采用SMAW時(shí)用小的線能量焊接防止熱影響區(qū)過熱，產(chǎn)生WF 和粗大M,采用快速多道焊減少焊道過熱。采用SAW時(shí)，可用振動(dòng)電弧焊法防止生成柱狀晶。

第四章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接

1.不銹鋼焊接時(shí)，為什么要控制焊縫中的含碳量？如何控制焊縫中的含碳量？答：焊縫中的含碳量易形成脆硬的淬火組織，降低焊縫的韌性，提高冷裂紋敏感性。碳容易和晶界附近的Cr結(jié)合形成Cr的碳化物Cr23C6，并在晶界析出，造成“貧Cr”現(xiàn)象，從而造成晶間腐蝕。選擇含碳量低的焊條和母材，在焊條中加入Ti，Zr，Nb，V等強(qiáng)碳化物形成元素來降低和控制含氟中的含碳量。

2.為什么18-8奧氏體不銹鋼焊縫中要求含有一定數(shù)量的鐵素體組織？通過什么途徑控制焊縫中的鐵素體含量？答：焊縫中的δ相可打亂單一γ相柱狀晶的方向性，不致形成連續(xù)，另外δ相富碳Cr，又良好的供Cr條件，可減少γ晶粒形成貧Cr層，故常希望焊縫中有4%~12%的δ相。通過控制鐵素體化元素的含量，或控制Creq/Nieq的值，來控制焊縫中的鐵素體含量。

3.18-8型不銹鋼焊接接頭區(qū)域在那些部位可能產(chǎn)生晶間腐蝕，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接頭有三個(gè)部位能出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象：{1}焊縫區(qū)晶間腐蝕。產(chǎn)生原因根據(jù)貧鉻理論，碳與晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，導(dǎo)致γ晶粒外層的含Cr量降低，形成貧Cr層，使得電極電位下降，當(dāng)在腐蝕介質(zhì)作用下，貧Cr層成為陰極，遭受電化學(xué)腐蝕；{2}熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕。是由于敏化區(qū)在高溫時(shí)易析出鉻的碳化物，形成貧Cr層，造成晶間腐蝕；{3}融合區(qū)晶間腐蝕{刀狀腐蝕}。只發(fā)生在焊Nb或Ti的18-8型鋼的融合區(qū)，其實(shí)質(zhì)也是與M23C6沉淀而形成貧Cr有關(guān)，高溫過熱和中溫敏化連過程依次作用是其產(chǎn)生的的必要條件。防止方法：{1}控制焊縫金屬化學(xué)成分，降低C%，加入穩(wěn)定化元素Ti、Nb；{2} 控制焊縫的組織形態(tài)，形成雙向組織{γ+15%δ}；{3}控制敏化溫度范圍的停留時(shí)間；{4}焊后熱處理：固溶處理，穩(wěn)定化處理，消除應(yīng)力處理。

4.簡述奧氏體不銹鋼產(chǎn)生熱裂紋的原因？在母材和焊縫合金成分一定的條件下，焊接時(shí)應(yīng)采取何種措施防止熱裂紋？答：產(chǎn)生原因：{1}奧氏體鋼的熱導(dǎo)率小，線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻條件下，接頭在冷卻過程中產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力；{2}奧氏體鋼易于聯(lián)生結(jié)晶形成方向性強(qiáng)的柱狀晶的焊縫組織，有利于雜質(zhì)偏析，而促使形成晶間液膜，顯然易于促使產(chǎn)生凝固裂紋；{3}奧氏體鋼及焊縫的合金組成較復(fù)雜，不僅S、P、Sn、Sb之類雜質(zhì)可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限{如Si、Nb}，也易形成易溶共晶。防止方法：{1}嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)元素{S、P—可形成易溶液膜};{2}形成雙向組織，以FA模式凝固，無熱裂傾向；{3}適當(dāng)調(diào)整合金成分：Ni<15%，適當(dāng)提高鐵素體化元素含量，使焊縫δ%提高，從而提高抗裂性；Ni>15%時(shí)，加入Mn、W、V、N和微量Zr、Ta、Re{<0.01%}達(dá)到細(xì)化焊縫、凈化晶界作用，以提高抗裂性；{4}選擇合適的焊接工藝。

5.奧氏體鋼焊接時(shí)為什么常用“超合金化”焊接材料？答：為提高奧氏體鋼的耐點(diǎn)蝕性能，采用較母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”焊接材料。提高Ni含量，晶軸中Cr、Mo的負(fù)偏析顯著減少，更有利于提高耐點(diǎn)蝕性能。

6.鐵素體不銹鋼焊接中容易出現(xiàn)什么問題？焊條電弧焊和氣體保護(hù)焊時(shí)如何選擇焊接材料？在焊接工藝上有什么特點(diǎn)？答：易出現(xiàn)問題：{1}焊接接頭的晶間腐蝕；{2}焊接接頭的脆化①高溫脆性②σ相脆化③475℃脆化。SMAW要求耐蝕性：選用同質(zhì)的鐵素體焊條和焊絲；要求抗氧化和要求提高焊縫塑性：選用A焊條和焊絲。CO2氣保焊選用專用焊絲H08Cr20Ni15VNAl。焊接工藝特點(diǎn)：{1}采用小的q/v，焊后快冷——控制晶粒長大；{2}采用預(yù)熱措施，T℃<=300℃——接頭保持一定ak；{3}焊后熱處理，嚴(yán)格控制工藝——消除貧Cr區(qū);{4}最大限度降低母材和焊縫雜質(zhì)——防止475℃脆性產(chǎn)生；{5}根據(jù)使用性能要求不同，采用不同焊材和工藝方法。

7.何為“脆化現(xiàn)象”？鐵素體不銹鋼焊接時(shí)有哪些脆化現(xiàn)象，各發(fā)生在什么溫度區(qū)域？如何避免？答：“脆化現(xiàn)象”就是材料硬度高，但塑性和韌性差?，F(xiàn)象：{1}高溫脆性：在900~1000℃急冷至室溫，焊接接頭HAZ的塑性和韌性下降。可重新加熱到750~850℃，便可恢復(fù)其塑性。{2}σ相脆化：在570~820℃之間加熱，可析出σ相。σ相析出與焊縫金屬中的化學(xué)成分、組織、加熱溫度、保溫時(shí)間以及預(yù)先冷變形有關(guān)。加入Mn使σ相所需Cr的含量降低，Ni能使形成σ相所需溫度提高。{3}475℃脆化：在400~500℃長期加熱后可出現(xiàn)475℃脆性適當(dāng)降低含Cr量，有利于減輕脆化，若出現(xiàn)475℃脆化通過焊后熱處理來消除。

8.馬氏體不銹鋼焊接中容易出現(xiàn)什么問題，在焊接材料的選用和工藝上有什么特點(diǎn)？制定焊接工藝時(shí)應(yīng)采取哪些措施？答：易出現(xiàn)冷裂紋、粗晶脆化。焊接材料的選用：{1}對(duì)簡單的Cr13型，要保證性能，要求S、P、Si，C含量較低，使淬硬性下降，更要保證焊接接頭的耐蝕性。{2}對(duì)Cr12為基加多元元素型，希望 焊縫成分接近母材，形成均一的細(xì)小M組織。{3}對(duì)于超低C復(fù)相M鋼，采用同質(zhì)焊材，焊后經(jīng)超微細(xì)復(fù)相化處理，可使焊縫的強(qiáng)韌化約等于母材水平。工藝特點(diǎn):{1}預(yù)熱溫度高{局部或整體}T℃=150-260℃；{2}采用小的q/v：防止近縫區(qū)出現(xiàn)粗大α和κ析出；{3}選用低H焊條：焊縫成分與母材同質(zhì)，高碳M可選用A焊條焊接.9.雙相不銹鋼的成分和性能特點(diǎn)，與一般A不銹鋼相比雙相不銹鋼的焊接性有何不同？在焊接工藝上有什么特點(diǎn)？答：雙相不銹鋼是在固溶體中F和A相各占一半，一般較少相的含量至少也要達(dá)到30%的不銹鋼。這類鋼綜合了A不銹鋼和F不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的韌性、強(qiáng)度及優(yōu)良的耐氧化物應(yīng)力腐蝕性能。與一般A不銹鋼相比：{1}其凝固模式以F模式進(jìn)行；{2}焊接接頭具有優(yōu)良的耐蝕性，耐氯化物SCC性能，耐晶間腐蝕性能，但抗H2S的SCC性能較差;{3}焊接接頭的脆化是由于Cr的氮化物析出導(dǎo)致；{4}雙相鋼在一般情況下很少有冷裂紋，也不會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。焊接工藝特點(diǎn)：{1}焊接材料應(yīng)根據(jù)“適用性原則”，不同類型的雙相鋼所用焊材不能任意互換，可采取“適量”超合金化焊接材料；{2}控制焊接工藝參數(shù)，避免產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，可適當(dāng)緩冷，以獲得理想的δ/γ相比例；{3}A不銹鋼的焊接注意點(diǎn)同樣適合雙相鋼的焊接。

10.從雙相不銹鋼組織轉(zhuǎn)變的角度出發(fā)，分析焊縫中Ni含量為什么比母材高及焊接熱循環(huán)對(duì)焊接接頭組織，性能有何影響？答：雙相不銹鋼的合金以F模式凝固，凝固結(jié)束為單相δ組織，隨著溫度的下降，開始發(fā)生δ→γ轉(zhuǎn)變不完全，形成兩相組織。顯然，同樣成分的焊縫和母材，焊縫中γ相要比母材少得多，導(dǎo)致焊后組織不均勻，韌性、塑性下降。提高焊縫中Ni含量，可保證焊縫中γ/δ的比例適當(dāng)，從而保證良好的焊接性。在焊接加熱過程，整個(gè)HAZ受到不同峰值溫度的作用，最高接近鋼的固相線，但只有在加熱溫度超過原固溶處理溫度區(qū)間，才會(huì)發(fā)生明顯的組織變化，一般情況下，峰值低于固溶處理的加熱區(qū)，無顯著組織變化，γ/δ值變化不大，超過固溶處理溫度的高溫區(qū)，會(huì)發(fā)生晶粒長大和γ相數(shù)量明顯減少，緊鄰溶合線的加熱區(qū)，γ相全部溶于δ相中，成為粗大的等軸δ組織，冷卻后轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體相，無扎制方向而呈羽毛狀，有時(shí)具有魏氏組織特征。第五章：有色金屬

