第七章 金属焊接性基础说课讲解
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碳当量（Ceq）与板厚δ的关系
不同焊接性等级钢材的最佳焊接工艺措施
2020/5/29
第七章 金属焊接性基础
16
第2节 钢的焊接性判据
二、冷裂纹敏感指数(Pc)
冷裂纹敏感指数(Pc)公式综合考虑了产生冷裂纹三要素 (淬硬倾向、拘束度和扩散氢含量)的影响，使计算结果更准 确。
5 +Cr
求得Pc后，利用下式即可求出斜Y坡口对接裂纹试验条件
2020/5/29
第七 章 金属焊接性基础
7
第1节 金属焊接性概念
二、金属工艺焊接性的影响因素
1、材料因素 材料本身的化学成分、组织状态和力学性能 焊接加工后材料的组织性能变化 焊接材料 2、工艺因素 包括焊接方法和焊接工艺规程，如焊接线能量、预热、后 热、焊接顺序和焊后热处理等
2020/5/29
第七 章 金属焊接性基础
8
第1节 金属焊接性概念
3、结构因素 焊接接头的结构设计直接影响到它的刚度、拘束应力的
大小和方向，而这些又影响到焊接接头的各种裂纹倾向。 4、使用条件 焊接接头所承受载荷的性质和工作温度的高低、工作介
质的腐蚀性等
2020/5/29
第七章 金属焊接性基础
9
各种金属材料焊接难易程度一览表
HCS
25100130
3MnCrMoV
当HCS≤4时，一般不会产生热裂纹。HCS越大的金属材 料，其热裂纹敏感性越高。
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第七章 金属焊接性基础
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第3节 常用焊接裂纹试验方法
一、冷裂纹试验 斜Y形坡口焊接裂纹试验(GB/T4675.1-1984)
“小铁研”试验，主要用来检验母材热影响区的冷裂纹倾向。
熔焊高温下的熔池金属与气相、熔渣等之间发生化学冶金 反应所引起的焊接性变化。
冶金过程包括：（1）合金元素的氧化、还原、蒸发，从 而影响焊缝的化学成分和组织性能；
（2）氧、氢、氮等的溶解、析出对生成气孔或对焊缝性 能的影响；
（3）在焊缝结晶及冷却过程中，由于焊接熔池的化学成
分、凝固结晶条件以及接头区热胀冷缩和拘束应力等影响，
2020/5/29 注：A—通常采用，B—第有七章时金采属焊用接性，基C础 —很少采用，D—不采用 10
常用金属材料焊接中的问题
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第1节 金属焊接性概念
三、金属焊接性评定方法
1、工艺焊接性 ➢直接模拟实验：按照实际焊接条件，通过焊接过程观察是 否发生某种焊接缺陷或发生缺陷的程度，来直观评价焊接性 优劣。主要有：焊接冷裂纹试验、热裂纹试验、再热裂纹试 验，层状撕裂试验、应力腐蚀试验、脆性断裂试验等。
下，防止冷裂所需要的最低预热温度t0(℃)。
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第七章 金属焊接性基础
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第2节 钢的焊接性判据
三、热裂纹敏感性指数
考虑化学成分对焊接热裂纹敏感性的影响，在试验研 究的基础上提出可预测或评估低合金结构钢热裂纹敏 感性指数的方法。
热裂纹敏感系数（简称HCS）计算公式为：
C（Байду номын сангаасSPSiN） i
➢间接推算法：根据材料的化学成分、金相组织、力学性能 之间关系，联系焊接热循环过程评定焊接性优劣。包括各类 抗裂性判据、焊接SHCCT图、焊接热-应力模拟。
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第七章 金属焊接性基础
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第1节 金属焊接性概念
2、使用焊接性 将实际的焊接接头乃至产品在使用条件下进行各方面的
性能试验，以评定其焊接性。 主要方法有：常规力学性能试验、高温力学性能试验、
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第七章 金属焊接性基础
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第2节 钢的焊接性判据
➢ 日本工业标准(JES)和日本溶接学会(WES)推荐的公式
钢材强度和碳当量确定预热温度
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第七章 金属焊接性基础
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第2节 钢的焊接性判据
➢ 美国焊接学会(AWS)推荐的公式
1 1 1 11 1 1 C e q w c 6 w M 2 nw S 4 i1 w N 5 i 5 w C r 4 w M 1 ow C 3 u 2 w P
工艺焊接性：在一定的工艺条件（包括焊接方法、焊接材料、 焊接工艺参数和结构形式等）下焊接时，产生焊接缺陷的倾 向性和严重性。
使用性能：“好不好用”。
使用焊接性：焊接接头或整体结构是否满足技术条件所规定
