焊接冶金学-材料焊接性 思考题(课后)
焊接冶金学及金属材料焊接习题答案模块二
焊接冶金学及金属材料焊接习题答案模块二模块二2-1答:与铸锭凝固相比,焊缝结晶有以下特点:(1)熔池的体积小,冷却速度大。
由于熔池的体积小,而周围又被冷金属所包围,所以熔池的冷却速度很大,平均约为4~100℃/s,比铸钢锭的平均冷却速度要大10000倍左右。
因此,对于含碳量高、合金元素较多的钢种容易产生淬硬组织,甚至焊道上产生裂纹。
由于冷却速度快,熔池中心和边缘还有较大的温度梯度,致使焊缝中柱状晶得到很大发展。
所以一般情况下焊缝中没有等轴晶,只有在焊缝断面的上部有少量的等轴晶(电渣焊除外)。
(2)熔池中的液态金属处于过热状态。
在电弧焊的条件下,对于低碳钢或低合金钢来讲,熔池的平均温度可达1770±100℃,而溶滴的温度更高,约为2300±200℃。
一般钢锭的温度很少超过1550℃,因此,熔池的液态金属处于过热状态。
由于液态金属的过热程度较大,合金元素的烧损比较严重,使熔池中非自发晶核的质点大为减少,这也是促使焊缝中柱状晶得到发展的原因之一。
此外,在焊缝条件下,气体的吹力,焊条的摆动以及熔池内部气体的外逸,都会产生搅拌作用。
这一点对于排除气体和夹杂是很有利的,也有利于得到致密而性能好的焊缝。
2-2答:焊缝金属在结晶过程中,由于合金元素来不及扩散而存在化学成分的不均匀性。
一般焊缝中的偏析主要有以下三种。
(1)显微偏析一般来讲,先结晶的固相含溶质较低,也就是先结晶的固相比较纯,而后结晶的固相含溶质的浓度较高,并富集了较多的杂质。
由于焊接过程中冷却较快,固相的成分来不及扩散,而在相当大的程度上保持着由于结晶有先后所产生的化学成分不均匀性。
(2)区域偏析焊接时由于熔池中存在激烈的搅拌作用,同时焊接熔池又不断的向前推移,不断加入新的液体金属,因此结晶后的焊缝,从宏观上不会像铸锭那样有大面积的区域偏析。
但是,在焊缝结晶时,由于柱状晶体继续长大和推移,此时会把溶质或杂质“赶”向熔池的中心。
这使熔池中心的杂质浓度逐渐升高,致使在最后凝固的部位产生较严重的区域偏析。
焊接冶金学及金属材料焊接 习题答案模块四
模块四4-1答:(1)氧化物夹杂 其成分主要是SiO2,其次是MnO、TiO2、Al2O3等。
(2)氮化物夹杂 氮化物主要是Fe4N。
(3)硫化物夹杂硫化物主要有两种形态: FeS 和MnS4-2答:氮气孔较多集中在焊缝表面,但多数情况下是成堆出现,与蜂窝类似。
氮的来源主要是由于焊接过程中焊缝保护不良,有较多的空气侵入熔池所致。
在实际中常采取的防止措施如下:(1)加强焊接区的保护(2)合理确定焊接工艺(3)冶金处理对于低碳钢和低合金钢焊接接头,大多数情况下氢气孔出现在焊缝的表面上,气孔的断面形状如同螺钉状,在焊缝的表面上形成喇叭口形,而气孔的四周有光滑的内壁。
但这类气孔在特殊情况下也会出现在焊缝的内部,如焊条药皮中含有较多的结晶水,使焊缝中的含氢量过高,因而凝固时来不及上浮而残存在焊缝内部。
防止氢气孔的措施主要有以下几种:(1)控制氢的来源(2)冶金处理(3) 控制焊接工艺参数焊接碳钢时,由于冶金反应产生了大量的CO,在结晶过程中来不及逸出而残留在焊缝内部形成气孔。
气孔沿结晶方向分布,有些象条虫状卧在焊缝内部。
防止CO气孔常采用的措施主要有以下几种:(1)限制焊丝中的含碳量(2)采取冶金措施防止CO气孔(3) 合理确定焊接工艺4-3答:焊接结构产生裂纹轻者需要返修,浪费人力、物力、时间,重者造成焊接结构报废,无法修补。
更严重者造成事故、人身伤亡。
具体地说,焊接裂纹对结构的危害有:(1)减少了焊接接头的工作截面,因而降低了焊接结构的承载能力。
(2)构成了严重的应力集中。
裂纹是片状缺陷,其边缘构成了非常尖锐的切口,具有高的应力集中,既降低结构的疲劳强度,又容易引发结构的脆性破坏。
(3)造成泄漏。
用于承受高温高压的焊接锅炉或压力容器,用于盛装或输送有毒的、可燃的气体或液体的各种焊接储罐和管道等,若有穿透性裂纹,必然发生泄漏,在工程上是不允许的。
(4)表面裂纹能藏垢纳污,容易造成或加速结构腐蚀。
(5)留下隐患,使结构变得不可靠。
焊接冶金学习题答案汇总
焊接冶金学习题答案汇总第一章焊接化学冶金1、什么是焊接化学冶金?它的主要研究内容和学习的目的是什么答:焊接化学冶金指在熔焊过程中,焊接区内各种物质之间在高温下的相互作用反应。
它主要研究各种焊接工艺条件下,冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及变化规律。
研究目的在于运用这些规律合理地选择焊接材料,控制焊缝金属的成分和性能使之符合使用要求,设计创造新的焊接材料。
2、调控焊缝化学成分有哪两种手段?它们怎样影响焊缝化学成分?答:调控焊缝化学成分的两种手段:1)、对熔化金属进行冶金处理;2)、改变熔合比。
怎样影响焊缝化学成分:1)、对熔化金属进行冶金处理,也就是说,通过调整焊接材料的成分和性能,控制冶金反应的发展,来获得预期要求的焊接成分;2)、在焊缝金属中局部熔化的母材所占比例称为熔合比,改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分。
3、焊接区内气体的主要来源是什么?它们是怎样产生的?答:焊接区内气体的主要来源是焊接材料,同时还有热源周围的空气,焊丝表面上和母材坡口附近的铁皮、铁锈、油污、油漆和吸附水等,在焊接时也会析出气体。
产生:①、直接输送和侵入焊接区内的气体。
②、有机物的分解和燃烧。
③、碳酸盐和高价氧化物的分解。
④、材料的蒸发。
⑤、气体(包括简单气体和复杂气体)的分解。