1.為什么Al-Mg及al-li合金焊接時(shí)易形成氣孔？al及其合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的原因是什么？如何防止氣孔？為什么純鋁焊接易出現(xiàn)分散小氣孔？而al-mg焊接時(shí)易出現(xiàn)焊接大氣孔？ 答：1）氫是鋁合金及鋁焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。2）氫的來源非常廣泛，弧柱氣氛中的水分，焊接材料以及母材所吸附的水分，焊絲及母材表面氧化膜的吸附水，保護(hù)氣體的氫和水分等都是氫的來源。3）氫在鋁及其合金中的溶解度在凝點(diǎn)時(shí)可從0.69ml/100g突降至0.036mol/100g相差約20倍，這是促使焊縫產(chǎn)生氣孔的重要原因之一。4)鋁的導(dǎo)熱性很強(qiáng)，熔合區(qū)的冷速很大，不利于氣泡的浮出，更易促使形成氣孔

防止措施： 1）減少氫的來源，焊前處理十分重要，焊絲及母材表面的氧化膜應(yīng)徹底清除。2）控制焊接參數(shù)，采用小熱輸入減少熔池存在時(shí)間，控制氫溶入和析出時(shí)間3）改變弧柱氣氛中的性質(zhì)

原因：1）純鋁對(duì)氣氛中水分最為敏感，而al-mg合金不太敏感，因此純鋁產(chǎn)生氣孔的傾向要大 2）氧化膜不致密，吸水強(qiáng)的鋁合金al-mg比氧化膜致密的純鋁具有更大的氣孔傾向，因此純鋁的氣孔分?jǐn)?shù)小，而al-mg合金出現(xiàn)集中大氣孔 3）Al-mg合金比純鋁更易形成疏松而吸水強(qiáng)的厚氧化膜，而氧化膜中水分因受熱而分解出氫，并在氧化膜上冒出氣泡，由于氣泡是附著在殘留氧化膜上，不易脫離浮出，且因氣泡是在熔化早期形成有條件長大，所以常造成集中大的氣孔。因此al-mg合金更易形成集中的大氣孔。2.硬鋁及超硬鋁焊接時(shí)易產(chǎn)生什么樣的裂縫？為什么？如何防止裂紋？ 答：裂紋傾向大，鋁及硬鋁產(chǎn)生焊接熱裂紋

原因：1）易熔共晶的存在，是鋁合金焊縫產(chǎn)生裂紋的重要原因 2）線膨脹系數(shù)大，在拘束條件下焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力也是產(chǎn)生裂紋的原因之一 防止措施：1）加合金元素cu,mn,si,mg,zn使主要合金元素含量Me%>Xm，產(chǎn)生自愈合作用 2）生產(chǎn)中采用含5%的Si，Al合金焊絲解決抗裂問題，具有很好的愈合作用 3）加入Ti,zr,v,b微量元素作為變質(zhì)劑，細(xì)化晶粒，改善塑性韌性，并提高抗裂性 4）熱能集中焊接方法可防止形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶，改善抗裂性 5）采用小電流焊接，降低焊接速度均可改善抗裂性問題

3.分析高強(qiáng)度鋁合金焊接接頭性能低于母材的原因及防止措施，焊后熱處理對(duì)焊接接頭性能有什么影響？什么情況下對(duì)焊接接頭進(jìn)行焊后熱處理？ 答：原因：1）晶粒粗化，降低塑性，晶界液化產(chǎn)生顯微裂紋

2）非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金haz軟化，主要發(fā)生在焊前經(jīng)冷作硬化的合金上，經(jīng)冷作硬化的鋁合金，haz峰值溫度超過再結(jié)晶溫度（200-300）區(qū)域就產(chǎn)生明顯軟化

3）時(shí)效強(qiáng)化鋁合金haz軟化，由于第二相脫溶析出聚集長大發(fā)生過時(shí)效軟化 防止措施：1）采用小的焊接熱輸入 2）對(duì)al-zn-mg合金，焊后經(jīng)自然時(shí)效可逐步恢復(fù)或接近母材的水平熱處理對(duì)接頭性能的影響：1）焊后不熱處理接頭強(qiáng)度均低于母材，特別是在時(shí)效狀態(tài)下焊接的硬鋁，即使焊后人工熱處理，接頭強(qiáng)度系數(shù)也未超過60% 2）al-zn-mg合金強(qiáng)度與焊后自然時(shí)效長短有關(guān)系，隨自然時(shí)效的增長，強(qiáng)度可接近母材要求焊縫有足夠的強(qiáng)度，則焊后要熱處理焊后要洗掉焊劑殘?jiān)?，以防焊件腐蝕

4.銅及銅合金的物理化學(xué)性能有何特點(diǎn)，焊接性如何？不同的焊接方法對(duì)銅及銅合金焊接接頭有什么影響？ 答：1）銅及銅合金的物理化學(xué)性能：優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能；冷熱加工性能好，無磁性；具有高的強(qiáng)度，抗氧化性及抗淡水，鹽水，氨堿溶液和有機(jī)化學(xué)物質(zhì)腐蝕的性能

2）焊接性： 銅及合金在焊接中難熔合，易變形，而且產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力；

銅及合金與雜質(zhì)形成多種低熔點(diǎn)共晶，焊接時(shí)出現(xiàn)熱裂紋

銅及合金焊接中易產(chǎn)生擴(kuò)散氣孔（H）反應(yīng)氣孔（冶金反應(yīng)）及氮?dú)饪祝諝庵械牡┖附咏宇^的性能變化：純銅焊接時(shí)，焊縫與焊接接頭的抗拉強(qiáng)度可與母材接近，但塑性比母材有些降低

3）焊接方法對(duì)銅及合金的接頭性能影響：

焊條電弧焊，使焊接接頭焊縫中氫氧百分比增加，zn蒸發(fā)嚴(yán)重容易形成氣孔

埋弧焊時(shí)，對(duì)中厚板焊接可獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭

氬弧焊工藝，TIG焊由于電弧能量集中易使焊接接頭產(chǎn)生難熔合及變形 MIG焊可獲得好的焊接接頭

等離子弧焊可使接頭不易變形，焊接接頭質(zhì)量達(dá)到母材

5.分析采用埋弧焊和氬弧焊焊接中等厚度純銅板的工藝特點(diǎn)，各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

答：1）埋弧焊 板厚δ<20mm工件在不預(yù)熱及開坡口條件下獲得優(yōu)質(zhì)接頭，使焊接工藝大為簡化，特別適合中厚板長焊縫的焊接

2）氬弧焊 TIG具有電弧能量集中，保護(hù)效果好，熱影響區(qū)窄，操作靈活的優(yōu)點(diǎn)，特別適合中板及薄小件的焊接和補(bǔ)焊

MIG下熔化效率高，熔深大，焊速快

第三篇：材料焊接性考試重點(diǎn)試題及答案

3.5.分析低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)可能出現(xiàn)的問題？簡述低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝要點(diǎn)，典型的低碳調(diào)質(zhì)鋼如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接熱輸入應(yīng)控制在什么范圍？在什么情況下采用預(yù)熱措施，為什么有最低預(yù)熱溫度要求，如何確定最高預(yù)熱溫度。

答：焊接時(shí)易發(fā)生脆化，焊接時(shí)由于熱循環(huán)作用使熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性下降。焊接工藝特點(diǎn)：焊后一般不需熱處理，采用多道多層工藝，采用窄焊道而不用橫向擺動(dòng)的運(yùn)條技術(shù)。典型的低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接熱輸入應(yīng)控制在Wc＞0.18％時(shí)不應(yīng)提高冷速，Wc＜0.18％時(shí)可提高冷速（減小熱輸入）焊接熱輸入應(yīng)控制在小于481KJ/cm當(dāng)焊接熱輸入提高到最大允許值裂紋還不能避免時(shí)，就必須采用預(yù)熱措施，當(dāng)預(yù)熱溫度過高時(shí)不僅對(duì)防止冷裂紋沒有必要，反而會(huì)使800～500℃的冷卻速度低于出現(xiàn)脆性混合組織的臨界冷卻速度，使熱影響區(qū)韌性下降，所以需要避免不必要的提高預(yù)熱溫度，包括屋間溫度，因此有最低預(yù)熱溫度。通過實(shí)驗(yàn)后確定鋼材的焊接熱輸入的最大允許值，然后根據(jù)最大熱輸入時(shí)冷裂紋傾向再來考慮，是否需要采取預(yù)熱和預(yù)熱溫度大小，包括最高預(yù)熱溫度。

4.3.18-8型不銹鋼焊接接頭區(qū)域在那些部位可能產(chǎn)生晶間腐蝕，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接頭有三個(gè)部位能出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象：{1}焊縫區(qū)晶間腐蝕。產(chǎn)生原因根據(jù)貧鉻理論，碳與晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，導(dǎo)致γ晶粒外層的含Cr量降低，形成貧Cr層，使得電極電位下降，當(dāng)在腐蝕介質(zhì)作用下，貧Cr層成為陰極，遭受電化學(xué)腐蝕；{2}熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕。是由于敏化區(qū)在高溫時(shí)易析出鉻的碳化物，形成貧Cr層，造成晶間腐蝕；{3}融合區(qū)晶間腐蝕{刀狀腐蝕}。只發(fā)生在焊Nb或Ti的18-8型鋼的溶合區(qū)，其實(shí)質(zhì)也是與M23C6沉淀而形成貧Cr有關(guān)，高溫過熱和中溫敏化相繼作用是其產(chǎn)生的的必要條件。防止方法：{1}控制焊縫金屬化學(xué)成分，降低含碳量，加入穩(wěn)定化元素Ti、Nb；{2} 控制焊縫的組織形態(tài)，形成雙向組織{γ+15%δ}；{3}控制敏化溫度范圍的停留時(shí)間；{4}焊后熱處理：固溶處理，穩(wěn)定化處理，消除應(yīng)力處理。

