第1章金属焊接性及其试验方法汇总
焊接性及其试验方法
三. 焊接性分析方法 工艺焊接性 使用焊接性
5.2 焊接性试验内容和方法
• 一.焊接性试验的内容 • (一)焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力 • 热裂纹试验与焊接材料关系密切, 热裂纹试验与焊接材料关系密切, 母材也有一定的影响. 母材也有一定的影响. • (二)焊缝及焊接热影响区金属抵抗产生冷 裂纹的能力 • 冷裂纹试验是针对母材进行的试验
预热１５０ １５０～ Ⅳ可以 预热１５０～ ２００℃ ２００℃
必要
希望
试验试板尺寸及焊缝的位置
可调拘束裂纹试验示意图
3.斜 形坡口焊接裂纹试验方（GB4675.1-84） 3.斜Y 形坡口焊接裂纹试验方（GB4675.1-84） 可用于评定钢材的冷裂敏感性， 可用于评定钢材的冷裂敏感性，也可 用于拟定焊接工艺。 用于拟定焊接工艺。 （1）制备试样，如下图： 制备试样，如下图：
(二)间接推算类方法: 间接推算类方法:
不需要焊接焊缝, 不需要焊接焊缝,而是根据材料的化学成 金相组织、力学性能之间的关系, 分、金相组织、力学性能之间的关系,联系焊 接热循环过程进行推测和评估, 接热循环过程进行推测和评估,从而确定焊接 性的好坏和合适的焊接条件.使用的方法主要 性的好坏和合适的焊接条件. 碳当量法、焊接裂纹敏感指数法、 有:碳当量法、焊接裂纹敏感指数法、连续冷 却组织转变曲线法、焊接热---应力模拟法、 ---应力模拟法 却组织转变曲线法、焊接热---应力模拟法、 焊接热影响区最高硬度法及断口金相分析等. 焊接热影响区最高硬度法及断口金相分析等.
• 国际焊接学会（ＩＩＷ）：适用于中强度 国际焊接学会（ＩＩＷ）：适用于中强度 （ＩＩＷ）： 的非调质低合金高强钢， 的非调质低合金高强钢， • Ceq ≤０.４５％，焊接厚度２５㎜的板件可 ４５％，焊接厚度２５ ０ ４５％，焊接厚度２５㎜ 以不预热， 以不预热， • Ceq ＜０.４１％时，焊接厚度为３７㎜的 ４１％ 焊接厚度为３７ ３７㎜ ４１ 板件可以不预热． 板件可以不预热．
金属焊接性复习总结
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。
8.0金属焊接性及实验方法
停留时间长时热影响区晶粒粗大；
(2) 热焊接性 焊接过程中要向接头区域输 入很多热量，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。
绪言
《金属焊接性》 是《焊接冶金（基本原理）》 课程的后续课程 ，重点介绍基础知识和基本概念， 并 注重引入了有关新金属材料的焊接性及其连接 新技术、新标准的相关内容，其中部分内容是作 者在近年的科学研究工作中所取得的研究成果。
目录
第一章 金属焊接性基础
第五章 钛及其合金的焊接
第二章 碳钢及低合金钢的焊接
焊接性又可分成工艺焊接性和使用焊接性。
工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质、无缺陷
的焊接接头的能力。如果一种金属材料可以在很简单的工艺条 件下焊接而获得完好的接头且能够满足使用要求，就可以说其
焊接性良好；反之，则焊接性较差。
使用焊接性是指焊接接头满足某种使用性能的能力，通常包 括常规的力学性能、低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳 性能、持久强度以及抗腐蚀性和耐磨性等指标。
日本的JIS和WES推荐：
Mn Si Ni Cr Mo V Ceq C (%) 6 24 40 5 4 14
此式适用于低合金调质钢，其化学成分范围：C≤0.2%或0.18%；Si≤0.55%； Mn≤1.5%；Cu≤0.5%；Ni≤2.5%；Cr≤1.25%；Mo≤0.7%；V≤0.1%；B≤0.006%。当 板厚＜25mm，手弧焊线能量17kJ/cm时，预热范围大致如下： 钢材 =500MPa， Ceq =0.46%时，可不预热； 钢材 =600MPa， Ceq =0.52%时，预热75℃； 钢材 =700MPa， Ceq =0.52%时，预热100℃； 钢材
焊接性及实验方法
1、金属焊接性概念
金属焊接性概念
金属材料在限定的施工条件下，焊接 成规定设计要求的构件，并满足预定服 役要求的能力。GB/T3375-94《焊接术语 》