4、氮对焊缝质量有哪些影响?控制焊缝含氮量的主要措施是什么?答:氮对焊接质量的影响:a在碳钢焊缝中氮是有害的杂质,是促使焊缝产生气孔的主要原因之一。
b氮是提高低碳钢和低合金钢焊缝金属强度、降低塑性和韧性的元素。
c氮是促进焊缝金属时效脆化的元素。
控制焊缝含氮量的主要措施:a、控制氮的主要措施是加强保护,防止空气与金属作用;b、在药皮中加入造气剂(如碳酸盐、有机物等),形成气渣联合保护,可使焊缝含氮量下降到0.02%以下;c、采用短弧焊(即减小电弧电压)、增大焊接电流、采用直流反接均可降低焊缝含氮量;d、增加焊丝或药皮中的含碳量,可降低焊缝中的含氮量。
焊接冶金学习题及答案
一.名词解释1. 焊接:被焊工件的材质(同质或异质),通过加热或加压或二者并用,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的连接的工艺过程。
2. 熔合比:在焊缝金属中局部融化的母材所占的比例称为熔合比。
3. 交互结晶:熔合区附近加热到半融化状态基本金属的晶粒表而,非自发晶核就依附在这个表而上,并以柱状晶的形态向焊缝中心生长,形成所谓交互结晶。
4. 焊缝扩散氢:由于氢原子和离子的半径很小,这一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散,故称扩散氢。
5. 拘束度:单位长度焊缝,在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需的力。
6. 熔敷系数:真正反映焊接生产率的指标。
7. 熔敷比表面积:熔滴的表而积Ag与其质量pVg之比。
8. 应力腐蚀:焊接构件,如容器,管道等在腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种延迟破坏现象,称为应力腐蚀裂纹。
9. 层状撕裂:大型厚壁结构,在焊接过程中会沿钢板的厚度方向岀现较大的拉伸应力,如果钢中有较多的杂质,那么沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹,称为层状撕裂。
10. 在热裂纹:厚板焊接结构,并采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材,在进行消除应力热处理或在一泄温度下服役的过程中,任焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹为在热裂纹。
11. 热影响区:熔焊时在集中热源的作用下,焊缝两侧发生组织和性能变化的区域。
12. 热循环曲线:焊接过程中热源沿焊件移动时,焊件上某点温度由低而高,达到峰值后,又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。
13. 焊接线能量:热源功率q与焊接速度v之比。
二简答1. 氢对焊接质量有哪些影响?控制焊缝含氢量的主要描施是什么?a.氢脆,氢在室温附近使钢的塑性严重下降,b.白点,碳钢和低合金钢焊缝,如含氢量高常常在拉伸或弯曲断而上岀现银白色局部脆断点。
c.形成气孔,熔池吸收大量的氢,凝固时由于溶解度突然下降,使氢处于饱和状态,会产生氢气且不溶于液态金属,形成气泡产生气孔。
材料课焊接部分思考与练习
思考与练习1.何谓焊接热循环,焊接热循环的主要特征参数有哪些?它们对焊接接头的组织和性能有何影响?在焊接热源的作用下,焊件上某一点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环。
焊接热循环的主要参数是加热速度v H,峰值温度T max,高温停留时间t H,冷却速度v c,冷却时间t8/5, t8/3, t100。
…….2.试分析焊接化学冶金的特点。
焊接时金属熔池表面有熔渣保护、气体保护;焊接时化学冶金反应分区进行,熔化金属、熔渣和电弧气氛三个相相互作用,焊接冶金过程是分区域(阶段)连续进行的。
不同的焊接方法有不同的反应区。
焊条电弧焊时有三个反应区:药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区。
(1)药皮反应区当焊条药皮被加热时,各种组成物之间会发生物理化学反应,主要是水分的蒸发,某些物质的分解和铁合金的氧化。
(2)熔滴反应区熔滴反应区包括熔滴形成、长大及熔滴过渡。
1) 温度高,平均温度达1800 - 2400℃。
2) 熔滴金属与气体、熔渣的接触面积大。
3) 各相之间的反应时间短。
4)熔滴金属和熔渣之间发生强烈的混合。
(3)熔池反应区,熔池最突出的特点之一是温度分布极不均匀,因此,同一个过程在熔池的两个部分可能向相反的方向进行。
如在熔池的前部发生金属的熔化和气体的吸收过程,而在后部发生金属的凝固和气体的析出过程。
3.试分析氮、氢、氧对焊缝金属性能的影响。
氮对焊接质量的影响:在焊接碳钢时,氮是有害的杂质,它是促使焊缝产生气孔的主要原因之一。
氮是提高低碳钢和低合金钢焊缝金属强度、降低塑性和韧性的元素,特别是低温韧性急剧下降。
氢对焊接质量的影响:对于多数金属来说,氢是有害的杂质,在钢中,形成氢脆、白点,形成气孔和冷裂纹。
氧对焊接质量的影响:氧在焊缝中不论以何种形存在,对焊缝的质量都有很大的的影响。
随着焊缝含氧量的增加,其强度、塑性、韧性均明显下降,尤其是低温冲击韧性急剧下降。
此外,氧还会引起热脆、冷脆和时效硬化。
4.焊接时脱氧的方式有哪些?焊接时的脱氧反应是分阶段和区域进行的,按其进行的方式和特点分为先期脱氧、沉淀脱氧和扩散脱氧。
焊接冶金学及金属材料焊接 习题答案 模块八
