第2章焊接性及其试验评定
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
焊接高温下极易氧化，需要采取较可靠的保护方 法，如采用惰性气体保护焊或真空中焊接等，有 时焊缝背面也需要保护。
3）利用合金状态图或SHCCT图分析 SHCCT反映了焊接热影响区从高温连续冷却时， 热影响区显微组织和室温硬度与冷却速度的关系
4）利用经验公式 碳当量法、焊接裂纹敏感指数法、热影响区最高 硬度法等
图2-4 碳当量（Ceq）与板厚δ的关系 Ⅰ-优良 Ⅱ-较好 Ⅲ-尚好 Ⅳ-尚可
表2-6中确定不同焊接性等级钢材的最佳焊接工艺措施
表2-6 不同焊接性等级钢材的最佳焊接工艺措施
焊接性等级 酸性焊条 碱性低氢型焊条 消除应力
Ⅰ（优良） 不需预热
不需预热
Ⅱ（较好） 预热40～100℃ -10℃以上不预热
3、焊接热裂纹敏感性指数
1） 热裂纹敏感系数（简称HCS）
C（S P Si Ni ）
HCS
25 100 103
3Mn Cr Mo V
当HCS≤4时，一般不会产生热裂纹 HCS越大的金属材料，其热裂纹敏感性越高
适用范围：一般低合金高强钢，包括低温钢和珠光 体耐热钢
2）临界应变增长率（简称CST）
焊缝熔池金属在结晶时，由于存在S、P等有害 元素（如形成低熔点的共晶物）并受到较大热应力 作用，可能在结晶末期产生热裂纹。 热裂纹敏感指数、热裂纹试验
2、焊缝及热影响区抵抗产生冷裂纹的能力
在焊接热循环作用下，焊缝及热影响区由于组 织、性能发生变化，加之受焊接应力作用以及扩散 氢的影响，可能产生冷裂纹（或延迟裂纹）
两个方面的含义： 1、材料在焊接加工中是否容易形成接头或产生缺陷 ——结合性能 2、焊接完成的接头在一定的使用条件下可靠运行 的能力——使用性能
研究焊接性的目的：查明一定的材料在指定的焊接 工艺条件下可能出现的问题，以确定焊接工艺 的合理性或材料的改进方向。
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。
图2-3 Q295钢热影响区CCT图的临界冷却曲线和临界冷却时间
Байду номын сангаас
2.3 焊接性的评定及试验方法
评定方法： 1、间接法：以化学成分、热模拟组织和性能、焊接
连续冷却转变图（CCT图）、焊接热影 响区的最高硬度、碳当量公式、裂纹敏 感指数经验公式等 2、直接试验法：各种抗裂性试验、对实际焊接结构
焊缝和接头的各种性能试验
2.1 焊接性及影响因素
2.1.1 焊接性（Weldability）概念
定义：焊接性是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。
焊接性是材料焊接加工的适应性，指材料在一定 的焊接工艺条件下（包括焊接方法、焊接材料、焊接 参数和结构形式等），获得优质焊接接头的难易程度 和该焊接接头能否在使用条件下可靠运行。
小焊接构件：用产品做试验 大型焊接构件：焊接试样
焊接性试验：
1）焊接冷裂纹试验：斜Y型坡口对接试验，插销试验、 拉伸拘束裂纹试验（TRC）、刚性拘束裂纹试验等 2）焊接热裂纹试验：可调拘束裂纹试验，压板对接 （FISCO）焊接裂纹试验等 3）消除应力裂纹试验：斜Y型坡口消除应力裂纹试验， H型拘束试验、插销式消除应力裂纹试验法等
+ Mo/4+V/14 (%)
美国焊接学会（AWS）推荐 Ceq(AWS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5
+Mo/4+Cu/13+P/2 (%)
调质低合金高强度钢 σ b= 500～1000MPa
化学成分wc≤0.20%、wsi≤0.55%、 wMn≤1.5%、wCu≤0.5%、wNi≤2.5%、 wCr≤1.25%、wMo≤0.7%、wV≤0.1%、 wB≤0.006%
1、工艺焊接性和使用焊接性
1）工艺焊接性就是一定的材料在给定的焊接工艺条件 下对形成焊接缺陷的敏感性，涉及焊接制造工艺过 程中的焊接缺陷问题，如裂纹、气孔、断裂等。