4.7何為“脆化現(xiàn)象”？鐵素體不銹鋼焊接時(shí)有哪些脆化現(xiàn)象，各發(fā)生在什么溫度區(qū)域？如何避免？答：“脆化現(xiàn)象”就是材料硬度高，但塑性和韌性差?，F(xiàn)象與避免措施：{1}高溫脆性：在900~1000℃急冷至室溫，焊接接頭HAZ的塑性和韌性下降?？芍匦录訜岬?50~850℃，便可恢復(fù)其塑性。{2}σ相脆化：在570~820℃之間加熱，可析出σ相。σ相析出與焊縫金屬中的化學(xué)成分、組織、加熱溫度、保溫時(shí)間以及預(yù)先冷變形有關(guān)。加入Mn、Nb使σ相所需Cr的含量降低，Ni能使形成σ相所需溫度提高。{3}475℃脆化：在400~500℃長期加熱后可出現(xiàn)475℃脆化。適當(dāng)降低含Cr量，有利于減輕脆化，若出現(xiàn)475℃脆化通過焊后熱處理來消除。

4.10從雙相不銹鋼組織轉(zhuǎn)變的角度出發(fā)，分析焊縫中Ni含量為什么比母材高及焊接熱循環(huán)對(duì)焊接接頭組織，性能有何影響？答：雙相不銹鋼的合金以F模式凝固，凝固結(jié)束為單相δ組織，隨著溫度的下降，開始發(fā)生δ→γ轉(zhuǎn)變不完全，形成兩相組織。顯然，同樣成分的焊縫和母材，焊縫中γ相要比母材少得多，導(dǎo)致焊后組織不均勻，韌性、塑性下降。提高焊縫中Ni含量，可保證焊縫中γ/δ的比例適當(dāng)，從而保證良好的焊接性。在焊接加熱過程，整個(gè)HAZ受到不同峰值溫度的作用，最高接近鋼的固相線，但只有在加熱溫度超過原固溶處理溫度區(qū)間，才會(huì)發(fā)生明顯的組織變化，一般情況下，峰值低于固溶處理的加熱區(qū)，無顯著組織變化，γ/δ值變化不大，超過固溶處理溫度的高溫區(qū)，會(huì)發(fā)生晶粒長大和γ相數(shù)量明顯減少，緊鄰溶合線的加熱區(qū)，γ相全部溶于δ相中，成為粗大的等軸δ組織，冷卻后轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體相，無扎制方向而呈羽毛狀，有時(shí)具有魏氏組織特征。

5.2.為什么Al-Mg及al-li合金焊接時(shí)易形成氣孔？al及其合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的原因是什么？如何防止氣孔？為什么純鋁焊接易出現(xiàn)分散小氣孔？而al-mg焊接時(shí)易出現(xiàn)焊接大氣孔？

答：1）氫是鋁合金及鋁焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。2）氫的來源非常廣泛，弧柱氣氛中的水分，焊接材料以及母材所吸附的水分，焊絲及母材表面氧化膜的吸附水，保護(hù)氣體的氫和水分等都是氫的來源。3）氫在鋁及合金中的溶解度在凝點(diǎn)時(shí)可從0.69ml/100g突降至0.036ml/100g相差約20倍，這是促使焊縫產(chǎn)生氣孔的重要原因之一。4)鋁的導(dǎo)熱性很強(qiáng)，熔合區(qū)的冷速很大，不利于氣泡的浮出，更易促使形成氣孔。防止措施：1）減少氫的來源，焊前處理十分重要，焊絲及母材表面的氧化膜應(yīng)徹底清除。2）控制焊接參數(shù)，采用小熱輸入減少熔池存在時(shí)間，控制氫溶入和析出時(shí)間3）改變弧柱氣氛中的氫含量。原因：1）純鋁對(duì)氣氛中水分最為敏感，而al-mg合金不太敏感，因此純鋁產(chǎn)生氣孔的傾向要大2）氧化膜不致密，吸水性強(qiáng)的鋁合金al-mg比氧化膜致密的純鋁具有更大的氣孔傾向，因此純鋁的氣孔分?jǐn)?shù)小，而al-mg合金出現(xiàn)集中大氣孔3）Al-mg合金比純鋁更易形成疏松而吸水性強(qiáng)的厚氧化膜，而氧化膜中水分因受熱而分解出氫，并在氧化膜上萌出氣泡，由于氣泡是附著在殘留氧化膜上，不易脫離浮出，且因氣泡是在熔化早期形成有條件長大，所以常造成集中大的氣孔。因此al-mg合金更易形成集中的大氣孔。

5.8分析O,N,H對(duì)鈦及鈦合金焊接接頭質(zhì)量的影響。分析C對(duì)鈦及鈦合金焊接質(zhì)量的影響。

(1)氧的影響 氧在高溫a-Ti、8-Ti中 形成間隙固溶體，起固溶強(qiáng)化作用，造成軟的晶格畸變，使強(qiáng)度、硬度提高，但塑性、韌性顯著降低。(2)氮的影響 氮對(duì) 提高工業(yè)純欽焊縫的抗拉強(qiáng)度、硬度，降低焊縫的塑 性方面比氧更為顯著，即氮的污染脆化作用比氧更為 強(qiáng)烈。(3)氫的影響 含氫量對(duì)焊縫沖擊 性能的影響最為顯著。對(duì)抗拉強(qiáng)度和塑性的影響并不很顯著。(4)碳的影響 在工業(yè)純欽中，當(dāng) 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.13％以不時(shí)碳固溶在 a-Ti 中，強(qiáng)度極限提高和塑性下降，進(jìn)一步提高焊縫 含碳量時(shí)，焊縫中出現(xiàn)網(wǎng)狀TIC，其數(shù)量隨碳增高而增多，焊縫塑性急劇下降，在焊接應(yīng) 力作用下易出現(xiàn)裂紋。當(dāng)焊縫中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.55％時(shí)，焊縫塑性幾乎全部消失而變成脆性材料。焊后熱處理也無法消除這種脆性。

6.3

6.6

7.1陶瓷與金屬焊接時(shí)主要問題是產(chǎn)生裂紋，分析裂紋產(chǎn)生的主要原因?從焊接工藝上應(yīng)采取哪些措施避免裂紋?(1)陶瓷的線膨脹系數(shù)比 較小，與金屬的線膨脹系數(shù)相差較大，陶瓷與金屬焊按時(shí)，接頭區(qū)域會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，殘 余應(yīng)力較大時(shí)還會(huì)導(dǎo)致接頭處產(chǎn)生裂紋，甚至引起斷裂破壞。

(2)為避免陶瓷與金屬接頭出現(xiàn)焊接裂紋，除添加中間層或合理選用釬料外，可采用以下 工藝并r施 1)合理選擇被焊陶瓷與金屬，在不影響接頭使用性能的條件下，盡可能使兩者的線 膨脹系數(shù)相差最小。2)應(yīng)盡可能地減小焊接部位及其附近的溫度梯度，控制加熱和冷卻速度：降低冷卻速度，有利于應(yīng)力松弛而使應(yīng)力減小 3)采取缺口、突起和端部變薄等措施合理設(shè)計(jì)陶瓷與金屬的接頭結(jié)構(gòu)

第四篇：材料焊接性

一、焊接性概念

材料在限定的焊接施工條件下，焊接成按規(guī)定設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。（國家標(biāo)準(zhǔn)）

一是結(jié)合性能----工藝焊接性 材料在焊接加工中是否容易形成接頭或產(chǎn)生缺陷

二是使用性能

焊接完成的接頭在一定使用條件下可靠運(yùn)行的能

二、研究焊接性的目的

1查明指定材料在指定焊接工藝條件下可能出現(xiàn)的問題

2確定焊接工藝的合理性或材料的改進(jìn)方向

三、影響焊接性的因素

1材料因素2設(shè)計(jì)因素3工藝因素4服役環(huán)境

四、評(píng)定焊接性的原則

一是評(píng)定焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，為制定合理的焊接工藝提供依據(jù)； 二是評(píng)定焊接接頭能否滿足結(jié)構(gòu)使用性能要求

五、評(píng)定焊接接頭工藝缺陷的敏感性主要進(jìn)行抗裂性試驗(yàn)，其中包括熱裂紋試驗(yàn)、冷裂紋試驗(yàn)、消除應(yīng)力裂紋試驗(yàn)和層狀撕裂試驗(yàn)。

六、實(shí)焊類方法包含：裂紋敏感性試驗(yàn)、焊接接頭的力學(xué)性能測(cè)試、低溫脆性試驗(yàn)、斷裂韌性試驗(yàn)、高溫蠕變及持久強(qiáng)度試驗(yàn)。（較小的焊件直接做試驗(yàn)，較大的實(shí)物縮小化）

七、碳當(dāng)量的間接估測(cè)法

定義：可以把鋼中合金元素的含量按相當(dāng)于若干碳含量折算并疊加起來，作為粗略評(píng)定鋼材冷裂紋傾向的參數(shù)指標(biāo)，即所謂碳當(dāng)量（CE或Ceq）。焊接熱影響區(qū)的淬硬及冷裂紋傾向與鋼種的化學(xué)成分有密切關(guān)系 化學(xué)成分間接地評(píng)估鋼材冷裂紋的敏感性。將鋼中各種合金元素折算成碳的含量。