模块八8-1答:奥氏体不锈钢中含镍8%~25%,在焊接的时候,焊接接头容易出现应力开裂和热裂纹,为了保证焊接接头的质量,需要选择正确的工艺方法,焊接工艺要点如下:正确选择焊接材料,选择焊接材料的原则是焊缝金属的合金成分与母材成分基本相同,并降低焊缝中碳、磷和硫等杂质的含量;选择合理的焊接方法,奥氏体不锈钢具有良好的焊接性,可以采用焊条电弧焊,埋弧焊,惰性气体保护焊和等离子焊等焊接方法;焊前的准备,包括下料方法,坡口的加工方法,焊前的清理和表面的防护等;焊接工艺参数,焊接电流,电弧电压,焊接速度,焊丝或焊条的直径等。
焊后表面处理方法,不锈钢焊接以后进行表面处理,以增加其抗腐蚀的能力,处理的方法有表面抛光,酸洗和钝化处理等;焊后检验,焊后除了进行一般的焊接缺陷检验以外,还要进行耐腐蚀性试验。
8-2答:(1)焊接性分析奥氏体不锈钢焊接的主要问题是焊接接头晶间腐蚀、应力腐蚀裂纹、焊接接头热裂纹和焊接接头的力学性能,晶间腐蚀是奥氏体不锈钢板一种危险的破坏形式,通过调整焊缝金属组织,同样可以改善焊缝金属抗晶间腐蚀的能力。
应力腐蚀发生在有应力作用的条件下,奥氏体不锈钢的热物理性能导热性差,线胀系数大,在相同的条件下,焊接残余应力较大,为防止产生应力腐蚀开裂,合理调整焊缝成分。
奥氏体不锈钢焊接时,焊缝和近缝区均可产生热裂纹,这是因为奥氏体钢的物理性能有其独特之处。
为了防止热裂纹,通常采用同材质的焊缝金属,应尽量选择含杂质较低的焊接材料,选择母材时也是如此,为提高镍含量大于15%的奥氏体钢的抗裂性,可采用奥氏体加一次碳化物或奥氏体加硼化物的双相组织,这样不会损坏焊接接头的高温性能。
若在高温环境中,作为热强钢或在低温下工作时,就应该注意低温脆化和高温脆化问题。
(2)焊接工艺特点奥氏体不锈钢的焊接,除一般结构钢的焊接工艺特点之外,还有其独特之处。
1)由于奥氏体不锈钢热导率小,线胀系数大,自由状态焊接时易产生较大的焊接变形。
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。
焊接冶金学习题(附答案)
第一章焊接化学冶金1、什么是焊接化学冶金?它的主要研究内容和学习的目的是什么?答:焊接化学冶金指在熔焊过程中,焊接区内各种物质之间在高温下的相互作用反应。
它主要研究各种焊接工艺条件下,冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及变化规律。
研究目的在于运用这些规律合理地选择焊接材料,控制焊缝金属的成分和性能使之符合使用要求,设计创造新的焊接材料。
2、调控焊缝化学成分有哪两种手段?它们怎样影响焊缝化学成分?答:调控焊缝化学成分的两种手段:1)、对熔化金属进行冶金处理;2)、改变熔合比。
怎样影响焊缝化学成分:1)、对熔化金属进行冶金处理,也就是说,通过调整焊接材料的成分和性能,控制冶金反应的发展,来获得预期要求的焊接成分;2)、在焊缝金属中局部熔化的母材所占比例称为熔合比,改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分。
3、焊接区内气体的主要来源是什么?它们是怎样产生的?答:焊接区内气体的主要来源是焊接材料,同时还有热源周围的空气,焊丝表面上和母材坡口附近的铁皮、铁锈、油污、油漆和吸附水等,在焊接时也会析出气体。
产生:①、直接输送和侵入焊接区内的气体。
②、有机物的分解和燃烧。
③、碳酸盐和高价氧化物的分解。
④、材料的蒸发。
⑤、气体(包括简单气体和复杂气体)的分解。
4、氮对焊缝质量有哪些影响?控制焊缝含氮量的主要措施是什么?答:氮对焊接质量的影响:a在碳钢焊缝中氮是有害的杂质,是促使焊缝产生气孔的主要原因之一。
b氮是提高低碳钢和低合金钢焊缝金属强度、降低塑性和韧性的元素。
c氮是促进焊缝金属时效脆化的元素。
控制焊缝含氮量的主要措施:a、控制氮的主要措施是加强保护,防止空气与金属作用;b、在药皮中加入造气剂(如碳酸盐、有机物等),形成气渣联合保护,可使焊缝含氮量下降到0.02%以下;c、采用短弧焊(即减小电弧电压)、增大焊接电流、采用直流反接均可降低焊缝含氮量;d、增加焊丝或药皮中的含碳量,可降低焊缝中的含氮量。
5、综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响?答:(1)焊接工艺参数对焊缝含氢量有一定的影响:手工电弧焊时,增大焊接电流使熔滴吸收的氢量增加;增大电弧电压使焊缝含氢量有某些减少。
焊接冶金学习题及答案
一.名词解释1. 焊接:被焊工件的材质(同质或异质),通过加热或加压或二者并用,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的连接的工艺过程。
2. 熔合比:在焊缝金属中局部融化的母材所占的比例称为熔合比。
3. 交互结晶:熔合区附近加热到半融化状态基本金属的晶粒表而,非自发晶核就依附在这个表而上,并以柱状晶的形态向焊缝中心生长,形成所谓交互结晶。
4. 焊缝扩散氢:由于氢原子和离子的半径很小,这一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散,故称扩散氢。
5. 拘束度:单位长度焊缝,在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需的力。
6. 熔敷系数:真正反映焊接生产率的指标。
7. 熔敷比表面积:熔滴的表而积Ag与其质量pVg之比。
8. 应力腐蚀:焊接构件,如容器,管道等在腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种延迟破坏现象,称为应力腐蚀裂纹。