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）使用焊接性指一定材料在规定的焊接工艺条件下 所形成的焊接接头适应使用要求的能力，涉及焊 接接头的使用可靠性问题。 必须联系工艺条件和使用性能来分析焊接性
低温钢
低温缺口韧性、冷裂纹
2.2.2 评定焊接性的原则
1、评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理 的焊接工艺提供依据
试验：抗裂性试验（热裂纹试验、冷裂纹试验、 消除应力裂纹试验、层状撕裂试验）
2、评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求
选择已有或设计新焊接性试验方法应符合下述原则：
1）可比性 焊接性试验条件应尽可能接近实际焊接时的条件
需进行一系列试验才可能较全面阐明焊接性
2.3.1 焊接性的间接评定
1、碳当量法 焊接热影响区的淬硬及冷裂纹倾向与钢种的化学
成分有密切关系，因此可以用化学成分间接地评估钢 材冷裂纹的敏感性。
碳对冷裂敏感性的影响最显著 碳当量（CE或Ceq）：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 裂倾向的参数指标
[H]－熔敷金属中的扩散氢含量 （日本JIS甘油法与我国GB/T3965-1995测氢法 等效（mL/100g）
δ－被焊金属板厚（mm） R－拘束度（MPa） [H′D]－熔敷金属中的有效扩散氢含量（mL/100g） λ－有效系数
低氢型焊条λ=0.6，[H′D]=[H] 酸性焊条λ=0.48，[H′D]=[H]/2
4）层状撕裂试验：Z向拉伸试验、Z向窗口试验等
5）应力腐蚀裂纹试验：U型弯曲试验、缺口试验等
3、理论分析和计算类方法
1）利用物理性能分析 材料的熔点、热导率、线膨胀系数、密度和热容
量等，都会对焊接热循环、熔化结晶、相变等产生影 响，从而影响焊接性。
2）利用化学性能分析 与氧亲和力强的材料（如铝、镁、钛等）在
2）针对性 针对具体的焊接结构制定试验方案，同时试验条件
还应考虑到产品的使用条件
3）再现性 焊接性试验的结果要稳定可靠，具有较好再现性
4） 经济性 消耗材料少、加工容易、试验周期短
2.2.3 焊接性评定方法分类
1、模拟类方法 方法：热模拟法、焊接热-应力模拟法等 焊接热模拟技术在测定焊接热影响区连续冷却
表2-4 常用合金结构钢碳当量公式
碳当量计算公式
适用范围
国际焊接学会（IIW）推荐 CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5
+(Cu+Ni)/15 (%)
中高强度的非调质低合金高强度钢 wc≥0.18% σ b=500～900Mpa
日本工业标准（JIS）规定 Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5
板厚δ＜20mm的钢材： 1）当CE＜0.4%时，淬硬倾向不大，焊接性良好， 焊前不需要预热； 2）CE＝0.4%-0.6%时，尤其是CE>0.5%时，钢材 易淬硬，表明焊接性已变差，焊接时需预热才 能防止裂纹，随板厚增大预热温度要相应提高
2、使用日本工业标准（JIS）的碳当量公式时： 当δ＜25mm和采用焊条电弧焊时（焊接热输入为
组织转变图（SHCCT图）和研究焊接冷裂纹倾向、 脆化倾向等方面具有十分重要的作用。
热模拟试验机： 模拟不同焊接方法和焊接工艺参数下的主要热
循环参数
利用热模拟试验机可开展下列研究工作：
1）建立模拟焊接热影响区的连续冷却组织转变图 （SHCCT）
2）研究焊接热影响区不同区段（尤其是过热区）的组 织与性能
间接计算、焊接性试验
3、焊接接头抗脆性断裂的能力 受焊接冶金反应、热循环、结晶过程的影响，
可使焊接接头的某一部分或整体发生脆化（韧性 急剧下降），尤其对在低温使用下的焊接结构影 响更大。
4、焊接接头的使用性能 力学性能、耐腐蚀性、低温钢的低温冲击韧度、 耐热钢的高温蠕变强度或持久强度、抗层状撕裂
表2-3 合金结构钢焊接性分析时应考虑的问题
17kJ/cm），对于不同强度级别的钢材规定了不产生裂 纹的碳当量界限和相应的预热措施
表2-5 钢材强度和碳当量确定预热温度
