1、金屬熔焊性能復(fù)習(xí)資料一、 名詞解釋1.金屬焊接性-金屬焊接性就是金屬是否能適應(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。含義：一是金屬在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接頭在一定的使用條件下可靠運(yùn)行的能力。2.焊接熱影響區(qū)（HAZ）-是焊接接頭的重要組成部分，是焊縫兩側(cè)未經(jīng)熔化但組織和性能發(fā)生變化的區(qū)域。3.焊接熱循環(huán)-在焊接過程中沿焊件移動(dòng)時(shí)，焊件上某點(diǎn)溫度由低而高，達(dá)到最大值，又由高而低的變化。4.粗晶脆化 是指焊接熱影響區(qū)因晶粒粗大而發(fā)生韌性降低的現(xiàn)象。5.組織脆化-是指焊接熱影響區(qū)因形成脆硬組織而引起的韌性降低的現(xiàn)象。具體包括片狀馬氏體脆化和M-A組元脆化。6.時(shí)效

2、脆化-是指焊接熱影響區(qū)在Ac1以下的一定溫度范圍內(nèi)經(jīng)一定時(shí)間的時(shí)效后，因出現(xiàn)碳、氮原子的集聚或析出碳、氮的化合物沉淀相而發(fā)生的催化現(xiàn)象。具體包括熱應(yīng)變時(shí)效脆化和相析出實(shí)現(xiàn)脆化。7.碳當(dāng)量- -將鋼鐵中各種合金元素折算成碳的含量。碳素鋼中決定強(qiáng)度和可焊性的因素主要是含碳量。合金鋼(主要是低合金鋼)除碳以外各種合金元素對(duì)鋼材的強(qiáng)度與可焊性也起著重要作用。為便于表達(dá)這些材料的強(qiáng)度性能和焊接性能便通過大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)單地以碳當(dāng)量來表示。8.合金結(jié)構(gòu)鋼 -在碳素鋼基礎(chǔ)上加入一定的合金元素來達(dá)到所需要求的鋼種稱為合金結(jié)構(gòu)鋼。包括：強(qiáng)度用鋼（熱扎正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼、中碳調(diào)質(zhì)鋼）和專用鋼。9.熱軋鋼 -把

3、鋼錠加熱到1300左右，經(jīng)熱軋成板材，然后空冷后即成熱軋鋼。10.正火鋼-鋼板軋制和冷卻后，在加熱到900附近，然后在大氣中冷卻稱為正火鋼。11.調(diào)質(zhì)鋼-經(jīng)軋制成形的鋼材在900附近加熱后放入淬火設(shè)備中水淬，然后再600左右回火處理，即成為調(diào)質(zhì)鋼（QT）。12.低溫鋼 -適于在-196-10溫度范圍內(nèi)使用的合金鋼。13.耐熱鋼 -高溫條件下具有抗氧化性和足夠的高溫強(qiáng)度及良好耐熱性能的鋼。14.不銹鋼-主要加入元素鉻含量處于鈍化狀態(tài)、又具有不銹特性的剛。15.回火脆性-Cr-Mo鋼及其焊接接頭在350 500溫度區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間保持過程中發(fā)生劇烈脆變現(xiàn)象稱為回火脆性。16.晶間腐蝕- 奧氏體不銹鋼在4

4、50850加熱時(shí)，由于沿晶界沉淀出鉻的碳化物，致使晶粒周邊形成貧Cr區(qū)，在腐蝕介質(zhì)中即可沿晶粒邊界發(fā)生所謂晶間腐蝕。17.475脆性-鉻含量大于15%的鐵素體鋼、鐵素體含量較高（不小于15%）的奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼，在400500較長(zhǎng)時(shí)間保溫會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈脆性化，并使鋼的強(qiáng)度、硬度顯著提高，因?yàn)槭窃?75附近最易出現(xiàn)，所以叫475脆性。18.相脆化-鐵素體不銹鋼或含有鐵素體的不銹鋼，在600850范圍內(nèi)加熱或停留時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的脆化，也就是相的析出脆化。19.刀狀腐蝕 -在含有穩(wěn)定元素的奧氏體不銹鋼中（如1Cr18Ni9Ti，Cr18Ni12Mo3Ti等），焊接熱影響區(qū)的過熱區(qū)在腐蝕介質(zhì)作用