9. 层状撕裂:大型厚壁结构,在焊接过程中会沿钢板的厚度方向岀现较大的拉伸应力,如果钢中有较多的杂质,那么沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹,称为层状撕裂。
10. 在热裂纹:厚板焊接结构,并采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材,在进行消除应力热处理或在一泄温度下服役的过程中,任焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹为在热裂纹。
11. 热影响区:熔焊时在集中热源的作用下,焊缝两侧发生组织和性能变化的区域。
12. 热循环曲线:焊接过程中热源沿焊件移动时,焊件上某点温度由低而高,达到峰值后,又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。
13. 焊接线能量:热源功率q与焊接速度v之比。
二简答1. 氢对焊接质量有哪些影响?控制焊缝含氢量的主要描施是什么?a.氢脆,氢在室温附近使钢的塑性严重下降,b.白点,碳钢和低合金钢焊缝,如含氢量高常常在拉伸或弯曲断而上岀现银白色局部脆断点。
c.形成气孔,熔池吸收大量的氢,凝固时由于溶解度突然下降,使氢处于饱和状态,会产生氢气且不溶于液态金属,形成气泡产生气孔。
焊接冶金学(基本原理)课后习题
1)对被焊接的材质施加压力 目的是破坏接触表面的氧化膜,使结合处增加有效的接触面积,从而达到紧密接触。
2)对被焊材料加热(局部或整体) 对金属来讲,使结合处达到塑性或熔化状态,此时接触面的氧化膜迅速破坏,降低金属变形的阻力,加热也会增加原于的振动能,促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。
5.焊剂的作用有哪些?
隔离空气、保护焊接区金属使其不受空气的侵害,以及进行冶金处理作用。
6.能实现焊接的能源大致哪几种?它们各自的特点是什么?
见课本p3 :热源种类
7.焊接电弧加热区的特点及其热分布?(详见:焊接冶金学(基本原理)p4)
热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的。对于电弧焊来讲,这个作用面积称为加热区,如果再进一步分析时,加热区又可分为加热斑点区和活性斑点区;
P:磷的危害: 在熔池快速凝固时,磷易发生偏析。磷化铁常分布于晶界,减弱了晶粒之间的结合力,同时它本身既硬又脆。这就增加了焊缝金属的冷脆性,即冲击韧度降低,脆性转变温度升高。
控制磷的措施:1)限制母村、填充金属、药皮和焊剂中的含s量; 2)增加熔渣的碱度;3)脱磷
22.氢对焊接质量有哪些影响?控制焊缝含氢量的主要措施是什么?
1)活性斑点区 活性斑点区是带电质点(电子和离于)集中轰击的部位,并把电能转为热能;
2)加热斑点区 在加热斑点区焊件受热是通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的。
8.什么是焊接,其物理本质是什么?
焊接:被焊工件的材质(同种或异种),通过加热或加压或二者并用,并且用或不用填充材料,使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
(完整版)焊接冶金学(基本原理)习题总结
焊接冶金学(基本原理)部分习题及答案绪论一、什么是焊接,其物理本质是什么?1、定义:焊接通过加热或加压;或两者并用,使焊件达到原子结合,从而形成永久性连接工艺.2、物理本质:焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合,对于金属而言,既实现了金属键结合。
二、怎样才能实现焊接,应有什么外界条件?1、对被焊接的材质施加压力:目的是破坏接触表面的氧化膜,使结合处增加有效的接触面积,从而达到紧密接触.2、对被焊材料加热(局部或整体):对金属来讲,使结合处达到塑性或熔化状态,此时接触面的氧化膜迅速破坏,降低金属变形的阻力,加热也会增加原于的振动能,促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。
三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别?钎焊母材不溶化,熔焊母材溶化.1. 温度场定义,分类及其影响因素。
1、定义:焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态.2、分类:1) 稳定温度场—-温度场各点温度不随时间而变动;2) 非稳定温度场——温度场各点随时间而变动;3) 准稳定温度场——温度随时间暂时不变动,热饱和状态;或随热源一起移动。
3、影响因素:1) 热源的性质2) 焊接线能量3) 被焊金属的热物理性质a. 热导率b. 比热容c. 容积比热容d. 热扩散率e. 热焓f. 表面散热系数4) 焊件厚板及形状第一章二、焊接化学冶金分为哪几个反应区,各区有何特点?1、药皮反应区:指焊条受热后,直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。
(100-1200℃) 1) 水分蒸发:100 ℃吸附水的蒸发,200-400 ℃结晶水的去除,化合水在更高温度下析出 2) 某些物质分解:形成Co,CO2,H2O ,O2等气体 3) 铁合金氧化 :先期氧化,降低气相的氧化性2、熔滴反应区:指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1) 温度高:1800-2400℃ 2) 与气体、熔渣的接触面积大 :1000-10000 cm2/kg 3) 时间短速度快:0.01-0.1s ;0。