鋼中決定強(qiáng)度和可焊性的因素主要是含碳量。以Ceq值的大小估價(jià)冷裂紋傾向的大小，認(rèn)為Ceq值越小，鋼材的焊接性能越好。缺點(diǎn)：

1碳當(dāng)量公式?jīng)]有考慮元素之間的交互作用

2沒有考慮板厚、結(jié)構(gòu)拘束度、焊接工藝、含氫量等因素的影響。3用碳當(dāng)量評(píng)價(jià)焊接性是比較粗略的，使用時(shí)應(yīng)注意條件。所以，碳當(dāng)量法只能用于對(duì)鋼材焊接性的初步分析 1）使用國際焊接學(xué)會(huì)（IIW）

推薦的碳當(dāng)量公式時(shí)，對(duì)于板厚δ＜20mm的鋼材 CE＜0.4%焊接性良好，焊前不需要預(yù)熱；

CE＝0.4%-0.6%，尤其是CE>0.5%時(shí)，焊接性差，鋼材易淬硬，表焊接性已變差，焊接時(shí)需預(yù)熱才能防止裂紋，隨板厚增大預(yù)熱溫度要相應(yīng)提高。2)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）的碳當(dāng)量公式時(shí)

當(dāng)鋼板厚度δ＜25mm和采用焊條電弧焊時(shí)（焊接熱輸入為17kJ/cm），對(duì)于不同強(qiáng)度級(jí)別的鋼材規(guī)定了不產(chǎn)生裂紋的碳當(dāng)量界限和相應(yīng)的預(yù)熱措施

斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)法: 此法主要用于評(píng)定碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼焊接熱影響區(qū)對(duì)冷裂紋的敏感性。低合金鋼“小鐵研”試驗(yàn)表面裂紋率小于20%時(shí)，用于一般焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)是安全的。

八、微合金控軋鋼：采用微合金化和控軋等技術(shù)，達(dá)到細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化相結(jié)合的效果。

九、熱裂紋和消除應(yīng)力裂紋

(1)焊縫中的熱裂紋：焊接過程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的裂紋。

熱軋、正火鋼一般含碳量較低，而Mn含量較高，因此Mn/S比能達(dá)到要求，具有較好的抗熱裂性能。異常：熱軋及正火鋼中C、S、P等元素含量偏高或嚴(yán)重偏析有關(guān)。

（2）消除應(yīng)力裂紋：焊后焊件在一定溫度范圍再次加熱時(shí)，由于高溫及殘余應(yīng)力的共同作用而產(chǎn)生的晶間裂紋。

產(chǎn)生部位：在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，延向細(xì)晶區(qū)停止

產(chǎn)生原因：與雜質(zhì)元素在奧氏體晶界偏聚及碳化物析出“二次硬化”導(dǎo)致的晶界脆化有關(guān)。

十、低合金高強(qiáng)鋼焊縫金屬的組織主要包括：先共析鐵素體、側(cè)板條鐵素體、針狀鐵素體、上貝氏體、珠光體等，馬氏體較少。

11、熱應(yīng)變脆化：由氮、碳原子聚集在位錯(cuò)周圍，對(duì)位錯(cuò)造成的釘軋作用造成的。措施：在鋼中加入足夠量的氮化物形成元素（Al、Ti、V），如Q420比Q345傾向小。、焊后退火處理。

12、熱軋、正火鋼預(yù)熱和焊后熱處理的目的：

預(yù)熱作用：改善韌性，降低馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度，創(chuàng)造馬氏體“自回火”條件，從而避免產(chǎn)生冷裂紋。

預(yù)熱溫度的選擇與材料的淬硬傾向、焊接時(shí)的冷卻速度、拘束度、含氫量、焊后是否進(jìn)行熱處理有關(guān)。焊后熱處理作用：焊件焊后或冷加工后鋼的韌度過低，要求結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定或要求焊件耐應(yīng)力腐蝕，則需要進(jìn)行焊后熱處理。

13、熱軋、正火鋼確定焊后回火溫度的原則

（1）不要超過母材原來的回火溫度，以免影響母材本身的性能（2）對(duì)于有回火脆性的材料，要避開出現(xiàn)回火脆性的溫度區(qū)間

14、“調(diào)質(zhì)鋼”：經(jīng)過“淬火+回火”熱處理的鋼（在焊接界高溫回火或低溫回火均稱為調(diào)質(zhì)）

15、提高鋼的脆透性和馬氏體的回火穩(wěn)定性：添加如Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等

16、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊縫等強(qiáng)匹配：（σb）w/（σb）b=1時(shí)，稱為等強(qiáng)匹配（焊縫強(qiáng)度等于母材的強(qiáng)度）

17、低碳調(diào)質(zhì)鋼熱影響區(qū)軟化：本質(zhì)碳化物沉淀、聚集長大

18、低溫鋼按有無鎳分類：無鎳（鋁鎮(zhèn)靜低溫鋼、低合金低溫鋼），有鎳(低、中、高)

19、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)可能出現(xiàn)的問題？簡述低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝要點(diǎn) 焊接時(shí)易發(fā)生脆化，焊接時(shí)由于熱循環(huán)作用使熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性下降。

焊接工藝特點(diǎn)：①要求馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度不能太快，使馬氏體有一“自回火”作用，以防止冷裂紋的產(chǎn)生；②要求在800~500℃之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界速度。此外，焊后一般不需熱處理，采用多道多層工藝，采用窄焊道而不用橫向擺動(dòng)的運(yùn)條技術(shù)。

20、珠光體耐熱鋼的焊接性特點(diǎn)與低碳調(diào)質(zhì)鋼有什么不同?珠光體耐熱鋼選用焊接材料的原則與強(qiáng)度用鋼有什么不同？為什么？ 答：珠光體耐熱鋼和低碳調(diào)質(zhì)鋼都存在冷裂紋，熱影響區(qū)硬化脆化以及熱處理或高溫長期使用中的再熱裂紋，但是低碳調(diào)質(zhì)鋼中對(duì)于高鎳低錳類型的剛有一定的熱裂紋傾向，而珠光體耐熱鋼當(dāng)材料選擇不當(dāng)時(shí)才可能常產(chǎn)生熱裂紋。珠光體耐熱鋼在選擇材料上不僅有一定的強(qiáng)度還要考慮接頭在高溫下使用的原則，特別還要注意焊接材料的干燥性，因?yàn)橹楣怏w耐熱鋼是在高溫下使用有一定的強(qiáng)度要求。

21、不銹鋼及耐熱鋼按組織分類：奧氏體鋼，鐵素體鋼、馬氏體鋼、鐵素體-奧氏體雙相鋼、沉淀硬化鋼

22、不銹鋼的主要腐蝕形式有：均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕

23、晶間腐蝕：在晶粒邊界發(fā)生的有選擇性的腐蝕現(xiàn)象。

24、晶間腐蝕與晶界貧“鉻”現(xiàn)象有關(guān)。奧氏體不銹鋼是由于經(jīng)450～850℃加熱（敏化加熱），即過飽和固溶的碳向晶粒邊界擴(kuò)散，產(chǎn)生晶間腐蝕與晶界貧“鉻”現(xiàn)象。對(duì)于鐵素體鋼，由于碳在鐵素體中擴(kuò)散速度快，故快冷時(shí)就易析出Cr23C6，再次加熱時(shí)就易使碳化物溶解，消除貧鉻層。

25、應(yīng)力腐蝕：不銹鋼在特定的腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力作用下出現(xiàn)的低于強(qiáng)度極限的脆性開裂現(xiàn)象。26、475℃脆性：在430~480℃之間長期加熱并緩冷，就可導(dǎo)致在常溫時(shí)或負(fù)溫時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)度升高而韌性下降的現(xiàn)象。

27、σ相：Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約45%的典型FeCr金屬間化合物，無磁性，硬而脆。

28、奧氏體鋼接頭耐蝕性：晶間腐蝕有代表性的18-8鋼焊接接頭，有三個(gè)部位出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象，包括焊縫區(qū)腐蝕、敏化區(qū)腐蝕、熔合區(qū)腐蝕。防止焊縫區(qū)晶間腐蝕，采取措施有：

①通過焊接材料，使焊縫金屬或者成為超低碳情況，或含有足夠的穩(wěn)定化元素Nb，一般希望Nb≥8%或Nb≈1%；

②調(diào)整焊縫成分以獲得一定的鐵素體(δ)相。

29、HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕：指焊接熱影響區(qū)中加熱峰值溫度處于敏化加熱區(qū)間的部位所發(fā)生的晶間腐蝕。

只有普通18-8鋼才會(huì)有敏化區(qū)存在，含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳的18-8鋼，不易有敏化區(qū)出現(xiàn)。防止18-8鋼敏化區(qū)腐蝕，在焊接工藝上應(yīng)采取快速過程，以減少處于敏化加熱去區(qū)間。30、熔合區(qū)刀口腐蝕：只出現(xiàn)在18-8中（Ⅹ）

31、為什么18-8奧氏體不銹鋼焊縫中要求含有一定數(shù)量的鐵素體組織？通過什么途徑控制焊縫中的鐵素體含量？

答：焊縫中的δ相可打亂單一γ相柱狀晶的方向性，不致形成連續(xù)，另外δ相富碳Cr，又良好的供Cr條件，可減少γ晶粒形成貧Cr層，故常希望焊縫中有4%~12%的δ相。

通過控制鐵素體化元素的含量，或控制Creq/Nieq的值，來控制焊縫中的鐵素體含量。32、18-8型不銹鋼焊接接頭區(qū)域在那些部位可能產(chǎn)生晶間腐蝕，是由于什么原因造成？如何防止？

