金属焊接性复习总结

第一章：

1. 金属焊接性：金属能否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。它的内涵：1、是否适合焊接加工？－－金属在焊接加工中是否容易形成缺陷2、焊后使用可靠性？－－性能焊成的接头在一定的使用条件下可靠使用的能力。

2．影响金属焊接性的因素：1、材料本身因素—母材和焊接材料的成分及性能2、工艺条件—焊接方法、工艺措施；3、结构因素—刚度、应力集中、多轴应力；4、使用条件—工作温度、负荷条件、工作环境。3.金属的焊接性的分析方法:（一）从金属特性分析金属焊接性1、利用金属本身的化学成分分析（1）碳当量法:指将各种元素按相当于若干含碳量折合并叠加起来求得所谓碳当量（CE和Ccq），用其来估计冷裂倾向的大小。CE=C+Mn/6+Ni+Cu/15+Cr+Mo+V/ (2)焊接冷裂纹敏感指数Pc=C+Si/30+Mn/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B+δ/600+H/60（%）式中δ—板厚（mm）H—焊缝中扩散氢含量（ml/100g）. 2、利用金属本身的物理性能分析: 3、利用金属本身的化学性能分析4、利用合金相图分析（二）从焊接工艺条件分析焊接性: 1、热源特点2、保护方法3、热循环控制4、其他工艺因素

4. 选择或制定焊接性试验方法的原则:

1、焊接性试验的条件尽量与实际焊接时的条件相一致。

2、焊接性试验的结果要稳定可靠，具有较好的再现性。

3、注意试验方法的经济性。

5.焊接性试验的内容:（一）焊缝金属抗热裂的能力（二）焊缝及热影响区金属抗冷裂纹的能力（三）焊接接头抗脆性转变的能力（四）焊接接头的使用性能

6. 常用焊接性试验方法:

（一）斜Y坡口焊接裂纹试验法:此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。

(二) 插销试验:此法是测定钢材焊接热影响区冷裂纹敏感性的一种定量试验方法。测定加载16~24 h而不断裂的最大应力σcr

（三）压板对接焊接裂纹试验法

（四）可调拘束裂纹试验法

第二章：

1．合金结构钢：在碳素结构钢的基础上添加一定数量的合金元素来达到所需要求的钢材。包括：结构钢、碳素结构钢、合金结构钢。

2．高强钢：可分为三种类型：热轧及正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢。

3．专用钢：除通常的力学性能外，还必须要求特殊性能主要用于一些特殊的条件下工作的机械零件和工程结构，如耐高温、低温和耐腐蚀。大致可分为：珠光体耐热钢、低温钢、低合金耐蚀钢。

4．钢的强韧化: 固溶强化（置换固溶、间隙固溶）细晶强化第二相强化位错强化：

5．钢的相变：成分和工艺（温度、时间）影响奥氏体的稳定性，通过控制冷却速度和第二次处理得到组织。※热轧及正火钢

1、热轧钢

供货状态：热轧态

性能特点：强度最低σs294～392MPa，具有满意的综合力学性能和加工工艺性能，价格便宜

成分特点：热轧钢属于C- Mn 或Mn-Si系的钢种，有时用一些V、Nb等代替部分Mn。

基本成分：C≤0.2%,Si≤0.55,Mn≤1.5% 强化机制：主要以固溶强化为主

典型钢种：Q345(16Mn)、14MnNb、Q294(09MnV)

2、正火钢

（1 )正火态供货的钢

性能特点：最低强度σs343～450MPa，具有比热轧钢更高的强度和塑韧性

成分特点：0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基础上加入一些碳化物和氮化物生成元素V、N b、Ti等

强化机制：在固溶强化的基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来进一步提高强度和保证韧性

典型钢种：Q390(15MnTi、15MnVN)等。

（2 )正火＋回火态供货的钢

性能特点：最低强度σs490MPa。具有比正火态钢更好的强度和中温性能

成分特点：Mn-Mo系列低碳低合金钢，0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基础上加入Mo、Nb等

强化机制：在固溶强化的基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来进一步提高强度和保证韧性,同时还需通过回火改善韧性

典型钢种：Q490(18MnMoNb)、14MnMoV、A299（美ASTM标准C-Mn-Si系）、BHW-35(德国蒂森公司，13MnNiMo54）等。

（3)微合金控轧钢

性能特点：在控轧状态可以达到正火状态的质量，具有高强、高韧和良好的焊接性能

成分特点：在C-Mn基础加入微量Nb、V、Ti等，同时降C、降S.

强化机制：多元微合金化＋控轧在固溶强化的基础上，通过细化晶粒+沉淀强化以及控扎改善夹杂物形态、分布，减少夹杂物数量（提高纯净度）

典型钢种：X60、X65、X70、X80等

二、热轧、正火钢的焊接性分析

这类钢焊接性问题表现为焊接引起的各种缺陷，主要是各类裂纹；焊接时材料性能的变化，主要是脆化。（一）热裂纹倾向

正常：热轧、正火钢的含碳量都较低，而含锰量较高，因此Mn/S比都能达到要求，具有较好的抗热裂性能，正常情况下热裂纹倾向很小。异常：钢板存在C、S偏析，则热裂可能出现

（二）冷裂纹

冷裂是这类钢焊接时的主要问题淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素，因此评价这类钢的冷裂敏感性可以通过分析淬硬倾向来进行。1.通过SHCCT图来评价2.通过碳当量分析3.通过HAZ最高硬度来评价。

热轧钢的含碳量虽然不高，但含有少量的合金元素，因此这类钢的淬硬性比低碳钢大一些。正火钢的强度级别较高，合金元素的含量较多，与低碳钢相比，焊接性差别较大。18MnMoNb与15MnVN相比，前者的淬硬性高于后者，故冷裂敏感性也比较大。

（三）再热裂纹

热轧钢中由于不含强碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感。正火钢中，15MnVN钢对再热裂纹不敏感；18MnMoNb和14MnMoV有轻微的再热裂纹敏感性。可以采取提高预热温度或焊后立即后热等措施来防止再热裂纹的产生。

（四）层状撕裂

层状撕裂与板厚、钢材的冶炼条件有关，而与钢材强度等级无关。硫的含量和Z向断面收缩率是评定钢材层状撕裂敏感性的主要指标。一般冶炼条件下生产的热轧、正火钢很难达到ZC和ZD级，所以在大板厚和存在大的Z向应力时易产生层状撕裂。

（五）热影响区的性能变化

在这类钢中热影响区的性能变化与所焊的钢材的类型和合金系统有很大关系热影响区主要性能变化是过热区的脆化问题，合金元素含量较低的钢中有时还会出现热应变脆化

1、过热区脆化过热区温度接近熔点，导致

（1)难熔质点（Cm)的溶入等过程, A稳定性增加淬硬性增加

（2)奥氏体晶粒的显著长大，A稳定性增加

粗大脆性组织

对于热轧钢属C-Mn和Mn-Si系钢，因不含强碳化物（Cm)形成元素,故组织对焊接热的敏感性不大。

但其低温韧性(－40度）因与组织中的马氏体比例和晶粒度有关，故与线能量及成分相关。

1)线能量线能量过大，奥氏体晶粒度增加导致M-A数量和尺寸增加

线能量过小，马氏体比例增加

2)成分：主要是含碳量