不锈钢焊接冶金学及焊接性
焊接冶金学 不锈钢及耐热钢的焊接7
7.1 不锈钢及耐热钢的种类及性能 7.1 不锈钢及耐热钢的种类及性能 一.不锈钢及耐热钢的种类
钢种 按供应状态的组织划分：铁素体钢、马氏体钢、奥氏 类别 体钢、双相钢和沉淀硬化钢。 主要 才能在大气环境下不发生腐蚀。增加Ni或Cr含量，耐 成分 腐蚀性或耐热性均可提高。
表7-1 典型不锈钢和耐热钢的主要化学成分
7.1 不锈钢及耐热钢的种类及性能 7.1 不锈钢及耐热钢的种类及性能 二.不锈钢的耐腐蚀性能
2. 点蚀和缝隙腐蚀
概念：是指金属表面产生小孔状或小坑状的腐蚀，其 直径一般不大于其深度。 点蚀 成因：是不锈钢表面的钝化膜由于某种原因导致局部 破坏，如组织缺陷、表面机械损伤等，在破坏点形成 了电化学腐蚀。 概念：是指在金属结构的缝隙处产生的腐蚀。 缝隙 腐蚀 成因：由于构件缝隙处介质成分和浓度与整体溶液存 在很大差别，通过电化学作用而发生腐蚀。
图7-3 Cr-Ni钢的舍夫勒图
7.2 不锈钢及耐热钢的焊接性分析 7.2 不锈钢及耐热钢的焊接性分析 一.焊接接头的组织转变
1. 焊缝的组织图
F 模式 A 模式
以δ相完成整个凝固过程，只形 成单相δ铁素体组织。 以γ相完成整个凝固过程，只形 成单相γ奥氏体组织。
以δ相为初生相，依次发生包晶 和共晶反应L＋δ→L＋δ＋γ FA →δ＋γ，形成由δ＋γ组成的 模式 双相组织，初生相δ呈蠕虫状， 能破坏γ枝晶的充分发展。
7.1 不锈钢及耐热钢的种类及性能 7.1 不锈钢及耐热钢的种类及性能 一.不锈钢及耐热钢的种类
4. 双相钢
双相钢中铁素体占60％～40％，奥氏体占40％～60％，典型 钢种有00Cr18Ni5Mo3Si2 （18-5钢）、 00Cr25Ni5Mo2N （25-5钢）等。这类双相钢是在Cr-Ni系钢基础上，通过提高 Cr含量、降低Ni含量、同时添加Mo和N元素而获得的，并以 固溶处理状态供应，具有极其优异的抗腐蚀性能。
不锈钢的焊接工艺性及焊接工艺研究
《不锈钢的焊接工艺性及焊接工艺研究》xx年xx月xx日CATALOGUE目录•不锈钢概述•不锈钢的焊接工艺性•不锈钢的焊接工艺研究•不锈钢焊接接头性能研究•不锈钢焊接工艺在实际应用中的问题及解决方案•研究展望01不锈钢概述不锈钢是一种具有高度耐腐蚀性的合金钢，具有铁基体、高铬含量和良好的耐腐蚀性能。
不锈钢定义不锈钢可分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢等，按组织结构可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢等。
不锈钢分类不锈钢的定义与分类不锈钢特点不锈钢具有良好的耐腐蚀性、耐热性、低温强度和机械加工性能，同时具有磁性、焊接性能和加工硬化等特点。
不锈钢应用不锈钢广泛应用于石油化工、生物医学、食品加工、海洋工程等领域，以及建筑装饰、汽车制造、医疗器械等领域。
不锈钢的特点与应用发展方向不锈钢正朝着高强度、高韧性、高耐蚀、高热导率、低成本等方向发展。
新型不锈钢的开发和应用随着科技的不断发展，新型不锈钢如超级不锈钢、高纯度不锈钢等不断被开发和应用，进一步扩大了不锈钢的应用领域。
不锈钢的发展趋势02不锈钢的焊接工艺性指在给定的焊接条件下，材料能够易于焊接、形成优质接头的能力。
焊接工艺性定义主要包括焊接流动性、浸润性、扩散性、抗裂性、力学性能等。
评估指标焊接工艺性的定义与评估指标1不锈钢的焊接工艺性特点23不锈钢的导热系数较低，需要采用较高的温度和热量输入才能实现良好的熔合。
不锈钢的韧性较大，不易破碎，因此需要采用较高的压力和能量输入来克服其韧性。
不锈钢的化学活性较大，容易与氧、氮等气体发生反应，因此需要采用特殊的焊接保护措施。
搭接接头采用搭接方式连接两块不锈钢板，可以实现不同厚度、不同材料、不同直径的连接。
T形接头T形接头是不锈钢焊接中常用的基本接头形式之一，由于其结构简单、易于加工、易于实现自动化焊接等特点，被广泛应用于各种不锈钢结构中。
角接接头角接接头通常用于连接两个角度不同的不锈钢板，可以实现不同角度的连接，适用于各种不锈钢结构中。
焊接的书籍
焊接的书籍
关于焊接的书籍有很多，包括但不限于：
1.《焊接工艺学》：这是一本焊接领域的经典教材，由清华大学教
授编写。
本书系统地介绍了焊接的工艺原理、设备、材料、质量控制等方面的知识，尤其强调了焊接工艺的理论基础，适合作为高校焊接专业的教材或参考书使用。
2.《结构钢的焊接》：这是一本介绍结构钢焊接工艺的书籍，对结
构钢的焊接性、焊接材料、焊接工艺及质量控制等方面进行了详细阐述。
3.《不锈钢焊接冶金学及其焊接性》：这是一本介绍不锈钢焊接冶
金学及其焊接性的书籍，对不锈钢的焊接工艺、焊接材料选择、焊接质量及检查等方面进行了深入探讨。
4.《焊接冶金学》：这是一本介绍焊接冶金学的书籍，主要内容包
括焊接过程中的冶金反应、焊接材料的性能及其影响等。
5.《焊接结构变形控制与矫正》：这是一本介绍焊接结构变形控制