5、下，發(fā)生沿熔合線走向的深溝狀似刀痕的腐蝕，稱為刀狀腐蝕。刀狀腐蝕的性質(zhì)是晶間腐蝕。20.應(yīng)力腐蝕- 應(yīng)力腐蝕是材料、機(jī)械零件或構(gòu)件在靜應(yīng)力(主要是拉伸應(yīng)力)和腐蝕介質(zhì)的共同作用下產(chǎn)生的失效現(xiàn)象。二、填空1.常用直接工藝焊接性試驗(yàn)方法有斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)方法、焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)方法、插銷試驗(yàn)方法等。斜Y形坡口若裂紋率不超過20，在實(shí)際結(jié)構(gòu)焊接時(shí)就不致發(fā)生裂紋。2. 斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)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)裂紋的敏感性。插銷試驗(yàn)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 3.研究焊接熱循環(huán)主要考慮的四個(gè)參數(shù)為加熱速度、加熱的最高溫度、自相變溫度以上的

6、停留時(shí)間、冷卻速度（或卻去時(shí)間）。4.不易淬火鋼包括常用的低碳鋼和某些低合金鋼。冷軋態(tài)母材熱影響區(qū)主要由過熱區(qū)、完全重結(jié)晶區(qū)、不完全重結(jié)晶區(qū)及再結(jié)晶區(qū)組成。當(dāng)母材為熱軋態(tài)時(shí)，熱影響區(qū)中沒有再結(jié)晶區(qū)。5.易淬火鋼包括低碳鋼調(diào)質(zhì)鋼、中碳鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼，其焊接熱影響區(qū)的組織與母材焊接前的熱處理狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)母材為調(diào)質(zhì)狀態(tài)時(shí)，熱影響區(qū)由完全淬火區(qū)、不完全淬火區(qū)和回火區(qū)組成；當(dāng)母材為退火或正火狀態(tài)時(shí)，熱影響區(qū)由完全淬火區(qū)和不完全淬火區(qū)組成。6.碳素鋼的焊接性主要取決于碳含量的高低，隨著碳含量的增加，焊接性逐漸變差。7.低碳鋼焊接時(shí)的問題是冷裂紋，熱裂紋，層狀撕裂和焊接熱影響區(qū)的變化，室溫組織是鐵素體+少量

7、的珠光體；中碳鋼焊接時(shí)的主要問題是熱裂紋、冷裂紋、氣孔和脆斷，室溫組織是鐵素體+少量的珠光體。8.中碳鋼的預(yù)熱溫度取決于碳當(dāng)量、母材厚度、結(jié)構(gòu)剛性、焊條類型和工藝方法。通常35、45鋼預(yù)熱溫度可為150250。剛性很大時(shí)，可將預(yù)熱溫度提高到250400。9. 耐熱鋼按正火狀態(tài)組織不同，常用耐熱鋼分為鐵素體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼。按照國(guó)際慣例，耐熱鋼分為奧氏體耐熱鋼和鐵素體耐熱鋼兩類，其中鐵素體耐熱鋼包括統(tǒng)稱的珠光體耐熱鋼和馬氏體耐熱鋼。 主加元素是Cr和Ni。耐熱鋼的脆化形式是淬火脆化,回火脆化,時(shí)效脆化,二次淬火脆化或高Cr鐵素體鋼的晶粒長(zhǎng)大脆化,及鉻鎳奧氏體鋼沿晶界析出碳化物脆化。10.不銹