(完整版)焊接课后习题答案
(完整版)焊接课后习题答案绪论1、什么是焊接?焊接是指通过加热或加压,或两者并用,并且用或者不用填充材料,使工件达到结合的一种方法。
第一章1、焊接热过程有何特点?焊条电弧焊焊接过程中,电弧热源的能量以什么方式传递给焊件?其一是对焊件的加热是局部的,焊件热源集中作用在焊件的接口部位,整个焊件的加热时不均匀的。
其二是焊接过程是瞬时的,焊接热源始终以一定速度运动。
主要是通过热辐射和热对流。
2、什么叫焊接温度场?温度场如何表示?影响温度场的主要因素有哪些?焊接过程中每一瞬时焊接接头上各点的温度分布状态称为焊接温度场。
可用列表法、公式法或图像法表示。
影响因素:1热源的性质及焊接工艺参数,2被焊金属的热物理性质,3焊件的几何尺寸级状态。
3、焊接热循环的主要参数有哪些?有何特点?有哪些影响因素?焊接热循环的主要参数是加热速度(VH)、最高加热温度Tm、相对温度以上停留时间(tH)及冷却速焊接热循环具有以下特点:1焊接热循环的参数对焊接冶金过程和焊接热影响区的组织性能有强烈的影响,从而影响焊接质量。
2焊件上各点的热循环不同主要取决于各点离焊缝中心的距离,离焊缝中心越近,其加热速度越大,峰值温度越高,冷却速度也越大。
4、焊接冶金有何特点?焊条电弧焊有几个焊接化学冶金反应区?1焊接冶金反应分区域连续进行,2焊接冶金反应具有超高温特征,3冶金反应界面大,4焊接冶金过程时间短,5焊接金属处于不断运动状态。
药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区。
5、焊条电弧焊各冶金反应区的冶金反应有何不同?药皮反应区是整个冶金过程的准备阶段,其产物就是熔滴和熔池反应区的反应物,对冶金过程有一定的影响。
熔滴反应区是冶金反应最剧烈的区域,对焊缝的成分影响最大。
熔池反应区是对焊缝成分起决定性作用的反应区。
6、焊条加热与焊化的热量来自于哪些方面?电阻热过大队焊接质量有何影响?来自于三个方面:焊接电弧传递给焊条的热能;焊接电流通过焊芯时产生的电阻热;化学冶金反应产生的反应热。
焊接部分思考题解答
焊接部分思考题解答1.熔焊、压焊和钎焊的实质有何不同?解:熔焊的实质是金属的熔化和结晶,类似于小型铸造过程。
压焊的实质是通过金属欲焊部位的塑性变形,挤碎或挤掉结合面的氧化物及其他杂质,使其纯净的金属紧密接触,界面间原子间距达到正常引力范围而牢固结合。
钎焊的实质使利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙,并与母材相互扩散实现连接焊件。
2.焊条药皮由什么组成?各有什么作用?解: 1)稳弧剂主要使用易于电离的钾、钠、钙的化合物,如碳酸钾、碳酸钠、大理石、长石和钾(或钠)水玻璃等,以改善引弧性能,提高电弧燃烧的稳定性。
2)造渣剂其组成是金红石、大理石、钛百粉、长石、菱苦土、钛铁矿、锰矿等,其主要作用是在焊接过程中形成具有一定物化性能的熔渣覆盖于熔池的表面,不让大气侵入熔池,且有冶金作用。
3)造气剂用糊精、淀粉、纤维素等有机物,或碳酸钙等无机物做造气剂。
这些物质在电弧热的作用下分解出CO和H2等气体包围在电弧与熔池周围,起到隔绝大气、保护熔滴和熔池的作用,并影响熔滴过渡。
4)脱氧剂主要应用锰铁、硅铁、钛铁、铝铁和石墨等,脱去熔池中的氧。
锰铁还兼起脱硫作用。
5)合金剂主要应用锰铁、硅铁、铬铁、钼铁、钒铁和钨铁等铁合金,向熔池中渗入合金元素,使焊缝得到必要的化学成分。
6)粘结剂常使用钾、钠水玻璃。
将上述各种药皮成分按配比制成粉末,有粘结剂调和后牢固地涂在焊芯上,从而制成焊条。
3.酸性焊条和碱性焊条在特点和应用上有何差别?解:4.与手弧焊相比,埋弧自动焊有什么特点?解:埋弧自动焊与手弧焊相比,有以下特点:(1)生产率高埋弧自动焊使用的光焊丝可通过较大的电流(100A以上),能得到计较高的熔敷速度和较大的熔深;焊丝很长,卷成盘状,焊接过程中连续施焊,节省了更换焊条的时间。
所以,它比手弧焊的生产率提高5~10倍。
(2)焊接质量高而且稳定埋弧自动焊焊剂供给充足,电弧区保护严密,熔池保持液态时间较长,冶金过程进行得较为完善,气体和杂质易于浮出,同时,焊接规范自动控制调节,所以,焊接质量高而稳定,焊缝成形美观。
焊接冶金学及金属材料焊接 习题答案模块十
模块十10-1答:铜及其合金的焊接性较差主要表现为焊缝成形能力差,熔焊铜及大多数铜合金时容易出现难熔合、坡口焊不透和表面成形差的外观缺陷。
原因是铜的导热性好,焊接时热量迅速从加热区传导出去,使得焊接热影响区加宽,在焊件刚度小时,容易产生较大变形;在刚度较大时,又会在焊件中造成很大的焊接应力,如果焊件厚度越大,散热就越严重,在焊接铜及其合金的时候,又由于同在熔化时的表面张力比铁小1/3,流动性比钢大,容易导致熔化金属流失;焊缝及热影响区热裂纹倾向大,焊缝的热裂纹倾向与焊缝杂质的影响有关,还与焊接时产生的应力有关。
焊缝中的氧对焊缝热裂纹倾向影响很大,在焊接时要预防热裂纹的产生,在焊缝中也容易形成气孔,所以要采取适当的措施来预防气孔的产生;铜及铜合金在熔化过程中,由于晶粒严重长大以及合金元素的蒸发、烧损与杂质的渗入,使焊接接头塑性和韧性显著下降。
10-2答:根据铜及铜合金的焊接性,正确制定合理焊接工艺方法,焊接时要注意以下几点:(1)焊前准备和焊后清理铜及铜合金的焊前准备和焊后清理与铝及其合金焊接时相似,如对工件和焊丝在焊前的清理,焊接过程中需要加强对熔池的保护及预热;(2)正确选择焊接工艺方法铜及铜合金焊接时可选用很多种焊接方法,一般根据铜的种类、焊件形态、对质量的要求、生产条件及焊接生产率等综合考虑加以选择,通常气焊、碳弧焊、焊条电弧焊和钨极氩弧焊多用于厚度小于6mm的工件,而熔化极氩弧焊则用于更大厚度工件的焊接;(3)背面加垫板由于纯铜的密度较大,熔化后铜液流动很大,极易烧穿及形成焊瘤。