答：18-8型焊接接頭有三個(gè)部位能出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象：{1}焊縫區(qū)晶間腐蝕。產(chǎn)生原因根據(jù)貧鉻理論，碳與晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，導(dǎo)致γ晶粒外層的含Cr量降低，形成貧Cr層，使得電極電位下降，當(dāng)在腐蝕介質(zhì)作用下，貧Cr層成為陰極，遭受電化學(xué)腐蝕；{2}熱影響區(qū)敏化區(qū)晶間腐蝕。是由于敏化區(qū)在高溫時(shí)易析出鉻的碳化物，形成貧Cr層，造成晶間腐蝕；{3}融合區(qū)晶間腐蝕{刀狀腐蝕}。只發(fā)生在焊Nb或Ti的18-8型鋼的融合區(qū)，其實(shí)質(zhì)也是與M23C6沉淀而形成貧Cr有關(guān)，高溫過熱和中溫敏化連過程依次作用是其產(chǎn)生的的必要條件。

防止方法：{1}控制焊縫金屬化學(xué)成分，降低C%，加入穩(wěn)定化元素Ti、Nb； {2}控制焊縫的組織形態(tài)，形成雙向組織{γ+15%δ}； {3}控制敏化溫度范圍的停留時(shí)間；

{4}焊后熱處理：固溶處理，穩(wěn)定化處理，消除應(yīng)力處理。

33、鋁及鋁合金分類：工業(yè)純鋁、防銹鋁、防銹鋁、硬鋁、鍛鋁、超硬鋁、特殊鋁

非熱處理強(qiáng)化鋁合金－－－3系列、4系列、5系列

熱處理強(qiáng)化鋁合金－－－2系列、6系列、7系列

34、鋁及鋁合金熔焊是最常見的缺陷是焊縫氣孔，特別是對(duì)于純鋁和防銹鋁的焊接

35、焊接熱裂紋：焊絲成分的影響，采用異質(zhì)焊絲，即其他合金組成的焊絲（同質(zhì)焊絲具有較大的裂紋傾向）

36、非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金HAZ的軟化：主要發(fā)生在焊前經(jīng)冷作硬化的合金上。經(jīng)冷作硬化的鋁合金，熱影響區(qū)峰值溫度超過再結(jié)晶溫度（200~300℃）的區(qū)域時(shí)就產(chǎn)生明顯的軟化現(xiàn)象。

37、銅材的焊接工藝要點(diǎn)

焊前準(zhǔn)備

銅易氧化，工件表面會(huì)有氧化膜，此外油、水份、污物等亦妨礙焊接，必須清理干凈。

焊接工藝條件的一般要求（弧焊為主）

（1）因其導(dǎo)熱快，要求采用大電流。

（2）合理設(shè)計(jì)坡口形式以盡量減少拘束和收縮應(yīng)力。

（3）合理的焊接順序。

（4）推薦采用TIG焊（填絲容易控制）。

（5）采用Ar或富Ar的（Ar+He）混合氣體保護(hù)。

焊接參數(shù)

（1）銅及其合金的TIG焊，一般多采用直流正接。

（2）鈹青銅和鋁青銅，采用反接；亦可用交流，能清除氧化膜同時(shí)減少鎢極過熱。

（3）熔化極氬弧焊采用反接。

——焊接質(zhì)量的相關(guān)問題及予防措施

純銅及銅合金焊接區(qū)的主要缺陷：裂紋、氣孔。裂紋主要是熱裂紋、氫蝕裂紋

預(yù)防措施：A）采用含有脫氧劑（Mn、Si、Ti等）的焊絲；B）高溫預(yù)熱；C）焊后緩冷；D）磁力攪拌熔池

焊接中應(yīng)注意的問題：預(yù)熱、防止氣孔、焊接用焊絲、防止變形、防止未熔合/未焊透、HAZ強(qiáng)度下降

38、為什么Al-Mg及al-li合金焊接時(shí)易形成氣孔？al及其合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的原因是什么？如何防止氣孔？為什么純鋁焊接易出現(xiàn)分散小氣孔？而al-mg焊接時(shí)易出現(xiàn)焊接大氣孔？

答：1）氫是鋁合金及鋁焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。

2）氫的來源非常廣泛，弧柱氣氛中的水分，焊接材料以及母材所吸附的水分，焊絲及母材表面氧化膜的吸附水，保護(hù)氣體的氫和水分等都是氫的來源。

3）氫在鋁及其合金中的溶解度在凝點(diǎn)時(shí)突降，這是促使焊縫產(chǎn)生氣孔的重要原因之一。

4)鋁的導(dǎo)熱性很強(qiáng)，熔合區(qū)的冷速很大，不利于氣泡的浮出，更易促使形成氣孔

防止措施：1）減少氫的來源，焊前處理十分重要，焊絲及母材表面的氧化膜應(yīng)徹底清除。

2）控制焊接參數(shù)，采用小熱輸入減少熔池存在時(shí)間，控制氫溶入和析出時(shí) 3）改變弧柱氣氛中的性質(zhì)

原因：1）純鋁對(duì)氣氛中水分最為敏感，而al-mg合金不太敏感，因此純鋁產(chǎn)生氣孔的傾向要大

2）氧化膜不致密，吸水強(qiáng)的鋁合金al-mg比氧化膜致密的純鋁具有更大的氣孔傾向，因此純鋁的氣孔分?jǐn)?shù)小，而al-mg合金出現(xiàn)集中大氣孔

3）Al-mg合金比純鋁更易形成疏松而吸水強(qiáng)的厚氧化膜，而氧化膜中水分因受熱而分解出氫，并在氧化膜上冒出氣泡，由于氣泡是附著在殘留氧化膜上，不易脫離浮出，且因氣泡是在熔化早期形成有條件長大，所以常造成集中大的氣孔。因此al-mg合金更易形成集中的大氣孔。

39、硬鋁及超硬鋁焊接時(shí)易產(chǎn)生什么樣的裂縫？為什么？如何防止裂紋？

答：裂紋傾向大，鋁及硬鋁產(chǎn)生焊接熱裂紋

原因：1）易熔共晶的存在，是鋁合金焊縫產(chǎn)生裂紋的重要原因

2）線膨脹系數(shù)大，在拘束條件下焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力也是產(chǎn)生裂紋的原因之一

防止措施：1）加合金元素cu,mn,si,mg,zn使主要合金元素含量Me%>Xm，產(chǎn)生自愈合作用

2）生產(chǎn)中采用含5%的Si，Al合金焊絲解決抗裂問題，具有很好的愈合作用 3）加入Ti,zr,v,b微量元素作為變質(zhì)劑，細(xì)化晶粒，改善塑性韌性，并提高抗裂性

4）熱能集中焊接方法可防止形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶，改善抗裂性 5）采用小電流焊接，降低焊接速度均可改善抗裂性問題

論述題

1.2000年9月,天鐵集團(tuán)承擔(dān)了套筒的制作任務(wù),材質(zhì)16Mn,壁厚30mm,直徑3.5m,高4m,制作時(shí)采用手工電弧焊,焊條J506,無預(yù)熱,焊后自然冷卻。焊后，表面質(zhì)量均達(dá)到圖紙要求，沒有宏觀缺陷。但放置兩天后，產(chǎn)生許多小裂紋，大多分布在熔合線多表現(xiàn)為縱向裂紋。（1）分析什么缺陷及其原因（2）合理工藝措施某電機(jī)廠準(zhǔn)備開發(fā)一款新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子為焊接結(jié)構(gòu)軸材為42CrMo, 尺寸φ210mm×620 mm，供貨狀態(tài)為調(diào)質(zhì)； 輻板為Q235，尺寸160 mm×600 mm×40 mm，供貨為熱軋，化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)如下。（1）分析焊接性？（2）確定合理的焊接材料？（3）焊接結(jié)構(gòu)？

焊接工藝？

第五篇：材料焊接性總結(jié)

第二章： 1.金屬焊接性：

金屬能否適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接頭的特性。它的內(nèi)涵：1）是否適合焊接加工 2）焊后使用可靠性

2.金屬的焊接性的分析方法:

（一）從金屬特性分析金屬焊接性

1、利用金屬本身的化學(xué)成分分析

（1）碳當(dāng)量法:指將各種元素按相當(dāng)于若干含碳量折合并疊加起來求得所謂碳當(dāng)量，用其來估計(jì)冷裂傾向的大小。CE=C+Mn/6+Ni+Cu/15+Cr+Mo+V/

(2)焊接冷裂紋敏感指數(shù)Pc=C+Si/30+Mn/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B+δ/600+H/60（%）.2、利用金屬本身的物理性能分析:

3、利用金屬本身的化學(xué)性能分析

4、利用合金相圖分析

（二）從焊接工藝條件分析焊接性:

1、熱源特點(diǎn)

2、保護(hù)方法

3、熱循環(huán)控制

4、其他工藝因素 3.焊接性試驗(yàn)的內(nèi)容:

（一）焊縫金屬抗熱裂的能力

（二）焊縫及熱影響區(qū)金屬抗冷裂紋的能力

（三）焊接接頭抗脆性轉(zhuǎn)變的能力

（四）焊接接頭的使用性能 4.常用焊接性試驗(yàn)方法:

（一）斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)法: 此法主要用于評(píng)定碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼焊接熱影響區(qū)對(duì)冷裂紋的敏感性。(二)插銷試驗(yàn): 此法是測(cè)定鋼材焊接熱影響區(qū)冷裂紋敏感性的一種定量試驗(yàn)方法。測(cè)定加載16~24 h而不斷裂的最大應(yīng)力σcr

（三）壓板對(duì)接焊接裂紋試驗(yàn)法

（四）可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn) 第三章：

※熱軋及正火鋼

1、熱軋鋼 供貨狀態(tài)：熱軋態(tài) 性能特點(diǎn)：強(qiáng)度最低 σs294～392MPa，具有滿意的綜合力學(xué)性能和加工工藝性能，價(jià)格便宜 成分特點(diǎn)：熱軋鋼屬于C-Mn 或 Mn-Si系的鋼種，有時(shí)用一些V、Nb等代替部分Mn?；境煞郑篊≤0.2%,Si≤0.55,Mn≤1.5%