它包括两方面的内容： A、结合性能：即在一定的焊接工艺条件下，被焊金属形成焊接缺 陷（裂纹、夹渣、气孔等）的敏感性； B、使用性能：即在一定的焊接工艺条件下，被焊金属的焊接接头 对使用性能要求的适应性。
热、后热及焊后热处理、焊接顺序等
★设计因素：指焊接结构和焊接接头的设计形式 ，影响主要表现在
热的传递和力的状态方面
★使用因素：取决于产品工作条件，如工作温度、载荷性质，环境
条件等
焊接顺序：2-1-3
常用金属材料的焊接性能
材料种类
低碳钢 低强度
焊接性
良好 良好
主要焊法
所有方法 焊弧、埋弧、 电渣、CO2 焊弧、埋弧、 电渣、Ar+CO2 焊弧、埋弧、 气焊等 焊弧、埋弧、 气焊等
（2）利用材料的化学性能分析
（3）利用相图或SHCCT图分析
（4）利用经验公式
（5）仿真模拟
§1-3 焊接性评定及试验方法
一、间接评定
1、碳当量方法
碳当量越小，焊接性 越好
目的：评价低合金钢冷裂纹敏感性 A、国际焊接学会（IIW）推荐： CE＝C＋Mn/6＋（Ni＋Cu）/15＋（Cr＋Mo＋V）/5（%） 适用对象：中、高强度的非调质低合金高强钢（σb=500-900MPa） 对 δ<20mm的钢材 ： CE＜0.4%时，钢材的淬硬性不大，焊接性良好，焊前不需要预热 CE＝0.4-0.6%时，钢材易于淬硬，需预热，预热温度70-200℃； CE＞0.6%时，钢材的淬硬倾向大，焊接性差。
四、利用焊接性试验拟定焊接工艺的基本思路
第一章 金属焊接性及其试验方法.
第二节 金属焊接性试验
(6)脆性断裂试验 除低温冲击试验外，常用的还有落锤试验、裂 纹张开位移试验(COD)以及Wells宽板拉伸试验等。 2.使用性能试验
(二)间接法推算 三、焊接性试验方法的选择原则 现有的焊接性试验方法很多，随着技术的进步，要求的提高，焊 接性试验方法还会不断增加。选择焊接性试验方法时一般应遵循 下列原则： (一)针对性 (二)可比性 (三)可靠性 (四)经济性
第三节 常用的焊接性试验方法
图1-10 压板对接裂纹试验装 1—C形拘束框架 2—试件 3—紧固螺栓 4—齿形底座 5—定位塞 6—调节板
第三节 常用的焊接性试验方法
图1-11 刚性固定对接裂纹 试验试件尺寸和形 注：图注同图1-10。
第三节 常用的焊接性试验方法
(三)Z向拉伸试验
图1-12 Z向拉伸试验试件制备及尺 a)试件的制取部位 b)试件的形状和尺寸
第二节 金属焊接性试验
1.直接模拟试验 (1)焊接冷裂纹试验 常用的有插销试验、斜Y形坡口对接裂纹试 验、拉伸拘束裂纹试验(TRC试验)、刚性拘束裂纹试验(RRC试验)
等。 (2)焊接热裂纹试验 常用的有可调拘束裂纹试验、菲斯柯(FISCO) 焊接裂纹试验、窗形拘束对接裂纹试验、刚性固定对接裂纹试验 等。 (3)再热裂纹试验 有H形拘束试验、缺口试棒应力松弛试验、U形 弯曲试验等。 (4)层状撕裂试验 常用的有Z向拉伸试验、Z向窗口试验等。 (5)应力腐蚀裂纹试验 有U形弯曲试验、缺口试验、预制裂纹试 验等。
第三节 常用的焊接性试验方法
(四)拉伸拘束裂纹试验(TRC试验)
图1-13
TRC试验机的简
复习思考题
1.何谓金属材料的焊接性？影响金属材料焊接性的因素有哪些？ 2.焊接性试验方法的选择原则是什么？ 3.“凡是能够获得优质焊接接头的金属，焊接性都很好”这种说法
金属焊接性总结
金属焊接性总结第一篇：金属焊接性总结填空1.钢的强化方式有固溶强化、沉淀强化、位错强化、热处理强化、细晶强化。
除了细晶强化是同时提高强度和韧性的强化手段外，其他的强化方式都是在强度提高到一定程度后，冲击韧度会下降。
Hall-Petch关系式是细晶强化的理论依据σs =σ0 + Kd-1/，σ0为铁素体晶格摩擦力；K为常数，d为晶粒直径2.影响焊接性的因素是材料、设计、工艺、及服役环境。
3.常用的低合金钢焊接冷裂纹试验方法:斜Y形坡口对接裂纹试验、刚性固定对接裂纹试验、窗形拘束裂纹试验、十字接头裂纹试验、插销试验、刚性拘束裂纹试验、拉伸拘束裂纹试验。
4.焊缝韧性取决于针状铁素体(AF)和先共析铁素体(PF)组织所占的比例。
5.低碳调质钢:14MnMoVN、14MnMoNbB、15MnMoVNRE、HQ70、HQ80C、HQ1006、中碳调质钢最好在退火（或正火）状态下焊接，焊后通过整体调质处理获得性能满足要求的焊接接头，这是焊接中碳调质钢的一种比较合理的工艺方案。
