低碳调质钢焊接性能研究(终稿)

摘要

本文介绍了金属焊接性以及焊接裂纹的概念，主要介绍冷裂纹的形成与影响因素、金属焊接性的试验研究方法，论述了低碳调质钢的焊接性及焊接工艺特点。在总结大量资料和焊接实验的基础上，通过低碳调质钢18MnMoNb钢斜Y型焊接裂纹试验，即小铁研试验、18MnMoNb焊接热影响区组织性能试验、18MnMoNb 焊接裂纹断口的扫描电镜分析，分析低碳调质钢的焊接性及产生冷裂纹的原因，并讨论了预热对焊接冷裂纹倾向的减小作用；并对18MnMoNb焊接热影响区组织进行了金相分析和性能研究，最后对18MnMoNb焊接热影响区的显微硬度进行了测试。完成了低碳调质钢18MnMoNb钢的可焊性研究。

关键词：可焊性；焊接接头；热影响区；焊接裂纹

Abstract

This paper introduces the concepts of metal welding and welding cracks，mainly on the formation and cold crack factors，and experimental methods of metal weldable capability，discussed the welding and welding technology features of low-carbon-quality steel．On the base of investigation and weld experiments，through low-carbon-quality steel of 18MnMoNb Y-Silt Type Cracking Test，structure and performance test of 18MnMoNb weld heat affected zone，the scanning electron microscope analysis of 18MnMoNb welding crack fracture，and analysis the welding of low-carbon-quality steel and the reasons of the cold crack and summarize the influence of preheat on cold cracking；and the study completed Metallographic analysis and properties of the metal materials 18MnMoNb weld heat affected zone．Finally，micro-rigidity of 18MnMoNb weld heat affected zone was tested．The metal weldable capability of 18MnMoNb was completed．

Key words：weldable；welding joint；HAZ；welding crack

目录

第1章焊接技术概述 (1)

第2章低碳调质钢的焊接基础理论 (3)

2.1 焊接冶金过程特点 (3)

2.2 焊接接头的组织与性能 (4)

2.3 低碳调质钢热影响区的组织分析 (7)

2.4 低碳调质钢的焊接性理论分析 (7)

2.5 低碳调质钢常用焊接方法 (12)

第3章低碳调质钢焊接性能研究试验基础 (14)

3.1 低碳调质钢常用焊接工艺 (14)

3.2 低碳调质钢的焊接工艺特点研究 (17)

3.3 低碳调质钢焊接性试验及分类 (19)

3.4 斜Y形坡口焊接裂纹试验法 (20)

3.5 渗透探伤法在焊接检测中的应用 (22)

3.6 焊接接头金相试样的制备 (23)

3.7 焊接裂纹的断裂形式及断口形态 (24)

第4章18MnMoNb钢的焊接性试验及分析 (25)

4.1 焊接试验准备 (25)

4.2 低碳调质钢18MnMoNb斜Y型焊接裂纹试验 (26)

4.3 低碳调质钢18MnMoNb焊接裂纹断口扫描电子显微镜分析 (30)

4.4 18MnMoNb焊接热影响区组织及性能试验 (31)

4.5 18MnMoNb焊接接头的硬度试验 (32)

结论 (35)

参考文献 (36)

致谢 (37)

第1章焊接技术概述

焊接技术，又称连接工程，是一种重要的材料加工工艺。所谓焊接就是把两种或两种以上的材料（同种或异种），通过加热或加压或两种并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。焊接与其他连接方式不同，不仅在宏观上形成了永久的接头，而且在微观上建立了组织上的内在联系[1]。

由于焊接方法具有节省金属，生产效率高，产品质量好和大大改善劳动条件等优点，在半个世纪内得到飞速发展。近代焊接技术，从1882年出现碳弧焊开始直到本世纪30年代，在生产上还只是应用气焊和手工电弧焊等简单的焊接方法。尤其是四十年代，出现了优质电焊条，使焊接技术得到一次飞跃。以后随着埋弧焊和电阻焊的应用，使焊接过程的机械化和自动化成为现实。后来又出现电渣焊，各种气体保护焊，直到六十年代发展起来的等离子弧焊、电子束焊、激光焊接等先进的焊接方法的涌现，使焊接技术达到了一个先进的水平。近年来又在研究能量束焊接，例如太阳能焊接、冷压焊接等新的焊接方法。可以说焊接方法层出不穷。

金属材料在焊接时要经受加热、熔化、化学反应、结晶、冷却、固态相变等一系列复杂的过程，这些过程又都是在温度、成分及应力极不平衡的条件下发生的，有时可能在焊接区造成缺陷，或者使金属的性能下降而不能满足使用时的要求。金属本身的物理性能、化学性能和力学性能，都不足以直接说明它在焊接时可能出现什么问题或焊接后能否满足使用要求。

金属焊接性就是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。金属焊接性包括两大方面内容，一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。这说明，焊接性不仅包括结合性能，而且包括结合后的使用性能[2]。

从理论上分析，只要在熔化状态下能够相互形成溶液或共晶的任意两种金属或合金都可以经过熔焊形成接头。同种金属或合金之间当然是可以形成焊接接头的。许多异种金属或合金之间也是可以形成焊接接头的，只是有时是需要通过中间过渡层的。因此，可以认为上述几种情况都可以看作是“具有一定焊接性”的。差别在于有的工艺过程很简单，有的工艺过程很复杂；有的接头质量高、性能好、有的接头质量低、性能差。所以，金属焊接工艺过程简单而有接头质量高、性能好时，就称作焊接性好；反之，就称焊接性差。

所谓工艺焊接性，是指在一定焊接工艺条件下，能否获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。对于一般熔焊来讲，焊接过程都要经历加热熔化、冶金反应和随后冷却过程。因此，工艺焊接性又分为“热焊接性”和“冶金焊接性”。