強(qiáng)化機(jī)制：主要以固溶強(qiáng)化為主

典型鋼種：Q345(16Mn)、14MnNb、Q294(09MnV)

2、正火鋼（1)正火態(tài)供貨的鋼性能特點(diǎn)：最低強(qiáng)度σs343～450MPa，具有比熱軋鋼更高的強(qiáng)度和塑韌性成分特點(diǎn)：0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基礎(chǔ)上加入一些碳化物和氮化物生成元素V、N b、Ti等強(qiáng)化機(jī)制：在固溶強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，通過沉淀強(qiáng)化和細(xì)化晶粒來進(jìn)一步提高強(qiáng)度和保證韌性 典型鋼種：Q390(15MnTi、15MnVN)等。（2)正火＋回火態(tài)供貨的鋼 性能特點(diǎn)：最低強(qiáng)度σs490MPa。具有比正火態(tài)鋼更好的強(qiáng)度和中溫性能成分特點(diǎn)：Mn-Mo系列低碳低合金鋼，0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基礎(chǔ)上加入Mo、Nb等

強(qiáng)化機(jī)制：在固溶強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，通過沉淀強(qiáng)化和細(xì)化晶粒來進(jìn)一步提高強(qiáng)度和保證韌性,同時(shí)還需通過回火改善韌性

典型鋼種：Q490(18MnMoNb)、14MnMoV、（3)微合金控軋鋼

性能特點(diǎn)：在控軋狀態(tài)可以達(dá)到正火狀態(tài)的質(zhì)量，具有高強(qiáng)、高韌和良好的焊接性能成分特點(diǎn)：在C-Mn基礎(chǔ)加入微量Nb、V、Ti等，同時(shí)降C、降S.強(qiáng)化機(jī)制：多元微合金化＋控軋?jiān)诠倘軓?qiáng)化的基礎(chǔ)上，通過細(xì)化晶粒+沉淀強(qiáng)化以及控扎改善夾雜物形態(tài)、分布，減少夾雜物數(shù)量（提高純凈度）典型鋼種：X60、X65、X70、X80等 熱軋、正火鋼的焊接性分析

這類鋼焊接性問題表現(xiàn)為焊接引起的各種缺陷，主要是各類裂紋；焊接時(shí)材料性能的變化，主要是脆化。

（一）熱裂紋傾向

（二）冷裂紋

冷裂是這類鋼焊接時(shí)的主要問題

淬硬組織是引起冷裂紋的決定因素，因此評(píng)價(jià)這類鋼的冷裂敏感性可以通過分析淬硬傾向來進(jìn)行。1.通過SHCCT圖來評(píng)價(jià)2.通過碳當(dāng)量分析3.通過HAZ最高硬度來評(píng)價(jià)。熱軋鋼的含碳量雖然不高，但含有少量的合金元素，因此這類鋼的淬硬性比低碳鋼大一些。正火鋼的強(qiáng)度級(jí)別較高，合金元素的含量較多，與低碳鋼相比，焊接性差別較大。18MnMoNb與15MnVN相比，前者的淬硬性高于后者，故冷裂敏感性也比較大。影響因素：淬硬組織，擴(kuò)散氫含量，拘束度。

（三）再熱裂紋

（四）層狀撕裂

（五）熱影響區(qū)的性能變化 在這類鋼中熱影響區(qū)的性能變化與所焊的鋼材的類型和合金系統(tǒng)有很大關(guān)系熱影響區(qū)主要性能變化是過熱區(qū)的脆化問題，合金元素含量較低的鋼中有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)熱應(yīng)變脆化

熱軋、正火鋼的焊接工藝特點(diǎn)：

（一）焊接材料的選擇需考慮兩方面的問題：焊縫沒有缺陷；滿足使用性能要求。

1．選擇相應(yīng)強(qiáng)度級(jí)別的焊接材料（等強(qiáng)原則）

2.必須考慮熔合比和冷卻速度的影響

3.同時(shí)考慮對(duì)焊縫金屬的使用性能提出的特殊要求

（二）焊接工藝參數(shù)的確定

1.焊接方法無特殊要求

2.焊接線能量的選擇 主要取決于過熱區(qū)的脆化和冷裂兩個(gè)因素 1）.焊接含碳量較低的熱軋鋼及正火鋼時(shí)，因淬硬傾向較小，從過熱區(qū)的塑性和韌性出發(fā)，線能量偏小些更有利（可避免粗晶脆化及碳化物過熱溶解）2）焊接含碳量較高的熱軋鋼時(shí)，因淬硬傾向增加及冷裂傾向增加，故寧可選線能量大些.3）對(duì)于含碳量和合金元素較高的正火鋼，因淬硬傾向大，線能小易引起冷裂，線能大則易引起脆化，故一般采用小線能量+預(yù)熱更合理.3.預(yù)熱 作用：

防冷裂，改善韌性。預(yù)熱溫度的選擇與材料的淬硬傾向、焊接時(shí)的冷卻速度、拘束度、含氫量、焊后是否進(jìn)行熱處理有關(guān)4.焊后熱處理 一般情況下，熱軋和正火鋼焊后不需要熱處理要求抗應(yīng)力腐蝕的焊接結(jié)構(gòu)、低溫下使用的焊接結(jié)構(gòu)及厚壁高壓容器，焊后需要進(jìn)行消除應(yīng)力的高溫回火。

※低碳調(diào)質(zhì)鋼

一、低碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分及性能

強(qiáng)化機(jī)制： 熱處理組織強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化，位錯(cuò)強(qiáng) 性能：σs一般為441～980MPa；良好的綜合性能和焊接性。成分: C≤0.22%，添加Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Ti、Zr、Cu等合金元素保證足夠的淬透性和抗回火性。典型鋼種：HY80、HY130、A517J、T-

1、14MnMoNbB、CF鋼。

二、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析

（一）焊縫中的熱裂紋

（二）熱影響區(qū)液化裂紋

（三）冷裂紋

低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊縫組織為強(qiáng)度高韌性好的低碳馬氏體和部分下貝氏體的混合組織，雖具有較大的淬硬傾向，但在馬氏體轉(zhuǎn)變的過程中有自回火，故冷裂傾向并不一定很大（關(guān)鍵是馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度）。如果速度很快，冷裂傾向較大。

（四）再熱裂紋

（五）層狀撕裂

（六）1、過熱區(qū)的脆化

2、焊接熱影響區(qū)的軟化

三、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)

這類鋼焊接時(shí)還是應(yīng)注意防裂 和防脆 兩個(gè)基本問題，另外還應(yīng)注意熱影響區(qū)軟化問題：防裂：

要求在馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度不能太大，使馬氏體有一自回火的作用，以免冷裂紋的產(chǎn)生；防脆：

要求在800～500℃之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界速度。防軟化：采用小線能量

（一）焊接方法和焊接材料的選擇

1、焊接方法的選擇

2、焊接材料的選擇

（二）焊接工藝參數(shù)的選擇

冷卻速度的范圍選擇：最大冷速（上限）取決于不產(chǎn)生冷裂紋

最小冷速（下限）取決于熱影響區(qū)不出現(xiàn)脆化的混合組織。正確選擇線能量和預(yù)熱是保證不出現(xiàn)裂紋和脆化的關(guān)鍵。

1、焊接線能量的確定

從保證不出現(xiàn)裂紋的角度出發(fā)，在滿足熱影響區(qū)的韌性的條件下，線能量應(yīng)盡可能選擇大一些。但從考慮脆化和軟化角度，線能量又要求盡量低一些。故實(shí)際選擇時(shí)，一般先通過實(shí)踐從考慮脆化和軟化角度，來確定一種鋼最大允許的線能量，然后依據(jù)該線能量下鋼的冷裂傾向決定是否預(yù)熱及預(yù)熱溫度。

2、預(yù)熱溫度的確定（1）如果采用最小冷速還是不能避免冷裂，則必須采用預(yù)熱。（2）預(yù)熱的目的是為了防止冷裂紋，焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼時(shí)采用較低的預(yù)熱溫度（≤200℃）。預(yù)熱主要希望能降低馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度，通過馬氏體的自回火作用來提高抗裂性。

3、焊后熱處理的確定 這類鋼的低碳馬氏體和下貝氏體組織能保證焊接熱影響區(qū)在快冷條件下具有高的強(qiáng)度和韌性，焊后熱處理并不能提高這類鋼的強(qiáng)韌性，一般情況下不采取消除應(yīng)力的焊后熱處理?！刑颊{(diào)質(zhì)鋼

一、中碳調(diào)質(zhì)鋼成分及性能及典型鋼種

性能特點(diǎn)： 這類鋼的σs高達(dá)880~1176MPa，其特點(diǎn)是高的比強(qiáng)和高硬度，這類鋼的淬透大因此焊接性差，要求焊接工藝非常復(fù)雜，焊后必須通過調(diào)質(zhì)處理保證接頭性能成分特點(diǎn)：含碳量通常為0.25%~0.45%，S,P控制更為嚴(yán)格強(qiáng)化機(jī)制：

合金元素的作用： 淬透性和抗回火作用

馬氏體的強(qiáng)度和硬度主要還是取決于含碳量

典型鋼種：（1）40Cr

（2）35CrMo A和35CrMoVA

（3）30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA

二、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析

（一）焊縫中的熱裂紋

中碳調(diào)質(zhì)鋼含碳量及合金元素含量都較高，因此液-固相區(qū)間大，偏析也更嚴(yán)重，具有較大的熱裂紋傾向。

（二）冷裂紋 中碳調(diào)質(zhì)鋼由于含碳量高，加入的合金元素多，淬硬傾向明顯；

由于M s點(diǎn)低，在低溫下形成的馬氏體一般難以產(chǎn)生自回火效應(yīng)，冷裂傾向嚴(yán)重。

（三）再熱裂紋

（四）熱影響區(qū)的性能變化

1、過熱區(qū)的脆化（1）中碳調(diào)質(zhì)鋼由于含碳量高，加入的合金元素多，有相當(dāng)大的淬硬性，因而在焊接過熱區(qū)內(nèi)容易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體，冷卻速度越大，生成的高碳馬氏體越多，脆化傾向越嚴(yán)重。（2）即使大線能量也難以避免高碳M出現(xiàn)，反而會(huì)使M更粗大，更脆。（3）一般采用小線能量，同時(shí)預(yù)熱、緩冷和后熱措施改善過熱區(qū)性能。