与矫正技术的书籍，重点讨论了焊接结构变形的成因、预防措施及矫正方法。
此外，还有一些实用的焊接规范，如ASME Ⅸ，API RP582，AWS D1.1等，这些规范对于理解和应用焊接技术也很有帮助。
焊接冶金学材料焊接性
焊接冶金学材料焊接性焊接是一种常见的金属加工工艺，广泛应用于工业生产和制造业中。
而焊接性作为材料的一个重要性能指标，直接影响着焊接工艺的选择和焊接接头的质量。
本文将围绕焊接冶金学材料焊接性展开讨论，从材料的角度探讨焊接性的影响因素以及提高焊接性的方法。
首先，影响焊接性的因素主要包括材料的化学成分、微观组织和热处理状态。
材料的化学成分直接影响着焊接接头的化学成分和相变行为，从而影响焊接接头的力学性能和耐蚀性能。
微观组织则决定了材料的塑性、韧性和硬度等性能，对焊接接头的强度和韧性起着重要作用。
而材料的热处理状态则会改变材料的组织结构和性能，进而影响焊接性能。
其次，提高焊接性的方法主要包括合理选择焊接材料、优化焊接工艺和进行适当的热处理。
在选择焊接材料时，需要考虑材料的化学成分、热处理状态和微观组织，以保证焊接接头具有良好的力学性能和耐蚀性能。
在焊接工艺方面，需要根据材料的性能特点和要求，选择合适的焊接方法、焊接参数和焊接工艺控制措施，以确保焊接接头的质量。
此外，适当的热处理也可以改善焊接接头的组织结构和性能，提高焊接性。
总的来说，焊接性作为材料的重要性能指标，受到材料的化学成分、微观组织和热处理状态等因素的影响。
要提高焊接性，需要合理选择焊接材料、优化焊接工艺和进行适当的热处理。
只有全面考虑这些因素，才能确保焊接接头具有良好的力学性能和耐蚀性能，从而满足工程应用的要求。
综上所述，焊接冶金学材料焊接性是一个综合性能指标，受到多种因素的影响。
只有全面考虑材料的化学成分、微观组织和热处理状态，合理选择焊接材料、优化焊接工艺和进行适当的热处理，才能提高焊接性，确保焊接接头具有良好的性能，满足工程应用的要求。
不锈钢焊接性能
不锈钢焊接性能在不锈钢的应用中对不锈钢结构进行焊接和切割是不可避免的。
由于不锈钢本身所具有的特性，与普碳钢相比不锈钢的焊接及切割有着其特殊性，更易在其焊接接头及其热影响区（HAZ）产生各种缺陷。
焊接时要特别注意不锈钢的物理性质。
例如奥氏体型不锈钢的热膨胀系数是低碳钢和高铬系不锈钢的1.5倍；导热系数约是低碳钢的1/3，而高铬系不锈钢的导热系数约是低碳钢的1/2；比电阻是低碳钢的4倍以上，而高铬系不锈钢是低碳钢的3倍。
这些条件加上金属的密度、表面张力、磁性等条件都对焊接条件产生影响。
马氏体型不锈钢一般以13%Cr钢为代表。
它进行焊接时，由于热影响区中被加热到相变点以上的区域内发生a-r（M）相变，因此存在低温脆性、低温韧性恶化、伴随硬化产生的延展性下降等问题。
因而对于一般马氏体型不锈钢焊接时需进行预热，但碳、氮含量低的和使用r系焊接材料时可不需预热。
焊接热影响区的组织通常又硬又脆。
对于这个问题，可通过进行焊后热处理使其韧性和延展性得到恢复。
另外碳、氮含量低的牌号，在焊接状态下也有一定的韧性。
铁素体型不锈钢以18%Cr钢为代表。
在含碳量低的情况下有良好的焊接性能，焊接裂纹敏感性也较低。
但由于被加热至900℃以上的焊接热影响区晶粒显著变粗，使得在室温下缺少延伸性和韧性，易发生低温裂纹。
也就是说，一般来讲铁素体型不锈钢有475℃脆化、700-800℃长时间加热下发生б相脆性、夹杂物和晶粒粗化引起的脆化、低温脆化、碳化物析出引起耐蚀性下降以及高合金钢中易发生的延迟裂纹等问题。
通常应在焊接时进行焊前预热和焊后热处理，并在具有良好韧性的温度范围进行焊接。
奥氏体型不锈钢以18%Cr-8%Ni钢为代表。
原则上不须进行焊前预热和焊后热处理。
一般具有良好的焊接性能。
但其中镍、钼的含量高的高合金不锈钢进行焊接时易产生高温裂纹。
另外还易发生б相脆化，在铁素体生成元素的作用下生成的铁素体引起低温脆化，以及耐蚀性下降和应力腐蚀裂纹等缺陷。
焊接冶金学-材料焊接性
焊接冶金学-材料焊接性名词解释：;;1、焊接性：焊接;性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。
2、碳当量：把;钢中合金元素的含量按相当于若干碳含量折算并叠加起来，作为粗略评定钢材料冷裂纹倾向的参数指标。
;;3、焊接性的间;接评定：①碳当量法；②焊接冷裂纹敏感性指数法；③消除应力裂纹敏感性指数法；④热裂纹敏感性指数;法；⑤层;状撕裂敏感性指数法；⑥焊接热影响区最高硬度法。
第三;章合金结构钢的焊接1、热;轧钢HA;Z过热区脆化原因：;采用过;大的焊接热输入，粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏组织而降低韧性；采用过小的焊接热输入，粗晶区中的马;氏体组;织所占的比例增大而降低韧性。
2、正火;钢HA;Z过热区脆化原因：1;、晶粒;长大2、沉淀相Ti和Vc发生高温溶解，溶入奥氏体基体，在冷却过程中来不及析出，保留在铁集体内，使其;变脆;。