7.焊接主要是解决的是裂纹问题。
8.奥氏体-铁素体双相不锈钢综合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点，具有良好的韧性、强度及优良的耐氯化物应力腐蚀能力。
9.采用加热减应区法焊补铸铁，成败的关键在于正确选择“减应区”，以及对其加热、保温和冷却的控制。
选择原则是使减应区的主变形方向与焊接金属冷却收缩方向一致。
焊前对减应区加热能使缺陷位置获得最大的张开位移，焊后使减应区与焊补区域同步冷却。
10.金属基复合材料的焊接问题，关键是非金属增强相与金属基体以及非金属增强相之间的结合。
11.复合钢板的焊接过程，一般是复层和基层分开各自进行焊接，焊接中的主要问题在于基层与复层交接处的过渡层焊接。
12.考虑到焊接结构应用主要是纯铜及黄铜，故焊接性分析是结合纯铜及黄铜熔焊来讨论的。
13.焊接性评定方法分类1模拟类方法2实焊类方法3理论分析和计算类方法。
名词解释1.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，其包括结合性能和使用性能。
金属焊接性及其试验方法
第二节焊接性试验
• 一、焊接性试验的内容 • 针对材料的不同性能特点和不同使用要求，焊接性试 验的内容可以有以下几种： (一)焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力 • 熔池金属结晶时，由于存在一些有害的元素(如低熔 点的共晶物)并受热应力的作用，就可能在结晶末期发生 热裂纹。热裂纹是一种较常发生又是危害严重的缺陷，所 以焊缝抵抗产生热裂纹的能力就是焊接性的一项重要内容， 通常是通过热裂纹试验来进行的。 (二)焊缝及热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力 • 焊缝及热影响区金属在焊接热循环作用下，由于组织 及性能变化，加之受焊接应力和扩散氢的影响，可能发生 冷裂纹。冷裂纹在低合金高强钢焊接中是较为常见的缺陷， 而且也是一种严重的缺陷，是焊接性试验中很重要，又最 常用到的一项试验内容。冷裂纹试验是针对母材进行的试 验。
• (一)直接模拟试验类
这类焊接性评定方法一般是仿照实际焊接的条件，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，直 观地评价焊接性的优劣，有时还可以从中确定必要的焊接 条件。 • (1)焊接冷裂纹试验 常用的有插销试验、斜Y坡口对接裂 纹试验、拉伸拘束裂纹试验(TRC)、刚性拘束裂纹试验 (RRC) (RRC)等。 • (2)焊接热裂纹试验 常用的有可调拘束裂纹试险、压板对 接（FISCO）焊接裂纹试验、窗形拘束对接裂纹试验、刚 性固定对接裂纹试验等 • (3)再热裂纹试验 有H型拘束试验、缺口试棒应力松弛试 验、U形弯曲试验等。还可以利用插销试验进行再热裂纹 试验。 •
•
4．其他工艺因素 为改善焊按性，防止各类缺陷的发生，对工艺因素 的其他环节也应给予足够的重视，其中主要的几个环节如下：
• (1)彻底清理坡口及其附近区域 清除油、锈对低合金钢焊接时防止气孔、 裂纹是十分重要的。去除铝及铝合金表面氧化铝膜对防止气孔和夹渣也 很有效。 • (2)严格按规定处理焊接材料 焊条、焊剂应按规定烘干和保存；焊丝应 严格除油、除锈；保护气体要经提纯去除杂质后使用。 • (3)合理安排焊接顺序 大件或复杂形状的工件焊接时，为减少应力及变 形，必须安排好各条焊缝的焊接次序。焊接次序安排不当，会影响接头 性能，甚至引起焊接缺陷，从而使焊接性变差。 • (4)正确制定焊接规范 只有焊接规范适当时，才能保证良好的熔合比 和焊缝形状系数。这不仅对防止产生裂纹等缺陷是必要的，而且对保证 接头性能也是十分重要的。除了控制线能量外，还要控制焊接电流、电 弧电压及焊接速度，使之保持在一定的范围内。此外，预热温度和层间 温度的控制也是不可忽视的。
第一章 金属焊接性和其试验方法
第一章金属焊接性及其试验方法不同的金属材料用不同的焊接方法进行焊接时，由于材料本身的成分和性能差异及焊接时发生了一系列复杂的冶金过程，从而对焊接操作的难易程度和材料的组织和性能产生不同的影响。
为了从焊接角度对此现象进行分析，因而提出了焊接性的问题。
本章将重点介绍金属焊接性的基本知识及试验方法。