8、鋼按組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為：鐵素體鋼、奧氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體-鐵素體雙相鋼和沉淀硬化型鋼或時(shí)效硬化型五大類11.焊接珠光體耐熱鋼一般都需要預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般為150300；焊后一般要求采取保溫措施。12不銹鋼的焊接性主要問題有：晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、熱裂紋、焊接接頭的脆化。13. 特殊性能的低合金鋼分為,低溫鋼,耐候鋼，低合金耐蝕鋼三類14. 不銹鋼在熱加工或長(zhǎng)期高溫環(huán)境工作中，可能產(chǎn)生脆化現(xiàn)象。除了如Crl3鋼在550附近的回火脆性、高鉻鐵素體不銹鋼的晶粒長(zhǎng)大脆化以及奧氏體不銹鋼沿晶界析出碳化物所造成的脆化之外，值得注意的還有所謂475脆性及相脆化。15. 點(diǎn)蝕出現(xiàn)在鐵素體與奧氏體不銹鋼的焊接中

9、。16.目前焊接鋁合金的主要方法有：氣焊、鎢極氬弧焊（鎢極脈沖氬弧焊）、熔化極氬弧焊。三、判斷題1.金屬材料的焊接性與使用的焊接方法無關(guān)。()2.當(dāng)兩種金屬的線膨脹系數(shù)相差很大時(shí),在焊接過程中會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。()3.對(duì)低碳調(diào)質(zhì)鋼預(yù)熱的目的，主要是為了防止冷裂紋，對(duì)改善熱影響區(qū)的性能作用并不大。（）4.焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼時(shí)，應(yīng)采用的預(yù)熱溫度必須大于300，通過馬氏體的自回火作用來提高抗裂性能。（）5.奧氏體不銹鋼無磁性，經(jīng)淬火能硬化，是不銹鋼中應(yīng)用最廣泛的鋼種。（）6.焊接奧氏體不銹鋼時(shí)，為防止合金元素的不必要燒損，應(yīng)盡量用長(zhǎng)弧焊接，并且要均勻擺動(dòng)前進(jìn)為好。（）7.銅與銅合金在常溫時(shí)不易氧化,故

10、焊接時(shí)不存在銅的氧化問題。 ()8.CO2氣體保護(hù)焊由于氧化性太強(qiáng),所以不能用來焊接鈦和鈦合金。 ()9.采用鎳基鑄鐵型焊條不但避免焊縫產(chǎn)生白鑄鐵組織，而且可以避免裂紋。（）10.由于球墨鑄鐵中的球化劑有促進(jìn)石墨化的作用，因此球墨鑄鐵的白鑄鐵組織傾向比灰鑄鐵小。（）11.馬氏體不銹鋼導(dǎo)熱性差、易過熱，在熱影響區(qū)易產(chǎn)生粗大的組織。（）12.異種金屬焊接時(shí)，原則上希望熔合比越小越好，所以一般開較小的坡口。（）三、問答題1.簡(jiǎn)述焊接性的影響因素？影響焊接性的四大因素是材料、設(shè)計(jì)、工藝及服役環(huán)境。材料因素包括母材本身和和使用的焊接材料。焊接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)影響應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)焊接接頭產(chǎn)生影響。同一種材料采

11、用不同的焊接方法和工藝措施會(huì)表現(xiàn)出明顯的焊接接頭組織性能差異。服役條件不同，如溫度，腐蝕介質(zhì)等，使得焊接接頭性能不易保證。2.低合金鋼焊接中焊縫熱裂紋的產(chǎn)生原因，分析低碳高M(jìn)n熱軋鋼的熱裂傾向。原因：S與Fe生成FeS，而FeS又與Fe形成低熔點(diǎn)共晶FeS+Fe。（3）從鋼的成分來看，這類鋼含碳量一般較低，含錳量較高，Mn/S比都能達(dá)到要求具有較好的抗熱裂性。Mn的加入使Mn+S生成高熔點(diǎn)的MnS。（3）FeS+Mn=(MnS)+FeMnS不溶于鋼液，大部分進(jìn)入熔渣，少部分留在焊縫中形成夾雜，但MnS熔點(diǎn)高（1610）夾雜物以彌散狀分布，危害較小。（1）3.中碳鋼調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)，應(yīng)采用什么工藝？