为了防止铜液从焊缝背面流失,保证反面成形良好,在焊接时需要加垫板;(4)预热由于铜的导热性很强,焊接时通常预热温度也较高,一般在300℃以上,焊接铜时尽量少用搭接、角接及T形等增加散热速度的接头,一般应采用对接接头。
10-3答(1)焊接性分析焊接铝青铜的主要困难时铝的氧化,生成致密而难熔的Al2O3薄膜覆盖在熔滴和熔池表面。
材料焊接性课后答案【最新】
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:①要求马氏体转变时的冷却速度不能太快,使马氏体有一“自回火”作用,以防止冷裂纹的产生;②要求在800~500℃之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。
6.低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢,他们的焊接热影响区脆化机制是否相同?为什么低碳钢在调质状态下焊接可以保证焊接质量,而中碳调质钢一般要求焊后热处理?
答:低碳调质钢:在循环作用下,t8/5继续增加时,低碳钢调质钢发生脆化,原因是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成。中碳调质钢:由于含碳高合金元素也多,有相当大淬硬倾向,马氏体转变温度低,无自回火过程,因而在焊接热影响区易产生大量M组织大致脆化。低碳调质钢一般才用中、低热量对母材的作用而中碳钢打热量输入焊接在焊后进行及时的热处理能获得最佳性能焊接接头。
第三章:合金结构焊接热影响区(HAZ)最高硬度
焊接热影响区(heat affected zone,简称HAZ)最高硬度,是指焊接后焊接接头中的热影响区硬度的最高值。一般其硬度值采用维氏硬度来表示,例如HV10。是评价钢种焊接性的重要指标之一,比碳当量更为准确。采用焊接热影响区最高硬度作为一个因子来评价金属焊接性(包括冷裂纹敏感性),不仅反映钢钟化学成分的作用,还反映了焊接工艺参数影响下形成的不同组织形态的作用。因为硬度与强度有一定的头条,即强度高,对应的硬度也高。因此焊接热影响区最高硬度也反映了焊接热影响区的强度,而焊接热影响区的强度超高,会导致其塑性降低,从而易形成裂纹或裂纹易于扩展。另外,不同的组织形态的硬度值也不一样,在钢中,高碳马氏体(孪晶马氏体)的硬度值最高,且高碳马氏体的塑性、韧性最差,所以焊接热影响区最高硬度也可以间接反映接头的性能。焊接热影响区的最高硬度值的数值越高,其对就的强度就越高,韧性、塑性就越差。因些,重要结构中,对焊接热影响区最高硬度有一定的限制,并作为评价指标之一。
焊接冶金学(基本原理)习题
焊接冶金学(基本原理)习题名词解释: 焊接冶金过程碳当量韧性长(短)段多层焊药皮重量系数绪论影响温度场的因素?1.试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别?2.怎样才能实现焊接,应有什么外界条件?3.能实现焊接的能源大致哪几种?它们各自的特点是什么?4.焊接电弧加热区的特点及其热分布?5.焊接接头的形成及其经历的过程,它们对焊接质量有何影响?6.试述提高焊缝金属强韧性的途径?7.什么是焊接,其物理本质是什么?8.焊接冶金研究的内容有哪些第一章焊接化学冶金焊条金属的平均熔化速度熔焊方法的保护方式?碱度1.焊接化学冶金与炼钢相比,在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同?2.调控焊缝化学成分有哪两种手段?它们怎样影响焊缝化学成分?3.焊接区内气体的主要来源是什么?它们是怎样产生的?4为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度?5.氮对焊接质量有哪些影响?控制焊缝含氮量的主要措施是什么?6.手弧焊时,氢通过哪些途径向液态铁中溶解?写出溶解反应及规律?7.氢对焊接质量有哪些影响?8既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大,为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量反而比酸性焊条少?9. 综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。
10.今欲制造超低氢焊条([H]<1cm3/100g),问设计药皮配方时应采取什么措施?11. 氧对焊接质量有哪些影响?应采取什么措施减少焊缝含氧量?12.保护焊焊接低合金钢时,应采用什么焊丝?为什么?13.在焊接过程中熔渣起哪些作用?设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质?为什么?14.测得熔渣的化学成分为:CaO41.94%、28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%,计算熔渣的碱度和,并判断该渣的酸碱性。
15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的FeO,熔池的平均温度为1700℃,问在该温度下平衡时分配到熔池中的FeO量各为多少?为什么在两种情况下分配到熔池中的FeO量不同?为什么焊缝中实际含FeO量远小于平衡时的含量?16.既然熔渣的碱度越高,其中的自由氧越多,为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低?17.为什么焊接高铝钢时,即使焊条药皮中不含,只是由于用水玻璃作粘结剂,焊缝还会严重增硅?18. 综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用。