过热区脆化与魏氏组织无关；采用过大的焊接输入，导致晶粒粗大，主要是1200高温下其沉淀强化作用的碳;化物;和氮化物质点分解并溶于奥氏体，在随后的冷却过程中来不及析出而固溶在基体中，Nb等推迟铁素体的产生，;上贝;氏体的产生，上贝氏体增多，导致韧性下降；采用过小的焊接热输入，冷却速度加快，淬硬组织马氏体增多，导致;韧性下降。
3、分析热;轧;钢和正火钢的强化方式及主要强化元素有何不同，二者焊接性有何差异，在制定工艺时应注意什么？答：⑴强化;;方式：热轧钢用Mn、Si等合金元素固溶强化，加入V、Nb以细化晶粒和沉淀强化；正火钢在固溶强化的基础上加;;入一些碳、氮化合物形成元素C、V、Nb、Ti、Mo进行沉淀强化和晶粒细化。
⑵裂纹-热轧钢对冷、热裂纹都不敏;;感，不出现再热裂纹，出现层状撕裂；正火钢冷裂纹倾向大于热轧钢，对热裂纹不敏感出现再热裂纹和层状撕裂。
;;⑶热影响区性能变化：热轧钢脆化、晶粒粗大和粗晶脆化；正火钢粗晶脆化和组织脆化。
⑷制定工艺时应注意：热;;轧钢线能量需要适中，正火钢应选较小线能量。
焊接冶金学——材料焊接性
材料焊接性的概念有两个方面的内容：一是材料在焊接加工中是否容易形成接头或产生缺陷；二是焊接完成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。
研究焊接性的目的：目的在于查明一定的材料在指定的焊接工艺条件下可能出现的问题，以确定焊接工艺的合理性或材料的改进方向。
工艺焊接性—在一定焊接工艺条件下，能否获得优良致密，无缺陷焊接接头的能力。
使用焊接性—指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。
影响焊接性的因素：1、材料因素，材料的因素包括母材本身和使用的焊接材料；2、设计因素，焊接接头的结构设计会影响应力状态，设计结构时应使接头处的应力处于较小的状态，能够自由收缩，这样有利于减少应力集中和防止焊接裂纹；3、工艺因数，包括施工时所采用的焊接方法、焊接工艺规程和焊后处理等；4、服役环境，指焊接结构的工作温度、负荷和工作环境。
屈强比：屈服强度与抗拉强度之比。
粗晶区脆化：被加热到1200℃以上的热影响区过热区域可能产生粗晶区输入时，韧性明显降低。
这是由于热轧钢焊接时，采用过大的焊接热输入，粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏组织而降低韧性；焊接热输入过小，粗晶区中马氏体组织所占的比例增大而降低韧性。
热影响区脆化：在焊接热循环作用下，t（冷却时间）继续增加时低碳调质钢热影响区过热区易发生脆化，即冲击韧性明显下降。
热影响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格M-A组元的形成。
热影响区软化：低碳调质钢热影响区峰值温度高于母材回火温度至Ac1的区域会出现软化低碳调质钢的特点是：碳含量低，基体组织是强度和韧性都较高的低碳马氏体+下贝氏体，这对焊接有利，但是，调质状态下的钢材，只要加热温度超过它的回火温度，性能就会发生变化，焊接时由于热循环的作用使热影响区强度和韧性的下降几乎无可避免。
低碳调质钢的焊接方法：为了消除裂纹和提高焊接效率，一般采用熔化气体保护焊（MIG）或活性气体保护焊（MAG）等自动化或半自动机械化焊接方法；对于调质钢焊后热影响区强度和韧性下降的问题，可焊后重新重新进行调质处理，对于不能调质处理的，要限制焊接过程中热量对木材的作用，常用的化解方法有焊条电弧焊、CO2焊和Ar+CO2混合气体保护焊等。
焊接冶金学-材料焊接性-课后答案-李亚江版
焊接冶金学材料-焊接性课后习题答案第一章：概述第二章：焊接性及其实验评定1.了解焊接性的基本概念。
什么是工艺焊接性？影响工艺焊接性的主要因素有哪些？答：焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。
影响因素：材料因素、设计因素、工艺因素、服役环境。
第三章：合金结构钢1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差异？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：热轧钢的强化方式有：〔1〕固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。
〔2〕细晶强化，主要强化元素：Nb,V。
〔3〕沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：〔1〕固溶强化，主要强化元素：强的合金元素〔2〕细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo〔3〕沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。