钢材强度级别 （σ b/MPa）
500
600
700
800
Ceq(JIS)（%）临界值
0.46 0.52 0.52 0.62
预热温度（℃）
不预热 75 100 150
3、使用美国焊接学会（AWS）推荐碳当量公式时： 碳当量结合焊件厚度： 图2-4中查出该钢材焊接性的优劣等级
2、冶金焊接性和热焊接性 在焊接接头区域 冶金过程：影响焊缝金属的组织和性能 热过程：影响热影响区的组织和性能。
1）冶金焊接性 ：熔焊高温下的熔池金属与气相、熔渣 等相之间发生化学冶金反应所引起的 焊接性变化
改善方法：研制新材料，发展新焊接材料、 新焊接工艺
2）热焊接性：焊接过程中要向接头区域输入很多热量， 对焊缝附近区域形成加热和冷却过程，这对靠近焊 缝的热影响区的组织性能有很大影响，从而引起热 影响区硬度、韧性、耐蚀性等的变化 改善方法：选择适当母材，正确选定焊接方法和 热输入
第2章 焊接性及其试验评定_
2.1 焊接性及影响因素_
2.1.1 焊接性概念_
2.1.2 影响焊接性的因素_
2. 2 焊接性试验的内容及评定原则_
2.2.1 焊接性试验的内容_ 2.2.2 评定焊接性的原则_ 2.2.3 焊接性评定方法分类_
2. 3 焊接性的评定及试验方法_
2.3.1 焊接性的间接评定_ 2.3.2 焊接性的直接试验方法_
CST= (－19.2C － 97.2S － 0.8Cu － 1.0Ni + 3.9Mn + 65.7Nb－618.5B + 7.0)×10-4
当CST≥6.5×10-4时，可以防止产生热裂纹 但这仅是按化学成分来考虑的
3）定量地研究冷裂纹、热裂纹、再热裂纹和层状撕裂 的形成条件及机理
4）模拟应力应变对组织转变及裂纹形成影响的规律
例：对低合金高强钢作焊接热裂纹模拟试验，采用 带缺口的试样
图2-1 焊后热处理及消除应力裂纹试验程序
a) 温度循环 b) 应变循环 c) 应力循环
2、实焊类方法
裂纹敏感性试验、焊接接头的力学性能试验、 低温脆性试验、断裂韧性试验、高温蠕变及 持久强度试验等
2.1.2 影响焊接性的因素
1、材料因素 母材、焊接材料
2、设计因素 焊接接头设计
3、工艺因素 焊接方法、工艺措施
4、服役环境 工作温度、工作介质、载荷性质
表2-1 常用金属材料焊接难易程度一览表
表2-2常用金属材料焊接中的问题
2.2 焊接性试验的内容及评定原则
2.2.1 焊接性试验的内容
1、焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力
碳钢和低合金高强钢 化学成分wc＜0.6%、 wMn＜1.6%、wNi＜3.3%、wCr＜1.0%、 wMo＜0.6%、wCu=0.5%～1%、 wP=0.05%～0.15%
① 公式中的元素符号即表示该元素的质量分数（后同）。
碳当量法只用于对钢材焊接性做初步分析
注意： 1、使用IIW推荐的碳当量公式：
Ⅲ（尚好） 预热150℃
预热40～100℃
Ⅳ（尚可） 预热150～200℃ 预热100℃
不需 任意 希望 希望
敲击焊缝 不需 任意 希望 希望
2、焊接冷裂纹敏感指数法 合金结构钢焊接时产生冷裂纹的原因除化学成分
外，还与焊缝金属组织、扩散氢含量、接头拘束度等 密切相关
冷裂纹敏感性指数：与化学成分、扩散氢和拘束度 （或板厚）相联系
可用冷裂纹敏感性指数确定防止冷裂纹所需的 焊前预热温度
表2-7 冷裂纹敏感性公式及焊前预热温度的确定
Pcm—冷裂纹敏感系数
Si Mn Cu Cr Ni Mo V
Pcm C 30
20
5B 60 15 10
上式适用的成分范围为：
WC=0.07%-0.22%; WSi≤0.60%; WMn=0.40%-1.40%; WCu≤0.50%; WNi≤1.20%; WCr≤1.20%; WMo≤0.70%; WV≤0.12%; WNb≤0.04%; WTi≤0.50%; WB≤0.005% 板厚δ＝19~50mm; 扩散氢含量[H]＝1.0~5.0mL/100g
金属材料
焊接性重点分析的内容
合 热轧及正火钢 冷裂纹、热裂纹、消除应力裂纹、层状撕裂、热影响区脆化 金 低碳调质钢 冷裂纹、根部裂纹、热裂纹、热影响区脆化、热影响区软化 结 构 中碳调质钢 热裂纹、冷裂纹、热影响区脆化、热影响区回火软化 钢 珠光体耐热钢 冷裂纹、热影响区硬化、消除应力裂纹、蠕变强度、持久强度