12、中碳鋼焊接時(shí)，采用如下焊接工藝：（1）焊接方法中碳鋼焊接時(shí)，焊條電弧焊是最恰當(dāng)?shù)暮附臃椒ǎ捎孟鄳?yīng)強(qiáng)度等級(jí)的堿性焊條。在焊前不能預(yù)熱的條件下，可以采用不銹鋼焊條。（2）坡口制備中碳鋼焊接時(shí)，為了限制焊縫中的含碳量，減少熔合比，一般采用U形或V形坡口，并將坡口兩側(cè)的油污和鐵銹等清除干凈。（3）預(yù)熱大多數(shù)情況下，中碳鋼焊接需要預(yù)熱和控制層間溫度，預(yù)熱溫度取決于碳當(dāng)量、母材厚度、結(jié)構(gòu)剛性、焊條類型和工藝方法。（4）焊接電源一般選用直流弧焊電源的反極性，這樣可以使熔深減少，起到降低裂紋傾向和氣孔的敏感性的作用。（5）焊后熱處理焊后盡量立即進(jìn)行600800消除應(yīng)力熱處理。4.奧氏體不銹鋼焊接工藝有哪些？

13、焊接工藝：1）采用小規(guī)范可防止晶間腐蝕、熱裂紋及變形等。2）為保證電弧穩(wěn)定燃燒，焊條電弧焊最好采用直流反接法；鎢極氬弧焊一般采用直流正接，以防因電極過熱而造成焊縫中滲鎢現(xiàn)象。3）短弧焊、收弧要慢，填滿弧坑。4）與腐蝕介質(zhì)接觸面最后焊接。5）多層焊要控制層間溫度（60)。6）焊后可采取強(qiáng)制冷卻。7）焊后變形只能用冷加工矯正。1. 奧氏體不銹鋼（18-8）與鐵素體不銹鋼如Cr25產(chǎn)生晶間腐蝕現(xiàn)象有何不同？機(jī)理是什么，如何防治？答：（1）現(xiàn)象不同：1.出現(xiàn)位置不同，鐵素體在緊靠焊縫的高溫區(qū)，奧氏體在熱循環(huán)峰值溫度600-1000的熱影響區(qū)也可發(fā)生在焊縫金屬上。2.奧氏體中在多層多道焊中常出現(xiàn)，鐵素體

14、無此特性。3.鐵素體在700-800進(jìn)行短時(shí)間保溫退火處理可恢復(fù)耐蝕性，奧氏體無次特性。 4鐵素體在加熱到950以上溫度區(qū)域冷卻時(shí)會(huì)發(fā)生傾向，而奧氏體敏化溫度為450-850且需長(zhǎng)時(shí)加熱。（2）機(jī)理：分析它的機(jī)理機(jī)理相同都是貧鉻理論，由于金屬晶粒內(nèi)部過飽和的固溶體碳原子會(huì)逐步向晶粒邊界擴(kuò)散與晶粒邊界的鉻原子結(jié)合而成碳化物并沿晶界沉淀析出由于鉻原子的擴(kuò)散速度比碳原子慢得多來不及補(bǔ)充形成的碳化物所消耗的鉻，導(dǎo)致晶粒邊緣貧鉻降低 了耐腐蝕能力（3）防止措施1) 鐵素體：焊后熱處理在700-900短時(shí)間保溫。2) 奧氏體：工藝1選用適當(dāng)?shù)暮附臃椒ú捎眯【€能量2工藝參數(shù)的制定原理以熔池停留時(shí)間最短為宗旨