热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。
制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。
2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。
答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb到达沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。
被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。
不锈钢焊接性分析论文
合肥通用职业技术学院毕业论文论文题目：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿系别：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿专业：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿学号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿指导老师：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿完成日期：＿＿＿＿目录1.摘要2.前言3.不锈钢的简介4.奥氏体不锈钢的焊接特性5铁素体不锈钢的焊接特性6.马氏体不锈钢的焊接特性7.双向不锈钢的焊接特性8. 沉淀硬化不锈钢的相关焊接特性9.不锈钢的整体焊接性分析10.结论11.参考文献12.谢词1.摘要：不同种类不锈钢由于其自身特点，其焊接性能存在差异。
笨论文主要介绍了常见的几类不锈钢的焊接特点和焊接技术。
关键词：不锈钢；焊接特性；工艺措施2.前言：不锈钢在焊接领域的运用相当广泛，上至大型船舶及锅炉压力容器，下至家庭房屋的建造。
无可不运用到不锈钢焊接技术。
尤其在航天工业、和工业制造人造卫星、宇宙飞船、火箭和核动力装置中不可缺少的材料而且使用量不断增加，从而使不锈钢的焊接凸显出其重要性。
3.不锈钢的简介不锈钢是指含cr量高于12%的钢，cr能在钢的表面形成一层坚固致密的cr203薄膜，使钢免遭腐蚀。
在此基础上，再加入一定数量的N i、Ti、Nb、W等元素，则能形成具有特殊耐腐蚀性、抗高温氧化或具有一定高温强度及表面美观等特性的各类不锈钢种。
不锈钢按空冷后室温组织不同分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀化不锈钢等几类。
下面就是各种不锈钢的焊接技术具体分析。
4奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢因焊接性良好，奥氏体不锈钢是应用最广的一种。
奥氏体不锈钢的焊接特点奥氏体不锈钢虽用的最为广泛，但是焊接材料或焊接工艺不正确时，会出现以下缺陷：﹙1﹚晶间腐蚀，引起金属机械性能和耐腐蚀性能的下降。
对应措施：选用合适焊条；减少危险温度范围停留时间；接触介质的那面焊缝最后焊接；焊后固溶处理要妥当。
﹙2﹚应力腐蚀开裂。
不锈钢焊接性分析与焊接工艺设计系统分析
不锈钢焊接性分析与焊接工艺设计系统分析不锈钢如今在各个领域的使用都十分广泛，用量日益增多，尤其是工业制造方面占比巨大，是工业制造项目中不可或缺的材料。
然而在不锈钢的现实生产过程中，对其焊接工艺的其影响因素较多，包括焊接的技术、规程管理以及工艺设计等等。
一、不锈钢的焊接性不锈钢的焊接性是指在特定施工条件下，将材料焊接成规定设计的构件，并满足预定使用条件。
焊接性主要分为工艺焊接性和使用焊接性，对于焊接的影响因素包括构件类型、选用材料、焊接方法和具体使用要求等。
不锈钢的种类有：奥氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢、马氏体不锈钢。
在此我们列举其中三种不锈钢的焊接性：（一）奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢在目前不锈钢的应用中最为广泛，焊接性最为良好，在高温、低温环境下都有良好的耐腐蚀性和塑韧性。
如若焊接技术不当，会出现晶间腐蚀和热裂纹等现象。
晶间腐蚀是局部腐蚀的一种，破坏晶粒间的结合，从而引起金属的机械强度和耐腐蚀能力。
应当减少不合理高温或低温的焊接时间，焊接完毕后的固溶要处理妥当。
许多易氧化烧损的合金元素，例如Cr、Ti等合金，焊接时容易出现热裂纹和气孔，易导致焊缝成型不良、焊接变形等问题，由此采取有效准确的焊接工艺便尤为重要。
（二）马氏体不锈钢马氏体不锈钢属于淬硬组织，热影响区的淬硬倾向极强，当焊接接头含氢量高，处于高温且快速冷却至120-100度以下时，钢中的奥氏体发生转变，继而变成马氏体，其焊接有冷冽倾向，含碳量越高则冷冽倾向越强。