3）利用合金状态图或SHCCT图分析 SHCCT反映了焊接热影响区从高温连续冷却时， 热影响区显微组织和室温硬度与冷却速度的关系
4）利用经验公式 碳当量法、焊接裂纹敏感指数法、热影响区最高 硬度法等
图2-4 碳当量（Ceq）与板厚δ的关系 Ⅰ-优良 Ⅱ-较好 Ⅲ-尚好 Ⅳ-尚可
表2-6中确定不同焊接性等级钢材的最佳焊接工艺措施
表2-6 不同焊接性等级钢材的最佳焊接工艺措施
焊接性等级 酸性焊条 碱性低氢型焊条 消除应力
Ⅰ（优良） 不需预热
不需预热
Ⅱ（较好） 预热40～100℃ -10℃以上不预热
3、焊接热裂纹敏感性指数
1） 热裂纹敏感系数（简称HCS）
C（S P Si Ni ）
HCS
25 100 103
3Mn Cr Mo V
当HCS≤4时，一般不会产生热裂纹 HCS越大的金属材料，其热裂纹敏感性越高
适用范围：一般低合金高强钢，包括低温钢和珠光 体耐热钢
2）临界应变增长率（简称CST）
焊缝熔池金属在结晶时，由于存在S、P等有害 元素（如形成低熔点的共晶物）并受到较大热应力 作用，可能在结晶末期产生热裂纹。 热裂纹敏感指数、热裂纹试验
2、焊缝及热影响区抵抗产生冷裂纹的能力
在焊接热循环作用下，焊缝及热影响区由于组 织、性能发生变化，加之受焊接应力作用以及扩散 氢的影响，可能产生冷裂纹（或延迟裂纹）
两个方面的含义： 1、材料在焊接加工中是否容易形成接头或产生缺陷 ——结合性能 2、焊接完成的接头在一定的使用条件下可靠运行 的能力——使用性能
研究焊接性的目的：查明一定的材料在指定的焊接 工艺条件下可能出现的问题，以确定焊接工艺 的合理性或材料的改进方向。
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。
图2-3 Q295钢热影响区CCT图的临界冷却曲线和临界冷却时间
Байду номын сангаас
2.3 焊接性的评定及试验方法
评定方法： 1、间接法：以化学成分、热模拟组织和性能、焊接
连续冷却转变图（CCT图）、焊接热影 响区的最高硬度、碳当量公式、裂纹敏 感指数经验公式等 2、直接试验法：各种抗裂性试验、对实际焊接结构
焊缝和接头的各种性能试验
2.1 焊接性及影响因素
2.1.1 焊接性（Weldability）概念
定义：焊接性是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。
焊接性是材料焊接加工的适应性，指材料在一定 的焊接工艺条件下（包括焊接方法、焊接材料、焊接 参数和结构形式等），获得优质焊接接头的难易程度 和该焊接接头能否在使用条件下可靠运行。
小焊接构件：用产品做试验 大型焊接构件：焊接试样
焊接性试验：
1）焊接冷裂纹试验：斜Y型坡口对接试验，插销试验、 拉伸拘束裂纹试验（TRC）、刚性拘束裂纹试验等 2）焊接热裂纹试验：可调拘束裂纹试验，压板对接 （FISCO）焊接裂纹试验等 3）消除应力裂纹试验：斜Y型坡口消除应力裂纹试验， H型拘束试验、插销式消除应力裂纹试验法等
+ Mo/4+V/14 (%)
美国焊接学会（AWS）推荐 Ceq(AWS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5
+Mo/4+Cu/13+P/2 (%)
调质低合金高强度钢 σ b= 500～1000MPa
化学成分wc≤0.20%、wsi≤0.55%、 wMn≤1.5%、wCu≤0.5%、wNi≤2.5%、 wCr≤1.25%、wMo≤0.7%、wV≤0.1%、 wB≤0.006%
1、工艺焊接性和使用焊接性
1）工艺焊接性就是一定的材料在给定的焊接工艺条件 下对形成焊接缺陷的敏感性，涉及焊接制造工艺过 程中的焊接缺陷问题，如裂纹、气孔、断裂等。
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）使用焊接性指一定材料在规定的焊接工艺条件下 所形成的焊接接头适应使用要求的能力，涉及焊 接接头的使用可靠性问题。 必须联系工艺条件和使用性能来分析焊接性