的2020各/5/2种9 使用性能的要求。第七章 金属焊接性基础
4
第1节 金属焊接性概念
✓ 冶金焊接性
第二篇 金属材料焊接
第二篇 金属材料焊接
目录
第7章 金属焊接性基础 第8章 合金结构钢及铸铁的焊接 第9章 耐热钢、不锈钢的焊接 第10章 有色金属的焊接
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第七章 金属焊接性基础
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第9章 金属焊接性基础
学习目标
掌握金属焊接性的基本概念； 了解金属焊接性试验评价方法。
学习内容
有时产生热裂纹或冷裂纹。
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第七 章 金属焊接性基础
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第1节 金属焊接性概念
✓ 热焊接性
焊接过程中要向接头区域输入大量热量，对焊缝附近区 域形成加热和冷却过程，这对靠近焊缝的热影响区的组 织性能有很大影响，从而引起热影响区硬度、韧性、耐 蚀性等的变化。
与焊缝金属不同，焊接时热影响区的化学成分一般不会 发生明显的变化，而且不能通过改变焊接材料来进行调 整，即使有些元素可以由熔池向熔合区或热影响区粗晶 区扩散，那也是很有限的。为了改善热焊接性，除了选 择母材之外，还要正确选定焊接方法和热输入。
第1节 金属焊接性概念 第2节 钢的焊接性判据 第3节 常用焊接裂纹试验方法
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第七章 金属焊接性基础
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第1节 金属焊接性概念
一、金属焊接性的定义
焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定
的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。包括两 方面的内容：
结合性能：“好不好焊”。
低温脆性试验、耐腐蚀及耐磨性试验、疲劳试验等。还 有直接用产品进行的试验：水压试验、爆破试验等。
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第七章 金属焊接性基础
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第2节 钢的焊接性判据
一、碳当量法
由于HAZ的淬硬及冷裂纹倾向与钢种的化学成分有密切关 系，因此可以用化学成分间接评估钢材冷裂纹的敏感性。 碳当量法是一种粗略估计低合金钢焊接冷裂敏感性的方法。 焊接部位的淬硬倾向与化学成分有关，钢材碳当量越大，淬 硬冷裂倾向越大，焊接性越差。 ➢ 国际焊接学会(IIW)推荐的公式
不同焊接性等级钢材的最佳焊接工艺措施
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第七章 金属焊接性基础
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第2节 钢的焊接性判据
二、冷裂纹敏感指数(Pc)
冷裂纹敏感指数(Pc)公式综合考虑了产生冷裂纹三要素 (淬硬倾向、拘束度和扩散氢含量)的影响，使计算结果更准 确。
5 +Cr
求得Pc后，利用下式即可求出斜Y坡口对接裂纹试验条件
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第1节 金属焊接性概念
二、金属工艺焊接性的影响因素
1、材料因素 材料本身的化学成分、组织状态和力学性能 焊接加工后材料的组织性能变化 焊接材料 2、工艺因素 包括焊接方法和焊接工艺规程，如焊接线能量、预热、后 热、焊接顺序和焊后热处理等
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第1节 金属焊接性概念
3、结构因素 焊接接头的结构设计直接影响到它的刚度、拘束应力的
大小和方向，而这些又影响到焊接接头的各种裂纹倾向。 4、使用条件 焊接接头所承受载荷的性质和工作温度的高低、工作介
质的腐蚀性等
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第七章 金属焊接性基础
9
各种金属材料焊接难易程度一览表
HCS
25100130
3MnCrMoV
当HCS≤4时，一般不会产生热裂纹。HCS越大的金属材 料，其热裂纹敏感性越高。
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第3节 常用焊接裂纹试验方法
一、冷裂纹试验 斜Y形坡口焊接裂纹试验(GB/T4675.1-1984)
“小铁研”试验，主要用来检验母材热影响区的冷裂纹倾向。
熔焊高温下的熔池金属与气相、熔渣等之间发生化学冶金 反应所引起的焊接性变化。
冶金过程包括：（1）合金元素的氧化、还原、蒸发，从 而影响焊缝的化学成分和组织性能；
（2）氧、氢、氮等的溶解、析出对生成气孔或对焊缝性 能的影响；
（3）在焊缝结晶及冷却过程中，由于焊接熔池的化学成
分、凝固结晶条件以及接头区热胀冷缩和拘束应力等影响，
