哈尔滨工程大学材料部分复习提纲

材料部分复习提纲

材料及材料焊接行为在基础课程和主课程中都涉及到，此部分需要掌握金属材料的基本知识和焊接冶金基本知识，更需要掌握常用的金属材料性能及其焊接性。

基本知识内容包括：铁碳相图及相关知识、焊接裂纹及焊接性、材料及接头热处理、金属材料特性及其试验方法。

具体金属材料要从以下几个方面了解这种材料：标准、标记方法、典型钢种、化学成分、机械性能、材料特性、焊接性、焊接材料的选择、焊接工艺要点。

本部分涉及到的标准有：材料的分类和标记体系、每种材料的标准和标记方法、焊接填充材料的标准和标记。

2、钢的工业生产

——高炉炼铁过程

还原过程，焦碳既作为燃料又作为还原剂，成品为生铁。

——炼钢过程

基本氧化过程，向熔池中吹入氧气，由生铁炼成钢要求去除不期望存在的铁的伴生杂质，如碳、硅、锰、磷和硫。

炼钢在1700℃进行，首先进行Fe+O2=FeO

在铁液中被还原 C+FeO=CO+Fe Si+FeO=Fe+SiO2 Mn+FeO=MnO+Fe

精炼方法：酸性转炉炼钢法、平炉炼钢法、电炉炼钢法

——钢的浇注

浇注的钢水中仍含有大量氧的成份。应进行脱氧，这一过程为还原。

沸腾钢：仅用锰铁脱氧不完全，FeO+C=Fe+CO（沸腾），偏析严重

镇静钢（在钢水中添加约0.15%的硅和少量的锰和铝）

特别镇静钢（在钢水中添加约0.2%的硅，约0.02%的铝和少量的锰）

钢中的伴生元素Mn Si P O H N S的作用

P

1、偏析较强；

2、降低了可焊性；

3、强度提高，变形能力下降；

4、增强了易老化性；

5、改善了

软钢的可加工性；6、提高了耐蚀性（耐候钢）

S

1 偏析较强；2、降低了可焊性；3 产生热裂纹

N

可提高钢的强度，降低了钢的变形能力，可焊性变差，时效导致钢的老化

MnSi是有益的，融入铁素体起固溶强化作用，Mn+S=MNS,降低硫。

3、钢的分类，EN10020标准，

——按合金元素的含量分类

碳钢（非合金钢）

低合金钢

∑合金元素含量<5% 例如13CrMo4-5

高合金钢

∑合金元素含量≥5% 例如X6CrNi16-13

——按使用要求分类

普通钢

优质钢

特殊优质钢

4、钢的标记体系，EN10027

EN10027-2 材料的数字标记

×××××××

①②③④⑤

①－材料分组： 0=纯铁 1=钢 2=重金属如Cu、Ni 3=轻金属如Al

②－分类组别见表2

③－不同品种的数字编号

④⑤－钢种的数量有要求时的标记数字

例：1． 01 16

按EN 10025-2对S235 J2钢的数字编号

01=一般结构钢R m<500N/mm2

材料类别号：1=钢材分类号

按

*主要符号标记:

①G－铸钢如GS-35，GG-灰口铸铁

②根据钢的使用及其机械性能和物理性能的主要符号：

S－普通结构用钢 P－压力容器用钢

L－管道用钢 E－机器制造用钢

B－钢筋用钢 Y－应力钢

R－钢轨用钢 H－高强度拉伸性能的冷轨钢板

例如：EN10025-2 S235J2

③按化学成分含量标记:

i）碳素钢和锰<1%的碳锰钢（不含易切削钢），标记为：CXX。例如：C25，C45

ii）锰>1%的碳锰非合金钢、非合金钢的易切削钢、合金元素<5%的合金钢（不含高

速钢），用数字+化学元素符号+数字来标记。例如：13CrMo4-5

13---C=0.13% Cr---Cr=1% Mo---Mo=0.5%

用 X+数字+化学元素+数字来标记，例如：X5CrNi18-10

X---高合金钢 Cr---Cr=18% Ni---Ni=10%

按欧洲标准材料标记示例

机械性能一致的钢的标记、按欧洲EN标准非合金结构钢对S、E、P、L、B钢的标记

5、碳钢碳锰钢

——应用

广泛应用于民用建筑、地下工程、桥梁工程、水利工程、车辆制造和机器制造。

——标准

欧洲标准EN 10025-2

——标记

－标准号（EN 10025-2）；

－标记S（结构钢）或者E（机器制造用钢）；

－厚度≤16mm的最低屈服强度的标识，用M Pa表示

－如果适用，关于冲击功数值的等级标记；

－如果适用，表示特殊要求的附加标记C

－标明“＋N或者＋AR”

示例：一种适于冷弯边（C）的结构钢（S）,其在室温条件下的最低屈服强度为355Mpa1)，在0℃（J0）条件下的最低冲击功数值为27J，供货状态为正火轧制（或者轧制状态）

钢材EN 10025-2-S355J0C＋N（或者＋AR）

供货状态：

热轧正火调质

热轧 Wc=0.45% 在热轧状态下为粗大的珠光体+铁素体，正火均匀细小的珠光体+铁素体，调质马氏体索氏体拖氏体

分类：

Wc小于0.25%低碳钢 0.25%-0.6% 中大于0.6%高碳

质量等级分类：

普通质量优质特殊质量碳素钢（按照SP含量，韧性分）

非合金结构钢的焊接性：

对于钢-JR -J0 –J2 –K2,根据所有的焊接工艺，适合焊接。从质量组JR到K2的焊接性都有所提高。对于钢种S235JR来说，镇静钢好于非镇静钢。随着产品厚度和强度等级的增加，会产生冷裂纹，接头处冷裂纹由下列因素引起：

焊缝金属中扩散氢的总量

热影响区中的脆性组织

焊接接头中明显的集中拉应力