金属焊接性复习

1、工艺焊接性的影响因素？

答：1、材料因素：母材和焊接材料；2、工艺因素：焊接方法、焊接工艺措施

3、结构设计因素

4、使用条件

2、哪些焊接性试验测冷裂纹，哪些测热裂纹？

答：热裂纹：1、可调拘束度裂纹试验方法2、压板对接（FISCO）焊接裂纹试验3、鱼骨状裂纹试验法4、刚性固定对接裂纹试验4、窗形拘束裂纹试验

冷裂纹：1、斜Y坡口对接裂纹试验2、插销试验3、刚性固定对接裂纹试验4、窗形拘束裂纹试验

3、斜Y坡口对接裂纹试验和插鞘试验适用范围是什么？

答：斜Y坡口对接裂纹试验适用范围：1、评定低合金结构钢焊缝以及HAZ的冷裂倾向

2、确定防止冷裂纹的临界预热温度

插鞘试验适用范围：1、主要用来考核材料的氢致延迟裂纹敏感性

– 2、也可用来考核再热裂纹和层状撕裂等的敏感性

4、制定焊接性试验方法的原则？

答：1、应尽量使试验条件与实际焊接条件一致（一致性）

2、试验结果应稳定可靠，具有较好的再现性（可靠性）

3、应注意试验方法的经济性（经济性）

5、热轧钢、调质钢的强化机理？

答：热轧钢是固溶强化（Si、Mn）；调质钢是热处理（淬火+回火）强化

6、热轧钢的典型牌号、使用状态？

答：典型钢种：16Mn，组织：细晶铁素体+珠光体

15MnV V细化晶粒和沉淀强化（392MPa）

使用状态：一般在热轧状态下使用，但在特殊情况下（要求↑冲击韧性或板厚），在正火状态下使用。

7、评定钢材层状撕裂敏感性主要指标：S含量、Z向断面收缩率

8、分析热轧及正火钢的焊接裂纹倾向。

热裂纹：

热轧及正火钢由于含碳量低（≤0.2%），含Mn量较高，Mn/S一般能达到防止发生热裂纹的要求，具有较好的抗热裂性能。但个别情况下，当材料成分不合格或因严重偏析使局部碳、硫含量偏高时，Mn/S比就可

能低于要求而出现热裂纹。

冷裂纹

从材料本身看，淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。焊接时是否形成对氢致裂纹敏感的组织是评定材料焊接性的一个重要指标。

从淬硬倾向分析：

与低碳钢相比，热轧钢含C量不高，但含有少量的合金元素，在连续冷却时，珠光体转变右移较多，使快冷过程中铁素体析出后剩下的富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而是转变为含碳较高的贝氏体和马氏体，具有一定的淬硬倾向。但总的说来，热轧钢淬硬倾向和冷裂倾向不大，但环境温度很低或钢板厚度很大，有一定冷裂倾向。

由于正火钢的强度级别较高，Me的含量也较多，因此正火钢的淬硬倾向大于热轧钢；正火钢由于强度级别不同，其淬硬倾向和冷裂倾向相差较大，总的说来，随着强度级别的提高，钢材的淬硬倾向和冷裂倾向都将↑

从碳当量分析：

热轧钢：CE<0.４％,无淬硬倾向、冷裂倾向，焊接性良好，不需预热和严格控制E。但在钢板厚度过大或环境温度很低时，要均匀预热和↑E 正火钢： CE=（0.4～0.6）％:

强度级别较低：15MnVN：CE<0.5%，淬硬倾向不严重，焊接性较好。但厚度较大时，需预热。

强度级别较高：18MnMoNb：CE>0.5%，淬硬倾向大，焊接性较差，要采取严格的工艺措施

再热裂纹

• 热轧钢：C-Mn和Mn-Si系一般不含有强碳化物形成元素，对再热裂纹并不敏感

正火钢：是以固溶强化为主，但还具有少许的沉淀强化，钢中含有少量的强碳化物形成元素，从理论上一般认为正火钢具有轻微的再热裂纹倾向。但实践证明它对再热裂纹不敏感。

正火+回火钢：含Mo正火钢,特别是Mo、V或Mo、Nb共存的正火+回火钢，一般有轻微的再热裂纹敏感性。

• 层状撕裂

• 由于热轧及正火钢是在一般的冶炼条件下生产，并没有严格控制钢液成分，没有采取特殊的脱S、除气以及夹杂物形态控制措施，因此，它们一般都具有层状撕裂倾向。

• 热轧钢是在热轧状态下使用，由于轧制，钢中可能存在明显的非金属夹杂物带状组织。而正火钢由于在热轧以后进行了正火处理，钢中的带状组织已经消除，板厚方向上的塑性有所改善。因此正火钢的层状撕裂倾向较热轧钢小。