低温钢
低温缺口韧性、冷裂纹
2.2.2 评定焊接性的原则
1、评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理 的焊接工艺提供依据
试验：抗裂性试验（热裂纹试验、冷裂纹试验、 消除应力裂纹试验、层状撕裂试验）
2、评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求
选择已有或设计新焊接性试验方法应符合下述原则：
1）可比性 焊接性试验条件应尽可能接近实际焊接时的条件
需进行一系列试验才可能较全面阐明焊接性
2.3.1 焊接性的间接评定
1、碳当量法 焊接热影响区的淬硬及冷裂纹倾向与钢种的化学
成分有密切关系，因此可以用化学成分间接地评估钢 材冷裂纹的敏感性。
碳对冷裂敏感性的影响最显著 碳当量（CE或Ceq）：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 裂倾向的参数指标
[H]－熔敷金属中的扩散氢含量 （日本JIS甘油法与我国GB/T3965-1995测氢法 等效（mL/100g）
δ－被焊金属板厚（mm） R－拘束度（MPa） [H′D]－熔敷金属中的有效扩散氢含量（mL/100g） λ－有效系数
低氢型焊条λ=0.6，[H′D]=[H] 酸性焊条λ=0.48，[H′D]=[H]/2
4）层状撕裂试验：Z向拉伸试验、Z向窗口试验等
5）应力腐蚀裂纹试验：U型弯曲试验、缺口试验等
3、理论分析和计算类方法
1）利用物理性能分析 材料的熔点、热导率、线膨胀系数、密度和热容
量等，都会对焊接热循环、熔化结晶、相变等产生影 响，从而影响焊接性。
2）利用化学性能分析 与氧亲和力强的材料（如铝、镁、钛等）在
2）针对性 针对具体的焊接结构制定试验方案，同时试验条件
还应考虑到产品的使用条件
3）再现性 焊接性试验的结果要稳定可靠，具有较好再现性
4） 经济性 消耗材料少、加工容易、试验周期短
2.2.3 焊接性评定方法分类
1、模拟类方法 方法：热模拟法、焊接热-应力模拟法等 焊接热模拟技术在测定焊接热影响区连续冷却
表2-4 常用合金结构钢碳当量公式
碳当量计算公式
适用范围
国际焊接学会（IIW）推荐 CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5
+(Cu+Ni)/15 (%)
中高强度的非调质低合金高强度钢 wc≥0.18% σ b=500～900Mpa
日本工业标准（JIS）规定 Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5
板厚δ＜20mm的钢材： 1）当CE＜0.4%时，淬硬倾向不大，焊接性良好， 焊前不需要预热； 2）CE＝0.4%-0.6%时，尤其是CE>0.5%时，钢材 易淬硬，表明焊接性已变差，焊接时需预热才 能防止裂纹，随板厚增大预热温度要相应提高
2、使用日本工业标准（JIS）的碳当量公式时： 当δ＜25mm和采用焊条电弧焊时（焊接热输入为
组织转变图（SHCCT图）和研究焊接冷裂纹倾向、 脆化倾向等方面具有十分重要的作用。
热模拟试验机： 模拟不同焊接方法和焊接工艺参数下的主要热
循环参数
利用热模拟试验机可开展下列研究工作：
1）建立模拟焊接热影响区的连续冷却组织转变图 （SHCCT）
2）研究焊接热影响区不同区段（尤其是过热区）的组 织与性能
间接计算、焊接性试验
3、焊接接头抗脆性断裂的能力 受焊接冶金反应、热循环、结晶过程的影响，
可使焊接接头的某一部分或整体发生脆化（韧性 急剧下降），尤其对在低温使用下的焊接结构影 响更大。
4、焊接接头的使用性能 力学性能、耐腐蚀性、低温钢的低温冲击韧度、 耐热钢的高温蠕变强度或持久强度、抗层状撕裂
表2-3 合金结构钢焊接性分析时应考虑的问题
17kJ/cm），对于不同强度级别的钢材规定了不产生裂 纹的碳当量界限和相应的预热措施
表2-5 钢材强度和碳当量确定预热温度
钢材强度级别 （σ b/MPa）
500
600
700
800
Ceq(JIS)（%）临界值
0.46 0.52 0.52 0.62