2、熱影響區(qū)軟化 焊后不能進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時(shí)，需要考慮熱影響區(qū)軟化問題。調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度級(jí)別越高，軟化問題越嚴(yán)重。軟化程度和軟化區(qū)的寬度與焊接線能量、焊接方法有很大關(guān)系。熱源越集中的焊接方法，對(duì)減小軟化越有利。

三、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)

（1）中碳調(diào)質(zhì)鋼一般在退火狀態(tài)下焊接，焊后通過整體調(diào)質(zhì)處理才能獲得性能滿足要求的均勻焊接接頭。(2)時(shí)必須在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行焊接時(shí)，熱影響區(qū)性能惡化往往難以解決。(3)焊前所處的狀態(tài)決定了焊接時(shí)出現(xiàn)問題的性質(zhì)和采取的工藝措施。

（一）退火狀態(tài)下焊接時(shí)的工藝特點(diǎn)在退火狀態(tài)下焊接，焊后再進(jìn)行整體調(diào)質(zhì)，這是一種比較合理的工藝方案。所要解決的問題主要是焊接過程的裂紋問題。1.焊接方法沒有限制，常用的焊接方法都可以采用。2.選擇焊接材料時(shí)，除了要求不產(chǎn)生冷、熱裂紋外，還要求焊縫金屬的調(diào)質(zhì)處理規(guī)范應(yīng)與母材的一致（等成分原則）。因此焊縫金屬的主要合金組成應(yīng)盡量與母材相似，對(duì)能引起焊縫熱裂傾向和促使金屬脆化的元素（C、Si、S、P等）加以嚴(yán)格控制。3.工藝參數(shù)的確定主要保證在調(diào)質(zhì)處理前不出現(xiàn)裂紋，接頭性能由焊后熱處理來保證。因此可以采用高的預(yù)熱溫度（200℃～350℃）和層間溫度。焊后來不及立即調(diào)質(zhì)處理時(shí)，必須進(jìn)行一次中間熱處理，即焊后在等于或高于預(yù)熱溫度下保持一段時(shí)間。

（二）調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接時(shí)的工藝特點(diǎn)

必須在調(diào)質(zhì)處理狀態(tài)下焊接時(shí)，出現(xiàn)的主要問題是：裂紋；高碳馬氏體引起的硬化和脆化；高溫回火區(qū)軟化引起的強(qiáng)度下降。1.焊接工藝參數(shù)的確定主要從防止冷裂紋和避免軟化出發(fā)。2.為了消除過熱區(qū)的淬硬組織和防止延遲裂紋的產(chǎn)生，必須正確選擇預(yù)熱溫度，并應(yīng)焊后及時(shí)進(jìn)行回火處理。預(yù)熱溫度、層間溫度中間熱處理溫度和焊后熱處理溫度控制在比母材淬火后的回火溫度低50℃。3.為了減少熱影響區(qū)的軟化，焊接方法應(yīng)采用熱量集中、密度大的方法，而且焊接線能量越小越好。氣體保護(hù)焊較好特別是鎢極氬弧焊4.從防止冷裂出發(fā)，焊接材料通常選擇奧氏體的鉻鎳鋼焊條或鎳基焊條?！鶎Ｓ娩摵附拥奶厥庖?/p>

一、珠光體耐熱鋼焊接的特殊要求

性能：具有較好的抗氧化性和熱強(qiáng)性，工作溫度可高達(dá)600℃，具有良好的抗硫和氫腐蝕的能力。成分：低碳，以Cr-Mo為基，含Cr量一般為0.5%～9%（提高淬透性），含Mo量一般為0.5%或1%（抗回火脆性，抗回火軟化）。還加入少量的V、W、Nb、Ti進(jìn)一步提高熱強(qiáng)性。典型鋼種：12CrMo、10Cr2Mo1、12Cr9Mo

1（一）珠光體耐熱鋼的主要焊接性問題 主要問題是熱影響區(qū)的脆化、冷裂紋、軟化以及焊后熱處理或高溫長期使用中的再熱裂紋、回火脆化

（二）珠光體耐熱鋼的焊接工藝特點(diǎn)

珠光體耐熱鋼一般在正火＋回火或淬火＋回火狀態(tài)下焊接，焊后要進(jìn)行高溫回火處理。

1、常用焊接方法以手弧焊為主，氣電焊、埋弧焊和電渣焊等也經(jīng)常用。

2、選擇焊接材料要保證焊縫性能同母材匹配焊縫應(yīng)具有必要的熱強(qiáng)性，其成分力求與母材相近。為了防止焊縫有較大的熱裂傾向，焊縫含碳量比母材低一些。

3、正確選擇預(yù)熱溫度和焊后回火溫度要綜合考慮裂紋（冷熱）、熱影響區(qū)脆化和軟化問題

二、低溫用鋼焊接的特殊要求

性能要求： 具有抗低溫脆化性能；保證在使用溫度下具有足夠的V型缺口夏比沖擊韌度；成分特點(diǎn)： 通過細(xì)化晶粒和合金化（加Ni)、提高純凈度來提高低溫韌性

常用低溫鋼類型： 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、低合金高強(qiáng)鋼、含Ni鋼（～9%Ni）。

（一）低溫鋼的焊接工藝特點(diǎn)

1、嚴(yán)格控制焊接線能量

2、正確選擇焊接材料由于對(duì)低溫條件的要求不同，故針對(duì)不同類型的低溫鋼選擇不同的焊接材料和不同的線能量。

三、低合金耐蝕鋼焊接的特殊要求

（一）耐大氣、海水腐蝕用鋼的焊接特點(diǎn)

這類鋼的合金特點(diǎn)主要以Cu、P為主，配合其它的合金元素如Mo、Si、Al、Nb、Ti、Zr等。典型鋼種：16MnCu、10MnPNbRe、10NiCuP等。

（二）耐硫和硫化物腐蝕用鋼的焊接特點(diǎn)1.鋼種

耐硫和硫化物腐蝕用鋼：5Cr-1/2Mo和9C r-Mo鋼；奧氏體不銹鋼及含Al鋼（可分為含鋁較低（<0.5%Al)的熱軋鋼，含Al1%左右的熱軋鋼；含Al2%～3%的正火鋼等）。2.焊接性

對(duì)于含Al鋼，第一類含Al低的耐蝕鋼，具有較好的焊接性，基本可按16Mn的要求進(jìn)行焊接；第二、三類含Al鋼由于含Al較高，焊接性很差，焊接接頭嚴(yán)重脆化，不宜用作焊接結(jié)構(gòu)。對(duì)于Cr-Mo鋼，同低合金耐熱鋼 第四章

※ 不銹鋼

耐熱鋼的 概念 類型和特性．分類（1）按用途分

1、不銹鋼

主要用于大氣環(huán)境及有侵蝕性化學(xué)介質(zhì)中使用，工作溫度一般不超高500oC，要求耐蝕，對(duì)強(qiáng)度要求不高應(yīng)用最廣泛的有高Cr鋼（如1Cr13、2Cr13）和Cr-Ni鋼（如0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti）或超低碳Cr-Ni鋼（如00Cr25Ni2Mo、00Cr22Ni5MoN

2、抗氧化鋼

高溫下具有抗氧化能力，工作溫度可達(dá)900~1100oC，對(duì)高溫強(qiáng)度要求不高。常用的有高Cr鋼（如1Cr17、1Cr25Si2）和Cr-Ni鋼（如2Cr25Ni20、2Cr25Ni20Si2）

3、熱強(qiáng)鋼 高溫下既要求有抗氧化能力，又要求有高溫強(qiáng)度，工作溫度可達(dá)600~800oC。廣泛應(yīng)用的有Cr-Ni鋼（如1Cr18Ni9Ti、1Cr16Ni25Mo2、4Cr25Ni20、4 Cr25Ni34等）；以Cr12為基的多元合金化高Cr鋼（如1Cr12MoWV）.（2）按組織分類

1、奧氏體鋼

以高Cr-Ni鋼最為典型。其中以1Cr18Ni9Ti為代表的系列簡稱18-8鋼，；其中以25Cr-Ni20鋼為代表的系列簡稱25-20鋼，;還有25-35系列，如0Cr21Ni32、4Cr25Ni35、4Cr25Ni35Nb等。

2、鐵素體鋼

含鉻為17%～30%的高鉻鋼。主要用作耐熱鋼，也可用作耐蝕鋼，如1Cr171Cr25Si2。

3、馬氏體鋼

Cr13系列最為典型，如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni12。以Cr12為基的1Cr12MoWV。

4、沉淀硬化鋼

為通過時(shí)效強(qiáng)化處理以析出硬化相的高強(qiáng)鋼，主要用做高強(qiáng)不銹鋼。最典型的有馬氏體沉淀硬化鋼，如0Cr17Ni4Cu4Nb，簡稱17-7PH；半奧氏體+馬氏體沉淀硬化鋼，如0Cr17Ni7Al，簡稱17-7PH。