9、热轧钢及正火钢过热区脆化的原因：

热轧钢：

焊接线能量过大：导致冷却速度过慢，过热区因晶粒长大或出现魏氏组织等；线能量过小，含碳量偏高时：由于过热区组织中的马氏体比例增大而使韧性降低。

正火钢：

焊接线能量过大：过热区奥氏体晶粒显著长大，冷却过程中可能产生一系列不利的转变；高温下，难熔质点溶解在奥氏体中，焊接冷却时固溶在铁素体中，引起脆性增加。

10、热轧钢及正火钢焊接时，选择材料应注意哪些问题？

答：低合金钢选择焊接材料时必须考虑两方面的问题：一是不能使焊缝产生裂纹等焊接缺陷；二是使焊接接头能满足使用性能要求。

选择焊接材料的依据是保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能与母材相匹配。

11、正火钢焊接时，其焊接线能量E如何选择？

答：含C和金属Me较低钢种：15MnTi、强度级别较低：15MnVN：

CE<0.5%，淬硬倾向不严重，焊接性较好。但厚度较大时，需预热。

强度级别较高：18MnMoNb：CE>0.5%，淬硬倾向大，焊接性较差，要采取严格的工艺措施

12、热轧钢及正火钢焊接线能量E的确定主要决定于哪两个因素？

答：过热区的脆化、冷裂纹

13、低碳调质钢过热区脆化的原因是什么？低碳调质钢在选择焊接

工艺参数时应注意什么问题？低碳调质钢过热区强化机制？答：脆化原因：E过大，A晶粒粗大引起的脆化；冷却速度减小形成上

贝氏体和M-A组元的脆性混合组织。

注意问题：（1）在转变时的冷却速度不能太快，使M有自回火作用，以免冷裂纹的产生。（2）在800~500。o C之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界冷却速度V

低碳调质钢过热区强化机制：过热区脆化的原因除了奥氏体晶粒粗化的原因外,更主要的是由于上贝氏体和M-A组元的形成

15、中碳调质钢经常需要在什么状态下进行焊接？各状态下的焊接工艺

特点是什么？

答：（1）退火状态下焊接，其具体的工艺特点如下：

①、对选择焊接工艺方法几乎没有限制，常用的焊接方法都可采用

②在选择焊接材料时，除了要求不产生冷、热裂纹外，还有一些特殊的

要求，即焊缝金属的调质处理规范应与母材的一致，以保证调质后的接头性能也与母材相同。因此，焊缝金属的主要合金组成应尽量与母材相似，但对能引起焊缝热裂倾向和促使金属脆化的元素（如C、Si、S、P）应加以严格控制

③、在焊后调质的情况下，确定工艺参数的出发点主要是保证在调质前

不出现裂纹，接头性能由焊后调质处理来保证，因此可以采用高的预热温度（200~350度）和层间温度。

④、另外，在很多情况下，焊后往往来不及立即进行调质处理，因此为

保证冷却到室温后，调质处理前不产生延迟裂纹，焊后需及时进行一次中间热处理

（2）、在调质状态下焊接

①、为了消除过热区的淬硬组织和防止延迟裂纹地产生，必须正确选

定预热温度，并应焊后及时进行回火处理。在焊接调质状态的钢材时必须注意预热、层间温度、中间热处理和焊后热处理的温度，都一定要控制在比母材淬火后的回火温度低50度。

②、为了减少热影响区的软化，从焊接方法考虑应采用热量集中、能

量密度大的方法，而且焊接线能量越小越好。

③、由于焊后不再进行调质处理，因此选择焊接材料时没有必要考虑成

分和热处理规范要与母材一致，从防止冷裂纹的要求出发，经常采用纯奥氏体的铬镍钢焊条或镍焊基焊条。

16、奥氏体钢焊接时易产生热裂纹的原因？

答：1)奥氏体钢的热导率小和线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，接头在冷却过程中可形成较大的拉应力。焊缝金属凝固期间

存在较大拉应力是产生热裂纹的必要条件。

2) 奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织，有利于

有害杂质偏析，而促使形成晶间液膜，显然易于促使产生凝固裂