马氏体不锈钢焊接时易出现淬火裂纹和延迟裂纹的问题，其导热性低，容易钢体过热，从而在热影响区产生粗大组织，影响不锈钢的成型。
（三）铁素体不锈钢铁素体不锈钢热稳定性和耐腐蚀性很强，同奥氏体不锈钢相比，其热膨胀系数相对偏小，约同碳钢相仿。
其中碳量超过16%高铬的铁素体不锈钢，在常温状态下的韧性较低，焊接接头刚度较大时，容易产生焊后裂纹。
在进行不锈钢焊接时，热影响区过高的部分，易降低焊接接头的塑性，晶粒细化困难，且若长时间将钢体停留在400°-600°会发生475°脆化。
焊接冶金与焊接性
焊接冶金与焊接性绪论焊接的本质和途径:焊接：通过加热, 加压或两者共同作用, 使所焊材料达到原子间结合, 实现永久性连接的工艺。
焊接途径: 1加热2加压1，焊接本质: 原子间结合焊接的结果: 永久性连接1）焊接接头的组成: 是指被焊材料经焊接后, 发生组织和性能变化的区域, 焊缝；融合区；热影响区。
2）焊缝: 是由被焊材料和添加材料经融化凝固后形成。
热影响区: 是指受焊接热循环的作用, 使母材发生微观组织和性能变化的区域。
融合区: 是部分熔化的母材和部分未熔化的母材所组成的区域。
3焊接热循环: 1）概念: 在焊接过程中, 某点工件上的温度随时间由低到高达到极值后, 又由高到低的变化过程。
2）主要参数: 加热速度Vh, 描述工件温度上升快慢。
峰值温度Tm, 是热循环曲线上对应的最高温度。
3）高温停留时间Th, 在某一较高温度以上的停留时间。
4）冷却速度或冷却时间Vc, T8、5第一章热循环的特点：1, 加热速度非常快；2, 峰值温度高；3, 高温停留时间短；4, 冷却速度快；5, 加热具有局部性和移动性。
第二章焊接化学冶金1，焊接化学冶金的反应区1）药皮反应区: 指开始化学反应的温度到药皮溶解（100——1200）, 主要反应有水分的蒸发, 某些物质的分解及铁合金氧化。
2）溶滴反应区: 溶滴形成, 长大, 过度到熔池的过程。
主要反应有气体的溶解和分解, 金属的蒸发, 金属和合金的氧化还原, 以及焊缝金属的合金化。
溶滴反应区特点：1, 反应温度高；2, 反应时间短；3, 相接触面积大；4, 溶滴金属与熔渣发生强烈的混合。
熔池反应区：特点：1, 反应温度略低；2, 反应时间增长；3, 反应具有不同步性；4, 熔池反应具有搅动作用。
2焊接熔渣及其性质1）熔渣的作用: 1, 机械保护作用；2, 冶金处理作用；3, 改善焊接工艺性能。
熔渣的种类和成分: 1盐型熔渣: 由金属的卤化物和不含氧的化合物组成。
2盐——氧化物型熔渣: 由金属的氟化物和氧化物组成。
《焊接冶金及金属焊接性》课程教学大纲
《焊接冶金及金属焊接性》课程教学大纲课程代码：ABJD0714课程中文名称：焊接冶金及金属焊接性课程英文名称：We1dmeta11urgyandmeta1we1dingperformance课程性质：选修课程学分数：3学分课程学时数：48学时授课对象：材料成型及控制工程专业本课程的前导课程：大学物理、物理化学、金属学及热处理一、课程简介本课程的任务是阐述金属材料在焊接过程中物理冶金、化学冶金和力学冶金的普遍规律，揭示材料成型过程中传热、传质和流动等现象，分析材料成型过程中缺陷的形成与防止。
焊接工艺的制定及焊接接头质量检测在制造过程中占有很大的比例，因此开设该课程。
本课程作为焊接专业的主干课程，旨在培养学生在培养学生熟练掌握焊接技术原理与本质，使学生掌握材料在熔焊条件下冶金过程的基本理论和基本知识,培养分析各种具体条件下材料焊接性的基本能力，为正确选择焊接材料、制定合理的焊接工艺和探索提高焊接质量的途径奠定基础。
二、教学基本内容和要求本课程的教学内容分为上下两大部分，上部分为焊接冶金，主要论述材料在熔焊条件下化学冶金和物理冶金的基本理论，内容包括：焊接材料的组成和作用，焊接化学冶金，焊接机头的组织和性能，焊接缺陷及其控制；下部分为焊接性，主要论述典型材料的焊接性及焊接工艺要点，内容包括：焊接性及其试验方法，低合金高强度钢的焊接，不锈钢及耐热钢的焊接，有色金属的焊接。
绪论掌握焊接过程的物理本质；了解焊接热源的种类及特征；掌握焊接加热特点及焊接接头的形成；了解焊接温度场；上部：(-)焊接化学冶金课程教学内容：1、焊接化学冶金过程的特点：掌握焊条熔化及熔池形成掌握焊接过程对金属的保护理解焊接冶金反应区及反应条件理解焊接工艺条件与化学冶金反应的关系理解焊接化学冶金系统及其不平衡性2、气体对金属的作用掌握氮对金属的作用掌握氢对金属的作用掌握氧对金属的作用了解氧化还原反应的判据掌握金属的氧化反应理解脱氧反应3、焊接时的熔渣对金属的作用理解焊接熔渣的类型理解活性熔渣对焊缝金属的氧化掌握焊缝金属的脱氧4、合金过渡掌握合金化的目的及方式了解合金化过程的理论分析理解合金过渡系数及其影响因素5、焊缝中硫和磷的控制理解焊缝中硫的危害及控制理解焊缝中磷的危害及控制课程的重点：1、焊接化学冶金学过程特点；2、熔敷速度、熔合比；3、气相对金属的作用；4、焊接化学冶金的一般规律；5、熔渣的作用性质；6、合金过渡问题；课程的难点：酸性渣和碱性渣对焊接的不同影响(-)焊条、焊剂和焊丝1.