5、鐵素體-奧氏體雙相鋼

鋼中鐵素體占60%～40%，奧氏體占40%～60%。具有極其優(yōu)異的抗腐蝕性能。最典型的有18-5型、22-5型、25-5等

三、不銹鋼及耐熱鋼的特性

（一）不銹鋼的耐蝕性能

不銹鋼的耐蝕性能的產(chǎn)生基于表面的鈍化作用，在不同條件下可產(chǎn)生如下不同的腐蝕形式：

1、均勻腐蝕

2、點(diǎn)蝕

3、縫隙腐蝕

4、晶間腐蝕

在晶粒邊界發(fā)生的有選擇性的腐蝕現(xiàn)象。晶間腐蝕與晶界貧“鉻”現(xiàn)象有關(guān)。對(duì)于18-8鋼，固溶處理后再經(jīng)450～850℃加熱（敏化加熱），Cr23C6或（FeCr)23C6（常寫成M23C6）會(huì)沿晶界沉淀出，以至使晶界邊界層的固溶含Cr量低于12%，即出現(xiàn)所謂的貧鉻，在腐蝕介質(zhì)中將會(huì)發(fā)生腐蝕。對(duì)于鐵素體鋼，由于碳在鐵素體中擴(kuò)散速度快，故快冷時(shí)就易析出M23C6，再次加熱時(shí)就倒易使碳化物溶解，消除貧鉻層。若鋼中含碳量低于其溶解度，C≤0.015%～0.03%(超低碳),就不至于有Cr23C6析出,因而不會(huì)產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象.如鋼中含有能形成穩(wěn)定碳化物的元素Nb或Ti,并經(jīng)穩(wěn)定化處理(加熱850℃×2h空冷),使之優(yōu)先形成Nb或TiC,則不會(huì)再成Cr23C6,也不會(huì)產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象.其它雜質(zhì)的晶界偏析也易造成晶界（間）腐蝕.4。應(yīng)力腐蝕（SCC)

（二）耐熱鋼的高溫性能

1、抗氧化性

2、熱強(qiáng)性

3、高溫脆化

※奧氏體鋼

一、奧氏體鋼焊接性

（一）接頭耐蝕性

1、晶間腐蝕有代表性的18-8鋼焊接接頭，有三個(gè)部位出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象，包括焊縫區(qū)腐蝕、敏化區(qū)腐蝕、熔合區(qū)腐蝕。（1）焊縫區(qū)晶間腐蝕 防止焊縫區(qū)晶間腐蝕，采取措施有：①通過焊接材料，使焊縫金屬或者成為超低碳情況，或含有足夠的穩(wěn)定化元素Nb，一般希望Nb≥8%或Nb≈1%； ②調(diào)整焊縫成分以獲得一定的鐵素體(δ)相。焊縫中δ相的作用：一是可以打亂單一γ相柱狀晶的方向性，不致形成連續(xù)貧鉻層；二是δ相富Cr，有良好的供Cr條件，可減少γ晶粒形成貧鉻層。常希望焊縫中存在4%～12%的δ相。（2）HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕①HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕，指焊接熱影響區(qū)中加熱峰值溫度處于敏化加熱區(qū)間的部位所發(fā)生的晶間腐蝕② 只有普通18-8鋼才會(huì)有敏化區(qū)存在，含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳的18-8鋼，不易有敏化區(qū)出現(xiàn)。防止18-8鋼敏化區(qū)腐蝕，在焊接工藝上應(yīng)采取快速過程，以減少處于敏化加熱去區(qū)間。（3）熔合區(qū)刀口腐蝕

在熔合區(qū)產(chǎn)生的晶間腐蝕，有如刀削切口形式，故稱為“刀口腐蝕”。刀口腐蝕只發(fā)生在含Nb或含Ti的18-8Nb或18-8Ti鋼的熔合區(qū)。其實(shí)質(zhì)是因M23C6沉淀而形成貧鉻層。18-8Ti在焊接時(shí)熔合區(qū)高溫過熱，大部分TiC溶解，冷卻時(shí)，碳在晶界附近成為過飽和狀態(tài)，再經(jīng)過450～850℃中溫加熱，在晶界將發(fā)生M23C6沉淀而形成晶界貧鉻。越靠近熔合線，貧鉻越嚴(yán)重，因此形成“刀口腐蝕”。

2、應(yīng)力腐蝕開裂SCC:

3、點(diǎn)蝕不銹鋼的點(diǎn)蝕較難控制

二、奧氏體鋼焊接接頭熱裂紋

奧氏體鋼焊接時(shí)，在焊縫及近縫區(qū)都有可能產(chǎn)生熱裂紋。最常見的是凝固裂紋，在近縫區(qū)的熱裂紋是液化裂紋。

奧氏體鋼焊接熱裂紋的基本原因

1、奧氏體鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小和線脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻條件下，接頭在冷卻過程中可形成較大的拉應(yīng)力。

2、奧氏體鋼易于聯(lián)生結(jié)晶形成方向性強(qiáng)的柱狀晶的焊縫組織，有利于有害雜質(zhì)偏析，而促使形成晶間液膜。

3、奧氏體鋼及焊縫的合金組成復(fù)雜，不僅S、P、Sn、Sb之類會(huì)形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限（如Si、Nb），也可能形成易溶共晶。

（二）熱裂紋的防止措施

1．凝固模式

凝固裂紋最易產(chǎn)生于單相奧氏體（γ）組織焊縫中，如果為γ+δ雙相組織，則不易產(chǎn)生凝固裂紋。凝固裂紋與凝固模式有直接關(guān)系。凝固模式首先指以何種初生相（γ或δ）開始結(jié)晶進(jìn)行凝固過程，其次是指以何種相完成凝固過程。影響熱裂傾向的關(guān)鍵是決定凝固模式的Creq/Nieq比值。18-8系列的奧氏體鋼，因Creq/Nieq處于1.5～2.0之間,一般不會(huì)輕易產(chǎn)生熱裂紋;而25-20系列奧氏體鋼,因Creq/Nieq＜1.5含鎳量越高,其比值越小，以具有明顯的熱裂傾向。

2.化學(xué)成分

碳化物和硼化物可以同δ相一樣使γ晶粒細(xì)化，而減小雜質(zhì)的偏聚。提高含硼量，易溶共晶數(shù)量增多，反而細(xì)化了一次結(jié)晶組織而產(chǎn)生愈合作用，可降低熱裂傾向。調(diào)整化學(xué)成分是控制熱裂紋的重要手段。在單相奧氏體鋼中，可以用Mn進(jìn)行合金化。

3.焊接工藝的影響

為避免焊縫組織粗大和過熱區(qū)晶粒粗化，以至增大偏析程度，應(yīng)盡量采用小的焊接線能量，而且不預(yù)熱，并降低層間溫度?！喆穑簽槭裁磰W氏體鋼關(guān)注Cr Ni含量？ 因?yàn)镃r Ni得含量對(duì)奧氏體鋼焊接接頭的耐蝕性，熱裂紋及焊縫的脆化都有重要的影響。從接頭耐蝕性的角度看：（1）“貧Cr ”是奧氏體焊接接頭產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因。（2）在氯化物介質(zhì)中，提高Ni可以提高抗應(yīng)力腐蝕開裂性能。（3）采用較母材更高Cr ,Mo含量的超合金化焊接材料；提高Ni含量都有利于減少微觀偏析，提高奧氏體鋼焊接接頭抗點(diǎn)蝕性能。從接頭的熱裂紋角度看：鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量之比Creq/Nieq，是影響熱裂紋傾向的關(guān)鍵，比值大于1.5不易產(chǎn)生熱烈，小雨1.5熱裂傾向比較大，所以提高Ni當(dāng)量熱裂紋傾向增大，而提高Cr當(dāng)量對(duì)熱裂紋傾向不發(fā)生明顯影響。從焊縫的脆化角度看：(1)為了滿足低溫韌性的要求，Cr是鐵素體化元素之一。(2)在穩(wěn)定的奧氏體鋼焊縫中，可提高奧氏體化元素Cr Ni，克服σ相脆化: ※部分概念：

1．鉻當(dāng)量：在不銹鋼成分與組織間關(guān)系的圖中各形成鐵素體的元素，按其作用的程度折算成Cr元素（以Cr的作用系數(shù)為1）的總和，即稱為Cr當(dāng)量。2．鎳當(dāng)量：不銹鋼成分與組織間關(guān)系的圖中各形成奧氏體的元素按其作用的程度，折算成Ni元素（以Ni的作用系數(shù)為1）的總和，即稱為Ni當(dāng)量。3.4750 C脆化: 高鉻鐵素體不銹鋼在400~540度范圍內(nèi)長期加熱會(huì)出現(xiàn)這種脆性，由于其最敏感的溫度在475度附近，故稱475度脆性，此時(shí)鋼的強(qiáng)度、硬度增加，而塑性、韌性明顯下降。4.凝固模式： 凝固模式首先指以何種初生相（γ或δ）開始結(jié)晶進(jìn)行凝固過程，其次是指以何種相完成凝固過程。四種凝固模式：以δ相完成凝固過程，凝固模式以F表示；初生相為δ，然后依次發(fā)生包晶反應(yīng)和共晶反應(yīng)，凝固模式以FA表示；初生相為γ，然后依次發(fā)生包晶反應(yīng)和共晶反應(yīng)，凝固模式以AF表示；初生相為γ，直到凝固結(jié)束不再發(fā)生變化，用A表示凝固模式。5.應(yīng)力腐蝕裂紋：在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下，在低于材料屈服點(diǎn)和微弱的腐蝕介質(zhì)中發(fā)生的開裂形式6.σ相脆化: σ相是一種脆硬而無磁性的金屬間化合物相，具有變成分和復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。25-20鋼焊縫在800～875℃加熱時(shí)，γ向σ轉(zhuǎn)變非常激烈。在穩(wěn)定的奧氏體鋼焊縫中，可提高奧氏體化元素鎳和氮，克服σ脆化。7．熱強(qiáng)性：指在高溫下長時(shí)工作時(shí)對(duì)斷裂的抗力（持久強(qiáng)度），或在高溫下長時(shí)工作時(shí)抗塑性變形的能力（蠕變抗力）

鐵素體不銹鋼 馬氏體不銹鋼