材料焊接性考试重点试题及答案

3.5.分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接热输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最低预热温度要求，如何确定最高预热温度。

答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影响区强度和韧性下降。

焊接工艺特点：焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术。

典型的低碳调质钢的焊接热输入应控制在Wc＞0.18％时不应提高冷速，Wc＜0.18％时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于481KJ/cm当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使800～500℃的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提高预热温度，包括屋间温度，因此有最低预热温度。

通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。

4.3. 18-8型不锈钢焊接接头区域在那些部位可能产生晶间腐蚀，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接头有三个部位能出现
腐蚀现象：{1}焊缝区晶间腐蚀。

产生原因根据贫铬理论，碳与晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，导致γ晶粒外层的含Cr量降低，形成贫Cr层，使得电极电位下降，当在腐蚀介质作用下，贫Cr层成为阴极，遭受电化学腐蚀；{2}热影响区敏化区晶间腐蚀。

是由于敏化区在高温时易析出铬的碳化物，形成贫Cr层，造成晶间腐蚀；{3}融合区晶间腐蚀{刀状腐蚀}。

只发生在焊Nb或Ti的18-8型钢的溶合区，其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关，高温过热和中温敏化相继作用是其产生的的必要条件。

防止方法：{1}控制焊缝金属化学成分，降低含碳量，加入稳定化元素Ti、Nb；{2} 控制焊缝的组织形态，形成双向组织{γ+15%δ}；{3}控制敏化温度范围的停留时间；{4}焊后热处理：固溶处理，稳定化处理，消除应力处理。

4.7何为“脆化现象”？铁素体不锈钢焊接时有哪些脆化现象，各发生在
什么温度区域？如何避免？答：“脆化现象”就是材料硬度高，但塑性
和韧性差。

现象与避免措施：{1}高温脆性：在900~1000℃急冷至
室温，焊接接头HAZ的塑性和韧性下降。

可重新加热到750~850℃，
便可恢复其塑性。

{2}σ相脆化：在570~820℃之间加热，可析出σ相。

σ相析出与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温度、保温时间以
及预先冷变形有关。

加入Mn、Nb使σ相所需Cr的含量降低，Ni能使形成σ相所需温度提高。

{3}475℃脆化：在400~500℃长期加热后可出
现475℃脆化。

适当降低含Cr量，有利于减轻脆化，若出现475℃脆
化通过焊后热处理来消除。

4.10从双相不锈钢组织转变的角度出发，分析焊缝中Ni含量为什么比
母材高及焊接热循环对焊接接头组织，性能有何影响？答：双相不锈
钢的合金以F模式凝固，凝固结束为单相δ组织，随着温度的下降，开始发生δ→γ转变不完全，形成两相组织。

显然，同样成分的焊缝和母材，焊缝中γ相要比母材少得多，导致焊后组织不均匀，韧性、塑性
下降。

提高焊缝中Ni含量，可保证焊缝中γ/δ的比例适当，从而保证良好的焊接性。

在焊接加热过程，整个HAZ受到不同峰值温度的作用，最高接近钢的固相线，但只有在加热温度超过原固溶处理温度区间，
才会发生明显的组织变化，一般情况下，峰值低于固溶处理的加热区，无显著组织变化，γ/δ值变化不大，超过固溶处理温度的高温区，会发生晶粒长大和γ相数量明显减少，紧邻溶合线的加热区，γ相全部溶于
δ相中，成为粗大的等轴δ组织，冷却后转变为奥氏体相，无扎制方向
而呈羽毛状，有时具有魏氏组织特征。

5.2.为什么Al-Mg及al-li合金焊接时易形成气孔？al及其合金焊接时产
生气孔的原因是什么？如何防止气孔？为什么纯铝焊接易出现分散小
气孔？而al-mg焊接时易出现焊接大气孔？
答：1）氢是铝合金及铝焊接时产生气孔的主要原因。

2）氢的来源非
常广泛，弧柱气氛中的水分，焊接材料以及母材所吸附的水分，焊丝
及母材表面氧化膜的吸附水，保护气体的氢和水分等都是氢的来源。

3）氢在铝及合金中的溶解度在凝点时可从0.69ml/100g突降至
0.036ml/100g相差约20倍，这是促使焊缝产生气孔的重要原因之一。

4)铝的导热性很强，熔合区的冷速很大，不利于气泡的浮出，更易促
使形成气孔。

防止措施：1）减少氢的来源，焊前处理十分重要，焊
丝及母材表面的氧化膜应彻底清除。

2）控制焊接参数，采用小热输入减少熔池存在时间，控制氢溶入和析出时间3）改变弧柱气氛中的氢含量。

原因：1）纯铝对气氛中水分最为敏感，而al-mg合金不太敏感，因此纯铝产生气孔的倾向要大2）氧化膜不致密，吸水性强的铝合金al-mg比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向，因此纯铝的气孔分数小，而al-mg合金出现集中大气孔3）Al-mg合金比纯铝更易形成疏松而吸水性强的厚氧化膜，而氧化膜中水分因受热而分解出氢，并在氧化膜上萌出气泡，由于气泡是附着在残留氧化膜上，不易脱离浮出，且因气泡是在熔化早期形成有条件长大，所以常造成集中大的气孔。

因此al-mg合金更易形成集中的大气孔。

5.8分析O,N,H对钛及钛合金焊接接头质量的影响。

分析C对钛及钛合金焊接质量的影响。

(1) 氧的影响氧在高温a-Ti、8-Ti中形成间隙固溶体，起固溶强化作用，造成软的晶格畸变，使强度、硬度提高，但塑性、韧性显著降低。

(2) 氮的影响氮对提高工业纯钦焊缝的抗拉强度、硬度，降低焊缝的塑性方面比氧更为显著，即氮的污染脆化作用比氧更为强烈。

(3)氢的影响含氢量对焊缝冲击性能的影响最为显著。

对抗拉强度和塑性的影响并不很显著。

(4)碳的影响在工业纯钦中，当碳的质量分数为0.13％以不时碳固溶在 a-Ti 中，强度极限提高和塑性下降，进一步提高焊缝含碳量时，焊缝中出现网状TIC，其数量随碳增高而增多，焊缝塑性急剧下降，在焊接应力作用下易出现裂纹。

当焊缝中碳的质量分数为0.55％时，焊缝塑性几乎全部消失而变成脆性材料。

焊后热处理也无法消除这种脆性。

6.3
6.6
7.1陶瓷与金属焊接时主要问题是产生裂纹，分析裂纹产生的主要原因?从焊接工艺上应采取哪些措施避免裂纹?
(1)陶瓷的线膨胀系数比较小，与金属的线膨胀系数相差较大，陶瓷与金属焊按时，接头区域会产生残余应力，残余应力较大时还会导致接头处产生裂纹，甚至引起断裂破坏。

(2)为避免陶瓷与金属接头出现焊接裂纹，除添加中间层或合理选用钎料外，可采用以下工艺并r施 1) 合理选择被焊陶瓷与金属，在不影响接头使用性能的条件下，尽可能使两者的线膨胀系数相差最小。

2) 应尽可能地减小焊接部位及其附近的温度梯度，控制加热和冷却速度：降低冷却速度，有利于应力松弛而使应力减小 3) 采取缺口、突起和端部变薄等措施合理设计陶瓷与金属的接头结构。