焊条掌握焊条的分类掌握焊条的组成理解焊条的工艺基础了解典型焊条的性能分析理解焊条的配制2.焊剂理解焊剂的类型理解焊剂的性能和用途3.焊丝理解焊丝的分类、型号和牌号了解实心焊丝，药芯焊丝；课程的重点：1.焊条分类；2.焊条、焊剂及焊丝的型号和牌号；3.典型焊条的冶金性能；4.气体保护焊焊丝和药芯焊丝；5.焊剂的性能用途；课程的难点：成分过冷对结晶形态的影响；晶粒成长的线速度的变化规律（三）熔池凝固和焊缝固态相变6.熔池结晶的特点和结晶形态掌握熔池结晶特殊性掌握熔池结晶的一般规律了解熔池结晶线速度了解熔池结晶的形态理解焊缝金属的化学成分不均匀性7.焊缝固态相变理解低碳钢焊缝的二次结晶组织理解低合金钢焊缝的二次组织理解改善焊缝二次组织的途径8.焊缝中的气孔和夹杂掌握焊缝中的气孔理解焊缝中的夹杂9.焊缝性能的控制掌握焊缝金属的固溶强化和变质处理了解调整焊接工艺改善焊缝的性能课程的重点：1.熔池凝固条件和特点及一般规律；2.各钢种焊缝的固态相变组织的转变；3.焊缝中的气孔和夹杂问题；4.焊缝性能问题讨论；课程的难点：典型焊条的性能分析（四）焊接热影响区的组织和性能8.焊接热循环掌握焊接热循环的主要参数了解热循环参数的数值模拟理解多层焊热循环的特点9.焊接热循环条件下的金属组织转变特点理解焊接时加热过程组织转变的特点掌握焊接时冷却过程组织转变的特点了解焊接条件下CCT图的建立及其应用10.焊接热影响区的组织和性能掌握焊接热影响区的组织分布理解焊接热影响区的性能11.焊接热模拟试验方法的特点了解了解焊接热模拟技术发展的背景焊接热模拟技术的发展过程及其现状了解焊接模拟试验的基本原理及主要参数课程的重点：1.焊接热循环的主要参数、意义；2,快速加热、连续冷却的金属组织转变特点；T图的应用；4.热影响区的划分方法；5.不易淬硬钢及淬硬钢的焊接热影响区分布和组织转变。
不锈钢焊接冶金学及焊接性
不锈钢焊接冶金学及焊接性第1章引言本书涉及到目前可以用作工程材料的广泛范围的不锈钢系列。
这个系列包括各类不锈钢，按微观组织分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢（奥氏体和铁素体）。
1.1不锈钢的定义不锈钢是一类Fe-C、Fe-C-Cr和Fe-Cr-Ni为合金系的高合金钢。
作为一类不锈的钢必须含有质量分数不低于10.5%的铬。
含有这个最低含量的钢在其表面可以形成一个惰性氧化层，这个惰性氧化层可以保护内层的金属在不含腐蚀介质的空气中不被氧化和腐蚀。
某些铬的质量分数低于11%的钢，比如用于电站的w （Cr）=9%铬合金的钢有时也被划为不锈钢。
另外某些铬的质量分数w（Cr）=12%的钢，甚至更高铬含量的钢，暴露在空气中也会生锈。
这是因为某些铬被结合为碳化物或其他化合物而降低了母材中的铬含量，使其低于形成连续氧化物保护层所必需的铬含量水平。
不锈钢的腐蚀有多种形式，包括点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀。
腐蚀的形式受腐蚀环境、材料的冶金状态和局部应力的影响。
工程师和设计师在选择用于腐蚀条件下的不锈钢时，必须充分了解结构的腐蚀环境和制造过程对材料冶金行为的重要影响。
即使在高温下，不锈钢也有好的抗氧化性，因而也常常被称为耐热钢。
高温抗氧化性也是含有铬成分的一个主要功能，某些高铬合金钢（w（Cr）=25%～30%）能用于1000℃的高温。
另外一种耐热性是指高温防渗碳，为了具有这种耐热性，开发了含有中等含量的铬[w(Cr=16%)]和镍含量很高[w(Ni)=35%]的一类不锈钢。
1.2不锈钢的发展史1.3不锈钢的种类及其应用紧接着碳钢和C-Mn钢，不锈钢是最广泛应用的钢种。
和其他材料以成分来分类有所不同，不锈钢的分类是基于其冶金学上起主导作用的相成分。
在不锈钢中三种可能的相成分是马氏体、铁素体和奥氏体。
双相钢含有近似50%的奥氏体和50%的铁素体，从而得益于这两种相所期望的性能。
析出硬化（PH）类钢因形成强化析出相并由时效热处理硬化而得名。
焊接冶金及金属焊接性的特点
焊接冶金及金属焊接性的特点
以熔化焊为例，焊接过程经过了加热—熔化—冶金反应—结晶—固态相变—接头。
1、焊接热过程
贯穿整个焊接过程，决定焊接应力、应变、冶金反应、结晶、相变。
2、焊接化学冶金过程
熔化金属、熔渣、气相进行系列的化学冶金反应。
1、焊接时金属结晶和相变过程
2、焊接接头的特征
焊接接头是指整个焊接区，不仅包括结合区，也包括其周围区域。
结合区既是焊缝（WM），结合区邻近区既是母材中组织或性能发生变化的区，称为热影响区（HAZ）。
过渡区是指母材与焊缝交界处，也称为熔合区。
接头的质量包括焊缝与热影响区与熔合区。
不锈钢焊接技术特点
不锈钢焊接特点1.可焊性综述奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性，很好的塑性和韧性，可焊性良好，不会发生任何淬火硬化，很少出现冷裂纹，由于热胀冷缩特别大带来两个问题：一是出现热裂纹，二是焊接变形大，焊缝冷却时收缩应力大，可能出现应力腐蚀破坏现象、475℃脆化、σ相析出脆化、晶间腐蚀等缺陷。