2020/5/29 注：A—通常采用，B—第有七章时金采属焊用接性，基C础 —很少采用，D—不采用 10
常用金属材料焊接中的问题
2020/5/29
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第1节 金属焊接性概念
三、金属焊接性评定方法
1、工艺焊接性 ➢直接模拟实验：按照实际焊接条件，通过焊接过程观察是 否发生某种焊接缺陷或发生缺陷的程度，来直观评价焊接性 优劣。主要有：焊接冷裂纹试验、热裂纹试验、再热裂纹试 验，层状撕裂试验、应力腐蚀试验、脆性断裂试验等。
下，防止冷裂所需要的最低预热温度t0(℃)。
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第七章 金属焊接性基础
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第2节 钢的焊接性判据
三、热裂纹敏感性指数
考虑化学成分对焊接热裂纹敏感性的影响，在试验研 究的基础上提出可预测或评估低合金结构钢热裂纹敏 感性指数的方法。
热裂纹敏感系数（简称HCS）计算公式为：
C（Байду номын сангаасSPSiN） i
➢间接推算法：根据材料的化学成分、金相组织、力学性能 之间关系，联系焊接热循环过程评定焊接性优劣。包括各类 抗裂性判据、焊接SHCCT图、焊接热-应力模拟。
2020/5/29
第七章 金属焊接性基础
12
第1节 金属焊接性概念
2、使用焊接性 将实际的焊接接头乃至产品在使用条件下进行各方面的
性能试验，以评定其焊接性。 主要方法有：常规力学性能试验、高温力学性能试验、
2020/5/29
第七章 金属焊接性基础
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第2节 钢的焊接性判据
➢ 日本工业标准(JES)和日本溶接学会(WES)推荐的公式
钢材强度和碳当量确定预热温度
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第七章 金属焊接性基础
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第2节 钢的焊接性判据
➢ 美国焊接学会(AWS)推荐的公式
1 1 1 11 1 1 C e q w c 6 w M 2 nw S 4 i1 w N 5 i 5 w C r 4 w M 1 ow C 3 u 2 w P
工艺焊接性：在一定的工艺条件（包括焊接方法、焊接材料、 焊接工艺参数和结构形式等）下焊接时，产生焊接缺陷的倾 向性和严重性。
使用性能：“好不好用”。
使用焊接性：焊接接头或整体结构是否满足技术条件所规定
的2020各/5/2种9 使用性能的要求。第七章 金属焊接性基础
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第1节 金属焊接性概念
✓ 冶金焊接性
第二篇 金属材料焊接
第二篇 金属材料焊接
目录
第7章 金属焊接性基础 第8章 合金结构钢及铸铁的焊接 第9章 耐热钢、不锈钢的焊接 第10章 有色金属的焊接
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第七章 金属焊接性基础
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第9章 金属焊接性基础
学习目标
掌握金属焊接性的基本概念； 了解金属焊接性试验评价方法。
学习内容
有时产生热裂纹或冷裂纹。
2020/5/29
第七 章 金属焊接性基础
6
第1节 金属焊接性概念
✓ 热焊接性
焊接过程中要向接头区域输入大量热量，对焊缝附近区 域形成加热和冷却过程，这对靠近焊缝的热影响区的组 织性能有很大影响，从而引起热影响区硬度、韧性、耐 蚀性等的变化。
与焊缝金属不同，焊接时热影响区的化学成分一般不会 发生明显的变化，而且不能通过改变焊接材料来进行调 整，即使有些元素可以由熔池向熔合区或热影响区粗晶 区扩散，那也是很有限的。为了改善热焊接性，除了选 择母材之外，还要正确选定焊接方法和热输入。
第1节 金属焊接性概念 第2节 钢的焊接性判据 第3节 常用焊接裂纹试验方法
2020/5/29
第七章 金属焊接性基础
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第1节 金属焊接性概念
一、金属焊接性的定义
焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定
的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。包括两 方面的内容：
结合性能：“好不好焊”。
低温脆性试验、耐腐蚀及耐磨性试验、疲劳试验等。还 有直接用产品进行的试验：水压试验、爆破试验等。
2020/5/29
第七章 金属焊接性基础
13
第2节 钢的焊接性判据
一、碳当量法
由于HAZ的淬硬及冷裂纹倾向与钢种的化学成分有密切关 系，因此可以用化学成分间接评估钢材冷裂纹的敏感性。 碳当量法是一种粗略估计低合金钢焊接冷裂敏感性的方法。 焊接部位的淬硬倾向与化学成分有关，钢材碳当量越大，淬 硬冷裂倾向越大，焊接性越差。 ➢ 国际焊接学会(IIW)推荐的公式