焊接性及其试验评定

1.焊接：通过加热或加压，加或不加填充材料，使两个物体进行原子间的结合形成不可分割的整体的工艺过程。

2.焊接性：指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。

3. 影响焊接性的四大因素是：材料，设计，工艺及服役环境。

4.评定焊接性的原则主要包括：①评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理焊接工艺提供依据；②评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求；设计新的焊接试验方法就符合下述原则：可比性，针对性，再现性和经济性。

5.碳当量：把钢中合金元素的含量按相当于若干碳含量折算并叠加起来，作为粗略评定钢材冷裂纹倾向的参数指标。

6. 斜Y型坡口对接裂纹试验：目的是主要用于鉴定低合金高强钢第一层焊缝和HAZ形成冷裂纹倾向，也可用于拟定焊接工艺。

1）试件制备，被焊钢材板厚δ=9-38mm。对接接头坡口用机械方法加工，试板两端各在60mm范围内施焊拘束焊缝，采用双面焊。注意防止角变形和未焊透。保证中间待焊试样焊缝处有2mm间隙。

2）试验条件：试验焊缝选用的焊条就与母材相匹配，所用焊条应严格烘干，焊条直径4mm，焊接电流（170±10）A，焊接电压（24±2）V，焊接速度（150±10）mm/min。试验焊缝可在各种不同温度下施焊，试验焊缝只焊一道，不填满坡口。焊后静置和自然冷却24h后截取试样和进行裂纹检测。

3）检测与裂纹条率计算。用肉眼或手持5-10倍放大镜来检测焊缝和热影响区的表面和断面是否有裂纹。一般认为低合金钢“小铁研”试验表面裂纹率小于20%时，一般不产生裂纹。

7.插销试验：目的，主要评定钢材的氢致延迟裂纹倾向，附加其他设备，也可以测定再热裂纹敏感性和层状敏感性。

1）试件制备，将被焊钢材加工或圆柱的插销试棒，沿轧制方向取样并注明插销在厚度方向的位置。试棒上端附近有环形或螺形缺口。将插销试棒插入底板相应的孔中，使带缺口一端与底板表面平齐。对于环形缺口的插销试棒，缺口与端面的距离a应使焊道熔深与缺口根部所截平面相切或相交，但缺口根部圆周被熔透的部分不得超过20%。对于低合金钢，a值在焊接热输入为E=15KJ/cm时为2mm。

2）试验过程，按选定的焊接方法和严格控制的工艺参数，在底板上熔一层堆焊焊道，焊道中心线通过试样的中心，其熔深应使缺口尖端位于热影响区的粗晶区，焊道长度L约100-150mm。施焊时应测定800-500℃的冷却时值t8/5值，不预热焊接时，焊后冷却至100-150℃时加载；焊前预热时，应在高于预热温度50-70℃时加载。载荷应在1min之内且在冷却至100℃或高于预热温度50-70℃之前施加完毕。如有后热，应在后热之前加载。当试棒加载时，插销可能在载荷持续时间内发生断裂，记下承载时间。

合金结构钢的焊接性

1. 高强钢：屈服强度σs≥295MPa的强度用钢均可称为高强钢。

2.Mn的固溶强化作用很显著，ωMn≤1.7%时，可提高韧性，降低脆性转变温度，Si会降低塑性，韧性，Ni既固溶强化又同时提高韧性且大幅度降低脆性转变温度的元素，常用于低温钢。

3.热轧钢（正火钢）：屈服强度为295-490MPa的低合金高强钢，一般是在热轧或正火状态下供货使用。

4.高强钢焊接接头的设计原则：高强钢以其强度作为选用依据，因而焊接接头的原则为：焊接接头的强度等于母材的强度（等强原则），分析：①焊接接头强度大于母材强度，塑韧性降低，②等于时寿命相当③小于时，接头强度不足。

5.热轧及正火钢的焊接性：热轧钢含有少量的合金元素一般情况下冷裂纹倾向不大，正火钢由于含合金元素较多，淬硬倾向有所增加，随着正火钢碳当量及板厚的增加，淬硬性及冷裂纹倾向随之增大。影响因素：⑴碳当量⑵淬硬倾向：热轧钢的淬硬倾向及正火钢的淬硬倾向⑶热影响区最高硬度，热影响区最高硬度是评定钢材淬硬倾向和冷裂纹感性的一个简便的方法。

6.SR裂纹（消除应力裂纹，再热裂纹）：含Mo正火钢厚壁压力容器之类的焊接结构，进行焊后消除应力热处理或焊后再次高温加热的过程中，可能出现另一种形式的裂纹。

7. 韧性是表征金属对脆性裂纹产生和扩展难易程度的性能。

8.低合金钢选择焊接材料时必须考虑两个方面的问题：①不能有裂纹等焊接缺陷②能满足使用性能要求。热轧钢及正火钢焊接一般是根据其强度级别选择焊接材料，其选用要点如下：①选择与母材力学性能匹配的相应级别的焊接材料②同时考虑熔合比和冷却速度的影响③考虑焊后热处理对焊缝力学性能的影响。

9.确定焊后回火温度的原则：①不要超过母材原来的回火温度以免影响母材本身的性能②对于有回火的材料，要避开出现回火脆性的温度区间。

10. 调质钢：淬火+回火（高温）。

11. 高强钢焊接采用“低强匹配”能提高焊接区的抗裂性。

12. 低碳调质钢焊接时要注意两个基本问题：①要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有自回火作用，以防止冷裂纹的产生②要求在800℃-500℃之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。低碳调质钢焊接要解决的问题：①防止裂纹②在保证满足高强度要求的同时，提高焊缝金属及热影响区的韧性。

13. 对于含碳量低的低合金钢，提高冷却速度以形成低碳马氏体，对保证韧性有利。

14.中碳调质钢合金元素的加入主要起保证淬透性和提高抗回火性能的作用，而真强度性能主要还是取决于含碳量。主要特点：高的比强度和高硬度。

15.提高珠光体耐热钢的热强性有三种方式：①基体固溶强化，加入合金元素强化铁素体基体，常用的Cr,Mo,W,Nb元素能显著提高热强性②第二相沉淀强化：在铁素体为基体的耐热钢中，强化相主要是合金碳化物③晶界强化：加入微量元素能吸附于晶界，延缓合金元素沿晶界的扩散，从而强化晶界。

16. 珠光体耐热钢焊接中存在的主要问题是冷裂纹，热影响区的硬化，软化，以及焊后热处理或高温长期使用中的消除应力裂纹。

17. -10到-196℃的温度范围称为“低温”，低于-196℃时称为“超低温”。

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