马氏体型不锈钢，具有强烈的淬硬倾向，易出现冷裂纹，焊接接头受热超过1150℃区域，晶粒显著长大，过快过慢的冷却速度可能引起接头脆化，晶间腐蚀倾向较小，也具有475℃脆化。
铁素体型不锈钢不会发生淬火硬化现象，加热大于950℃，焊缝及热影响区晶粒严重长大，无法用焊后热处理细化晶粒，会产生冷裂纹。
容易出现475℃脆化及σ相析出脆化。
600℃以上短时加热后空冷可消除475℃脆化，加热到930～980℃急冷可消除σ相析出脆化。
2.焊缝腐蚀、脆化及防止措施说明焊缝晶间腐特征：晶间腐蚀从外观上不易发觉，但晶粒结合强度几乎全部丧失，腐蚀深度较大，可失去金属声，导致过载断裂，严重的晶间腐蚀可形成粉末从构件上脱落下来晶间腐蚀是危险性很大的破坏，起因是贫铬敏化。
当加热到600～800℃区间，会发生敏化，其实质是过饱和固溶的碳向晶粒边界扩散与晶界附近的铬结合成铬的碳化物（CrFe）23C6，并在晶界沉淀析出。
铬原子扩散速率没有碳快，来不及从晶内补充到晶界附近，因而晶界出现贫铬区，丧失了抗腐蚀性能，在腐蚀介质中工作一段时间应会出现晶间腐蚀。
当加热温度大于850℃，晶内的Cr向晶间扩散，能使贫铬区恢复。
预防措施如下⑴选择超低碳的母材（C＜0.03%），采用含有一定量铁素体的双相不锈钢⑵合理选择焊接工艺，减少在危险温度区域停留时间，尽量采用窄焊缝多层多道焊，焊完一层待冷至室温后再焊下一层，不允许焊条横向摆动。
对管壁较厚、管径又小的焊管，首先用TIG焊打底（可不加焊丝），也可以在管内充氩气焊时，背面用纯铜垫，内充水或气冷却焊缝⑶焊后固溶处理，将件加热到1050～1150℃后淬火，使晶界上碳化物熔入晶粒内部，形成均匀的奥氏体组织，即焊后将整个焊件热处理，可以避免晶间腐蚀刀状腐蚀破坏⑴在γ相晶界发生Cr23C6型碳化物沉淀造成晶粒边界贫铬，在一定腐蚀介质作用下，从表面开始向晶间腐蚀，形成刀蚀⑵破坏程度及防止措施与晶间腐蚀相同。
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不锈钢焊接冶金学及焊接性
第1章引言
本书涉及到目前可以用作工程材料的广泛范围的不锈钢系列。
这个系列包括各类不锈钢，按微观组织分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢（奥氏体和铁素体）。
1.1不锈钢的定义
不锈钢是一类Fe-C、Fe-C-Cr和Fe-Cr-Ni为合金系的高合金钢。
作为一类不锈的钢必须含有质量分数不低于10.5%的铬。
含有这个最低含量的钢在其表面可以形成一个惰性氧化层，这个惰性氧化层可以保护内层的金属在不含腐蚀介质的空气中不被氧化和腐蚀。
某些铬的质量分数低于11%的钢，比如用于电站的w （Cr）=9%铬合金的钢有时也被划为不锈钢。
另外某些铬的质量分数w（Cr）=12%的钢，甚至更高铬含量的钢，暴露在空气中也会生锈。
这是因为某些铬被结合为碳化物或其他化合物而降低了母材中的铬含量，使其低于形成连续氧化物保护层所必需的铬含量水平。
不锈钢的腐蚀有多种形式，包括点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀。
腐蚀的形式受腐蚀环境、材料的冶金状态和局部应力的影响。
工程师和设计师在选择用于腐蚀条件下的不锈钢时，必须充分了解结构的腐蚀环境和制造过程对材料冶金行为的重要影响。
即使在高温下，不锈钢也有好的抗氧化性，因而也常常被称为耐热钢。
高温抗氧化性也是含有铬成分的一个主要功能，某些高铬合金钢（w（Cr）=25%～30%）能用于1000℃的高温。
另外一种耐热性是指高温防渗碳，为了具有这种耐热性，开发了含有中等含量的铬[w(Cr=16%)]和镍含量很高[w(Ni)=35%]的一类不锈钢。
1.2不锈钢的发展史
1.3不锈钢的种类及其应用
紧接着碳钢和C-Mn钢，不锈钢是最广泛应用的钢种。
和其他材料以成分来分类有所不同，不锈钢的分类是基于其冶金学上起主导作用的相成分。
在不锈钢中三种可能的相成分是马氏体、铁素体和奥氏体。
双相钢含有近似50%的奥氏体和50%的铁素体，从而得益于这两种相所期望的性能。
析出硬化（PH）类钢因形成强化析出相并由时效热处理硬化而得名。
PH不锈钢又进而由在其中形成析出相的母相或基体被分为：马氏体类、半奥氏体类和奥氏体类。
美国钢铁研究院（AISI）用三个数字，有时附加一个字母的系列来标识不锈钢，例如304，304L，410和413等。
磁性也可以用来鉴别某些不锈钢。
奥氏体类不锈钢本质上是非磁性的。
少量参与铁素体或冷加工可能引起轻微的铁磁性，但其磁性明显的低于磁性材料。
铁素体和马氏体类不锈钢是铁磁性的。
双相钢由于有较高的铁素体含量，而有相对较强的磁性。
对于不同类型的不锈钢，其物理性能如导热性、热膨胀性和力学性能可以变化很大并影响其焊接性。