焊接3-6章思考题
第五章焊接裂纹思考题1.简述焊接裂纹的种类及其特征和产生的原因。
2.名词解释:热裂纹,结晶裂纹,多边化裂纹,高温液化裂纹,再热裂纹,冷裂纹,淬硬脆化裂纹,低塑性脆化裂纹,层状撕裂,应力腐蚀开裂3.分析液态薄膜的成因及其对产生热裂纹的影响。
4.什么是脆性温度区间?在脆性温度区间内为什么金属的塑性很低?5.综合分析脆性温度区及在该区内金属的塑性和变形增长率之间的影响因素(产生结晶裂纹的条件)。
43第五章焊接裂纹6.试述焊接冷裂纹的特征及其影响因7.试述氢在产生冷裂纹过程中的作用。
8.何谓拘束度?临界拘束度?拘束力和临界拘束应力?9.一般低合金钢,冷裂纹为什么具有延迟现象?为什么容易在焊接H A Z产生?44第三章熔池凝固与焊缝固态相变思考题1、试述熔池的结晶线速度与焊接速度的关系.2、简述熔池的结晶形态,并分析结晶速度、温度梯度和浓度对结晶形态的影响。
3、分析焊缝和熔合区的化学不均匀性,为什么会形成这种不均匀性?4、试述氢气和CO气孔的形成原因、特征及如何防止。
5、分析微量元素(Mo、Nb、Ti、B、V、稀土等)对焊缝性能的影响.6、如16M n母材中含有高的S、P应如何保证焊缝金属韧性?(考虑熔合比)69第三章熔池凝固与焊缝固态相变21.说明熔池凝固条件及其特点。
22.什么是联生结晶,焊接条件下,为什么容易得到柱状晶?23.试述熔池在结晶过程中,晶粒成长方向与晶粒主轴成长的线速度和焊接速度的关系。
24.焊缝的偏析有几种,产生原因是什么?25.焊缝金属二次结晶组织形态有几种,组织形态特征及性能怎样?26.夹杂是怎样产生的,对焊缝性能有何影响?如何消除?7071第四章焊接热影响区组织与性能1、焊接条件下组织转变与热处理条件下组织转变有何不同?2、在相同条件下焊接45钢和40CR 钢,哪一种钢的近缝区淬硬倾向大?为什么?3。
在相同的冷却速度下,分别比较45,40CR 在焊接和热处理条件下的淬硬倾向3、已知16MN 钢SHCCT 图(见图4-23)拟使过热区得到5%F 、86%B 、9%M 、其硬度约为305HV 、问此时t8/5应为多少?4、HAZ 的脆化有哪几种?5.如何提高焊接HAZ 的韧化?在焊接工艺上如何防止?6.何谓“组织遗传”?思考题728易淬火钢和不易淬火钢HAZ的组织分布及性能特征9、某厂制造大型压力容器,钢材为14MNMOVN 钢,壁厚36MM ,采用手弧焊:(1)计算碳当量及HAZ 最大硬度Hmax(t8/5=4s)(2)根据Hmax 来判断是否应预热?(3)如何把Hmax 降至350HV以下?10.名词解释:焊接热影响区,焊接热循环,热应变时效脆化,M-A 组元脆化,静应变时效脆化,动应变时效脆化,失强率11.影响SHCCT 图的因素有哪些?第四章焊接热影响区组织与性能第六章金属焊接性思考题1.金属焊接性的定义2.热轧,正火钢,低碳调质钢和中碳调质钢的焊接性分析96。
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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别?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 达到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。
;焊接材料:对焊条电弧焊焊条的选择:E5 系列。
埋弧焊:焊剂SJ501,焊丝H08A/H08MnA.电渣焊:焊剂HJ431、HJ360 焊丝H08MnMoA 。
CO2气体保护焊:H08系列和YJ5 系列。
预热温度:100~150℃。
焊后热处理:电弧焊一般不进行或600~650℃回火。
电渣焊900~930℃正火,600~650℃回火3.Q345 与Q390焊接性有何差异?Q345焊接工艺是否适用于Q390焊接,为什么?答:Q345与Q390都属于热轧钢,化学成分基本相同,只是Q390的Mn含量高于Q345,从而使Q390的碳当量大于Q345,所以Q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345,其余的焊接性基本相同。
Q345的焊接工艺不一定适用于Q390的焊接,因为Q390的碳当量较大,一级Q345的热输入叫宽,有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大,过热区的脆化也变的严重。
4. 低合金高强钢焊接时,选择焊接材料的原则是什么?焊后热处理对焊接材料有什么影响?答:选择原则:考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。
由于一般不进行焊后热处理,要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。
中碳调质钢,根据焊缝受力条件,性能要求及焊后热处理情况进行选择焊接材料,对于焊后需要进行处理的构件,焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。
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。