15、。3采用窄焊縫，多層多道焊，不許擺動(dòng)操作。4進(jìn)行穩(wěn)定化處理或固溶處理。冶金1.使焊縫金屬具有奧氏體-鐵素體雙相組織其中鐵素體體積分?jǐn)?shù)為5-12% 。 2.在焊縫中加入比鉻跟容易與碳結(jié)合的穩(wěn)定元素。3.降低焊縫金屬的含碳量。2. 分析18-8Ti或18-8Nb產(chǎn)生刀狀腐蝕的原因及其防治措施。（1） 原因：固溶之后加上敏化,其敏化機(jī)理是晶界析出碳化物,緊靠熔合線的金屬加熱到1000以上時(shí),原先析出的碳化鈦開始分解,碳和鈦都向奧氏體中溶解,變成固溶態(tài),如果達(dá)到1300以上,如果時(shí)間允許,碳化鈦幾乎可以完全溶解,于是金屬就變成了固溶處理,如果該處正好是下一道焊縫熱影響的800-1000區(qū)帶,冷卻過程中

16、肯定要經(jīng)過450-800的敏化溫度,產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向。單道焊縫的結(jié)構(gòu)經(jīng)過敏化溫度的受熱,同樣要在熱影響區(qū)的過熱段出現(xiàn)晶間腐蝕的傾向,由于前次焊縫的過熱區(qū)段很窄,再次受熱而敏化區(qū)也就很窄放在腐蝕介質(zhì)作用下形成刀狀腐蝕。（2） 防止措施：1.采用低碳的18-8型不銹鋼材和相應(yīng)的低碳型不銹鋼焊接材料2.采用合理的焊接參數(shù)和工藝。3、 不銹鋼在焊接時(shí)接頭產(chǎn)生刀狀腐蝕的原因。刀狀腐蝕是發(fā)生在焊縫的熔合線輪廓外側(cè)很窄的范圍內(nèi)，像刃狀深入發(fā)展的腐蝕刀狀腐蝕在焊縫的焊趾?jiǎn)⒘?沿著焊縫熔合線向板厚度方向深入，并慢慢地向母材金屬和焊縫金屬發(fā)展。刀狀腐蝕將成為制約焊接結(jié)構(gòu)使用壽命的薄弱環(huán)節(jié)。刀狀腐蝕的機(jī)理是固溶之

17、后加上敏化，其敏化機(jī)理仍然是晶界析出碳化物。4、 相析出脆化的原因是什么，如何防止？答：原因：一些鎳含量不是很高的奧氏體不銹鋼，為提高焊縫的抗熱裂紋性而設(shè)計(jì)的體積分?jǐn)?shù)為3-5%或更高的鐵素體組織的焊縫，在650-850高溫持續(xù)服役的過程中會(huì)發(fā)生六相脆變。與焊縫金屬的化學(xué)成份，組織，加熱溫度保溫時(shí)間等有關(guān)。防治：1選擇焊接材料時(shí)不能只考慮防止熱裂紋而選用使焊縫出現(xiàn)多量鐵素體的組織 2嚴(yán)格限制加速相形成的元素(硅、鈮等)3適當(dāng)降低鉻含量提高鎳含量4選用熱輸入小的焊接方法5避免焊件在650-850進(jìn)行焊后熱處理，減少在此溫度停留時(shí)間。5. 分析鈦及鈦合金焊接時(shí)氣體污染引起的接頭脆化的原因？怎么防止？答：原因：鈦在高溫下，尤其是在熔融狀態(tài)下對(duì)氣體(O2,N2,H2)有很大的活潑性，這些氣體被吸收后直接引起焊接接頭脆化，氧和氮原子以固溶方式溶解于鈦中，使得鈦發(fā)生晶格畸變，強(qiáng)化硬度增加，塑形，韌性降低，隨焊縫的氫含量增加顯著降低，而焊縫氫含量對(duì)焊縫的強(qiáng)度提高及韌性降低作用不明顯。防止措施：1.表面油污清理2.表面打磨去除氧化膜3.用惰性氣體作為保護(hù)氣體4.對(duì)溫度超過400的焊縫和熱影響區(qū)要加以妥善保護(hù)5.限制基本金屬及焊絲中的氧含量，選用含氫低的焊接材料。6、 鋁鎂焊接時(shí)產(chǎn)生的氣孔是什么，防治措施。（1）鋁在焊接