例如奥氏体不锈钢导热性差而线胀系数高，因而焊接时引起的变形大于其他类型（主要是铁素体和马氏体钢种）。
1.4不锈钢的耐蚀性能
大多数情况下选用不锈钢是因其有较高的耐腐蚀性和耐热性。
由于形成惰性的富铬氧化物层，不锈钢本身能够避免困扰碳-锰结构钢和低合金结构钢的一般性腐蚀问题。
然而不锈钢可能遭受其他情况下的腐蚀，因而必须从工作环境考虑对其精心选择和应用。
本书只对可用于不锈钢焊件的腐蚀机理做一般性的小结。
在不锈钢中发生的两种局部性腐蚀是点蚀和缝隙腐蚀。
从机理上看两种腐蚀是相似的，都引起严重的局部侵蚀。
从点蚀的名词可以看出其是由于惰性膜局部被损而造成的，并且总和某些冶金学上的特殊区域，如晶界、金属间化合物组分等有关。
一旦惰性层破裂，层下面的金属受到腐蚀而在表面形成小点穴，随后点穴中的溶液化学成分发生变化使侵蚀性（即酸性）不断增强而导致很快的表面下侵蚀和相邻腐蚀穴的连接，最终导致构件的破坏。
由于点蚀只有很小的针眼暴露在表面，因此可以很隐蔽。
缝隙腐蚀从机理上看很相似，但其产生不再需要存在某些冶金上的特殊区域，而从“缝隙”这个名词上可以看到本来就有一个四周围着的空间存在，在其中化学溶液成分发生和点蚀类似的变化。
缝隙腐蚀普遍在螺栓连接结构中发生，此时螺栓头和被栓接的表面提供了这种缝隙。
点蚀和缝隙腐蚀都容易在含有氯化
物离子的溶液（如海水）中发生。
焊接可能产生某些能加速点蚀的微观组织或形成缝隙（未焊透、夹渣等）而加速局部的腐蚀。
焊接中形成的氧化物如不能清除也会减弱在某些介质中的耐腐蚀能力。
在所有不锈钢焊件腐蚀机制中最严重的，也是很多文章和综述描述的主题就是晶间侵蚀（IGA）和与其相关的称为晶间应力腐蚀裂纹（IGSCC）的现象。
这种形式的侵蚀在奥氏体钢焊接热影响区中最为普遍。
它起源于一种称之为“敏化”的一种冶金状态。
这是由于在晶界形成富铬的析出物，使其附近的区域贫铬，当其铬的质量分数下降到低于12%时就会使组织对腐蚀性侵蚀敏感而产生“敏化”。
相似的现象也会在铁素体不锈钢的热影响区中发生。
这个腐蚀机制将在阐述这些合金钢的章节中予以详细介绍。
穿晶应力腐蚀裂纹（TGSCC）也是一个严重的问题，特别是对于常用的奥氏体不锈钢如304L和316L。
穿晶SCC这个名词意味着和晶界关系不大或者无关。
这种裂纹在每个晶粒中沿原子面扩展，从一个晶粒扩展到另一个晶粒时经常改变其方向而发生分叉。
残余应力和外加应力，加上有氯离子的存在会加速这种裂纹的产生。
1.5 不锈钢的生产
不锈钢可以制成各种各样的形状和尺寸，而这种合金钢用于商业的形态几乎是无限的。
某些合金钢如铁素体类不锈钢和双相不锈钢在成形上有一定的限制，但就整体而言几乎任何可以想象的形状都可以通过铸造、热加工和冷加工等各种工艺生产出来。
上世纪70年代初期，由于引进了氩-氧脱碳（AOD）和真空-氧脱碳（VOD）工艺而使不锈钢的熔炼产生了革命性的变化。
在电弧炉中进行预熔炼，然后把熔融的钢液转入精炼罐，此时熔融钢液可以含质量分数为1.5%-2%的碳。
在AOD 过程中将氩和氧的混合气吹入熔融的钢液中，氧和碳形成一氧化碳而从钢液中溢出。
控制氩氧混合气的吹入量以达到要求的碳含量。
而VOD过程也相似，只是不需要氩气作为载体
第2章相图
2.1铁-铬系
铬在高温时全部溶于铁中，所有Fe-Cr合金凝固时都生成铁素体。
而凝固温度区间很窄。
对于低铬含量的合金在912℃～1394℃温度区间形成一个奥氏体区，通常被称为γ相回线。
铬的质量分数高于12.7%的合金在高温是全铁素体，而铬的质量分数低于12.7%的合金在这个γ相回线温度范围内多多少少要形成一些奥氏体。
而铬的质量分数低于12%的合金在此回线温度的温度范围内将全是奥氏体组织，形成的奥氏体在快速冷却时可转变成马氏体。
在Fe-Cr系中存在一种称为σ相的低温平衡相，这种相具有（Fe，Cr）化学配比的四方晶体。
σ相在w（Cr）超过20%的合金中形成的最快，但由于σ相在低温下形成，其形成的动力学过程十分迟缓，在600～800℃温度范围内析出需要较长时间。
因为σ相是一种既硬又脆的相，在不锈钢中经常不希望其存在。
在Fe-Cr相图中，在σ+α相区里有一条475℃的水平虚线，在此温度下，
由于在α母体中形成了一种共格的富铬析出物而使合金脆化，被称为475℃脆化。
这中析出物被称为α’相，α’相实际是在400～540℃温度范围内形成的，在铬的质量分数高于14%的合金中具有严重的脆化效应。
α’相的形成也很缓慢，加入合金元素会加速其形成。
2.2 铁-铬-碳系
碳是奥氏体形成元素，它使γ相回线区扩大，即在铬含量高得多的成分下仍使奥氏体在高温区保持稳定。
图2-2示出了碳对扩大奥氏体相区的影响，请注意即使很少的碳含量，也可使γ相回线区显著的扩大，这对开发马氏体钢很重要，因为要在冷却时形成马氏体，则在高温时必须是奥氏体。
对于铁素体类的钢，γ相回线区面积必须予以控制，使得高温时没有或者只有很少的奥氏体存在。
为了可以观察Fe-Cr-C三元系随温度的变化，需要把其中一个成分设定为固定值，用这种方法可以建立一个伪二元相图或叫等成分面。