6. 低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢,他们的焊接热影响区脆化机制是否相同?为什么低碳钢在调质状态下焊接可以保证焊接质量,而中碳调质钢一般要求焊后热处理?答:低碳调质钢:在循环作用下,t8/5 继续增加时,低碳钢调质钢发生脆化,原因是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成。
中碳调质钢:由于含碳高合金元素也多,有相当大淬硬倾向,马氏体转变温度低,无自回火过程,因而在焊接热影响区易产生大量M组织大致脆化。
低碳调质钢一般才用中、低热量对母材的作用而中碳钢打热量输入焊接在焊后进行及时的热处理能获得最佳性能焊接接头。
7. 比较Q345、T-1 钢、2.25Cr-Mo 和30MnSiA的冷裂、热裂和消除应裂纹的倾向.答:1、冷裂纹的倾向:Q345为热扎钢其碳含量与碳当量较底,淬硬倾向不大,因此冷裂纹敏感倾向较底。
T-1 钢为低碳调质钢,加入了多种提高淬透性的合金元素,保证强度、韧性好的低碳自回火M和部分下B的混合组织减缓冷裂倾向,2.25Cr-1Mo 为珠光体耐热钢,其中Cr、Mo能显著提高淬硬性,控制Cr、Mo的含量能减缓冷裂倾向,2.25-1Mo冷裂倾向相对敏感。
30CrMnSiA 为中碳调质钢,其母材含量相对高,淬硬性大,由于M 中C含量高,有很大的过饱和度,点阵畸变更严重,因而冷裂倾向更大。
2、热裂倾向Q345含碳相对低,而Mn含量高,钢的Wmn/Ws能达到要求,具有较好的抗热裂性能,热裂倾向较小。
T-1 钢含C低但含Mn较高且S、P 的控制严格因此热裂倾小。
30CrMnSiA含碳量及合金元素含量高,焊缝凝固结晶时,固-液相温度区间大,结晶偏析严重,焊接时易产生洁净裂纹,热裂倾向较大。
3、消除应力裂纹倾向:钢中Cr、Mo元素及含量对SR产生影响大,Q345钢中不含Cr、Mo,因此SR倾向小。
T-1 钢令Cr、Mo但含量都小于1%,对于SR有一定的敏感性;SR 倾向峡谷年队较大,2.25Cr-Mo 其中Cr、Mo含量相对都较高,SR倾向较大。
8. 同一牌号的中碳调质钢分别在调质状态和退火状态进行焊接时焊接工艺有什么差别?为什么中碳调质钢一般不在退火的状态下进行焊接?答:在调质状态下焊接,若为消除热影响区的淬硬区的淬硬组织和防止延迟裂纹产生,必须适当采用预热,层间温度控制,中间热处理,并焊后及时进行回火处理,若为减少热影响的软化,应采用热量集中,能量密度越大的方法越有利,而且焊接热输入越小越好。
在退火状态下焊接:常用焊接方法均可,选择材料时,焊缝金属的调质处理规范应与母材的一致,主要合金也要与母材一致,在焊后调质的情况下,可采用很高的预热温度和层间温度以保证调质前不出现裂纹。
因为中碳调质钢淬透性、淬硬性大,在退火状态下焊接处理不当易产生延迟裂纹,一般要进行复杂的焊接工艺,采取预热、后热、回火及焊后热处理等辅助工艺才能保证接头使用性能。
9 珠光体耐热钢的焊接性特点与低碳调质钢有什么不同?珠光体耐热钢选用焊接材料的原则与强度用钢有什么不同?why?答:珠光体耐热钢和低碳调质钢都存在冷裂纹,热影响区硬化脆化以及热处理或高温长期使用中的再热裂纹,但是低碳调质钢中对于高镍低锰类型的刚有一定的热裂纹倾向,而珠光体耐热钢当材料选择不当时才可能常产生热裂纹。
珠光体耐热钢在选择材料上不仅有一定的强度还要考虑接头在高温下使用的原则,特别还要注意焊接材料的干燥性,因为珠光体耐热钢是在高温下使用有一定的强度要求。
10 低温钢用于-40 度和常温下使用时在焊接工艺和材料上选择是否有所差别?why?答:低温钢为了保证焊接接头的低温脆化及热裂纹产生要求材料含杂质元素少,选择合适的焊材控制焊缝成分和组织形成细小的针状铁素体和少量合金碳化物,可保证低温下有一定的AK要求。
对其低温下的焊接工艺选择采用SMAW时用小的线能量焊接防止热影响区过热,产生WF和粗大M,采用快速多道焊减少焊道过热。
采用SAW时,可用振动电弧焊法防止生成柱状晶。
第四章不锈钢及耐热钢的焊接1. 不锈钢焊接时,为什么要控制焊缝中的含碳量?如何控制焊缝中的含碳量?答:焊缝中的含碳量易形成脆硬的淬火组织,降低焊缝的韧性,提高冷裂纹敏感性。
碳容易和晶界附近的Cr 结合形成Cr 的碳化物Cr23C6,并在晶界析出,造成“贫Cr”现象,从而造成晶间腐蚀。
选择含碳量低的焊条和母材,在焊条中加入Ti ,Zr ,Nb,V等强碳化物形成元素来降低和控制含氟中的含碳量。
2. 为什么18-8 奥氏体不锈钢焊缝中要求含有一定数量的铁素体组织?通过什么途径控制焊缝中的铁素体含量?答:焊缝中的δ相可打乱单一γ相柱状晶的方向性,不致形成连续,另外δ相富碳Cr,又良好的供Cr 条件,可减少γ晶粒形成贫Cr 层,故常希望焊缝中有4%~12%的δ相。
通过控制铁素体化元素的含量,或控制Creq/Nieq 的值,来控制焊缝中的铁素体含量。
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. 简述奥氏体不锈钢产生热裂纹的原因?在母材和焊缝合金成分一定的条件下,焊接时应采取何种措施防止热裂纹?答:产生原因:{1} 奥氏体钢的热导率小,线膨胀系数大,在焊接时局部加热和冷却条件下,接头在冷却过程中产生较大的拉应力;{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,有利于有杂质偏析,而促使形成晶间液膜,显然易于促使产生凝固裂纹;{3} 奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂,不仅S、P、Sn、Sb 之类杂质可形成易溶液膜,一些合金元素因溶解度有限{ 如Si 、Nb},也易形成易溶共晶。