预热温度（℃）
不预热 75 100 150
3、使用美国焊接学会（AWS）推荐碳当量公式时： 碳当量结合焊件厚度： 图2-4中查出该钢材焊接性的优劣等级
2、冶金焊接性和热焊接性 在焊接接头区域 冶金过程：影响焊缝金属的组织和性能 热过程：影响热影响区的组织和性能。
1）冶金焊接性 ：熔焊高温下的熔池金属与气相、熔渣 等相之间发生化学冶金反应所引起的 焊接性变化
改善方法：研制新材料，发展新焊接材料、 新焊接工艺
2）热焊接性：焊接过程中要向接头区域输入很多热量， 对焊缝附近区域形成加热和冷却过程，这对靠近焊 缝的热影响区的组织性能有很大影响，从而引起热 影响区硬度、韧性、耐蚀性等的变化 改善方法：选择适当母材，正确选定焊接方法和 热输入
第2章 焊接性及其试验评定_
2.1 焊接性及影响因素_
2.1.1 焊接性概念_
2.1.2 影响焊接性的因素_
2. 2 焊接性试验的内容及评定原则_
2.2.1 焊接性试验的内容_ 2.2.2 评定焊接性的原则_ 2.2.3 焊接性评定方法分类_
2. 3 焊接性的评定及试验方法_
2.3.1 焊接性的间接评定_ 2.3.2 焊接性的直接试验方法_
CST= (－19.2C － 97.2S － 0.8Cu － 1.0Ni + 3.9Mn + 65.7Nb－618.5B + 7.0)×10-4
当CST≥6.5×10-4时，可以防止产生热裂纹 但这仅是按化学成分来考虑的
3）定量地研究冷裂纹、热裂纹、再热裂纹和层状撕裂 的形成条件及机理
4）模拟应力应变对组织转变及裂纹形成影响的规律
例：对低合金高强钢作焊接热裂纹模拟试验，采用 带缺口的试样
图2-1 焊后热处理及消除应力裂纹试验程序
a) 温度循环 b) 应变循环 c) 应力循环
2、实焊类方法
裂纹敏感性试验、焊接接头的力学性能试验、 低温脆性试验、断裂韧性试验、高温蠕变及 持久强度试验等
2.1.2 影响焊接性的因素
1、材料因素 母材、焊接材料
2、设计因素 焊接接头设计
3、工艺因素 焊接方法、工艺措施
4、服役环境 工作温度、工作介质、载荷性质
表2-1 常用金属材料焊接难易程度一览表
表2-2常用金属材料焊接中的问题
2.2 焊接性试验的内容及评定原则
2.2.1 焊接性试验的内容
1、焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力
碳钢和低合金高强钢 化学成分wc＜0.6%、 wMn＜1.6%、wNi＜3.3%、wCr＜1.0%、 wMo＜0.6%、wCu=0.5%～1%、 wP=0.05%～0.15%
① 公式中的元素符号即表示该元素的质量分数（后同）。
碳当量法只用于对钢材焊接性做初步分析
注意： 1、使用IIW推荐的碳当量公式：
Ⅲ（尚好） 预热150℃
预热40～100℃
Ⅳ（尚可） 预热150～200℃ 预热100℃
不需 任意 希望 希望
敲击焊缝 不需 任意 希望 希望
2、焊接冷裂纹敏感指数法 合金结构钢焊接时产生冷裂纹的原因除化学成分
外，还与焊缝金属组织、扩散氢含量、接头拘束度等 密切相关
冷裂纹敏感性指数：与化学成分、扩散氢和拘束度 （或板厚）相联系
可用冷裂纹敏感性指数确定防止冷裂纹所需的 焊前预热温度
表2-7 冷裂纹敏感性公式及焊前预热温度的确定
Pcm—冷裂纹敏感系数
Si Mn Cu Cr Ni Mo V
Pcm C 30
20
5B 60 15 10
上式适用的成分范围为：
WC=0.07%-0.22%; WSi≤0.60%; WMn=0.40%-1.40%; WCu≤0.50%; WNi≤1.20%; WCr≤1.20%; WMo≤0.70%; WV≤0.12%; WNb≤0.04%; WTi≤0.50%; WB≤0.005% 板厚δ＝19~50mm; 扩散氢含量[H]＝1.0~5.0mL/100g
金属材料
焊接性重点分析的内容
合 热轧及正火钢 冷裂纹、热裂纹、消除应力裂纹、层状撕裂、热影响区脆化 金 低碳调质钢 冷裂纹、根部裂纹、热裂纹、热影响区脆化、热影响区软化 结 构 中碳调质钢 热裂纹、冷裂纹、热影响区脆化、热影响区回火软化 钢 珠光体耐热钢 冷裂纹、热影响区硬化、消除应力裂纹、蠕变强度、持久强度