第一节金属焊接性概述一、金属焊接性的概念焊接性是表示材料对焊接加工的适应性，是指材料在一定的焊接工艺条件下（包括焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数和结构形式等），能否获得优质焊接接头的难易程度和该焊接接头能否在使用条件下可靠运行的一种特性。
金属焊接性是个相对的概念，同一种材料在不同的焊接工艺条件下焊接性可以表现出很大的差异。
如焊接铝合金时，如采用氧-乙炔进行气焊时，则焊接性差，如改用交流氩弧焊时，则有良好的焊接性。
随着新的焊接方法和焊接工艺的开发和完善，一些原来焊接性差的材料，也会变成焊接性好的材料；当然，随着新材料的出现和对焊接结构使用条件要求越高，又将会带来新的焊接性问题。
二、金属焊接性的内容金属焊接性包括工艺焊接性和使用焊接性两方面的内容。
1.工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，能否获得优质致密、无缺陷的焊接接头的能力。
它不是金属本身所固有的性能，它不仅和母材的成分和性能有关，还受焊接热源的性质、保护方式、热处理状态、接头形式及焊接方位、预热、后热等因素影响，反应了金属在焊接过程中对接头性能的改变，尤其是形成缺陷的敏感性。
对于熔化焊而言，工艺焊接性可分为热焊接性和冶金焊接性。
（1）热焊接性是指在焊接热过程中，对焊接热影响区的组织性能及产生缺陷的影响程度。
它主要和被焊材质及焊接工艺条件有关，常用来评定被焊金属对热的敏感性（晶粒长大和组织性能变化等）。
（2）冶金焊接性是指冶金反应对焊接性能和产生缺陷的影响程度。
包括合金元素的氧化、还原、氮化、蒸发及氢、氧和氮的溶解等对气孔、夹杂物和裂纹等的敏感性，主要影响焊缝金属的化学成分和性能。
材料焊接性—每章总结
《焊接冶金学——材料焊接性》总结第一章：概述1. 常见的焊接方法的工作原理及其特点(1) 手工焊条电弧焊接：工作原理：手工电弧焊由焊接电源、焊接电缆、焊钳、焊条、焊件、电弧构成回路，焊接时电弧在焊条与被焊件之间燃烧, 电弧热使工件和焊条同时熔化成熔池，焊条的药皮熔化或燃烧, 产生渣气，保护熔池；当电弧向前移动时, 熔池冷却凝固而新的熔池不断产生, 形成连续的焊缝。
优点：设备简单，操作灵活，适应性强。
缺点：生产效率低，劳动强度大，对焊工要求高，质量不易保证。
(2)埋弧自动焊接工作原理：焊接动作由机械装置自动完成，电弧在颗粒状焊剂层下燃烧，连续送进的焊丝在焊剂覆盖下和母材、焊剂一起熔化，形成焊缝的一种方法。
优点：生产效率高，焊缝质量稳定，节能，劳动条件好缺点：无法进行立焊、横焊或仰焊；灵活性较差，无法焊接不规则焊缝；无法焊接1mm以下的薄板。
(3) 非熔化极氩弧焊：工作原理：以非熔化极（钨极）作为电极，工件作为另一个电极，电弧在非熔化极和工件之间燃烧，使焊材及母材熔化成液态形成熔池，同时外加惰性气体作为电弧介质并保护电弧及焊接区的一种焊接方法。
优点：氩气保护，可焊接易氧化、氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金；钨极电弧稳定，可焊接薄件；焊缝成分可控，无飞溅，成形美观。
缺点：焊缝厚度浅，熔敷速度小，生产率较低；钨极承载电流的能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，造成污染（夹钨）；惰性气体（氩气、氦气）气体保护焊等）相比，生产成本较高。
较贵，和其它电弧焊方法（如手弧焊、埋弧焊、CO2(4)熔化极气保焊工作原理：熔化极气体保护焊采用可熔化的焊丝与被焊工件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，并向焊接区输送保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属免受周围空气的有害作用。
连续送进的焊丝金属不断熔化并过渡到熔池，与熔化的母材金属融合形成焊缝金属，从而使工件相互连接起来。
金属焊接性及试验方法
• 二、影响焊接性的因素
• 1、材料因素：母材和焊接材料
• （1）在相同焊接条件下，决定母材焊接性的 主要因素是它本身的物理化学性能，其中化学 成分是主要影响因素，它能决定HAZ的淬硬倾 向、脆化倾向和产生裂纹的敏感性。
• （2）焊接材料直接参与焊接过程中的一系列 化学冶金反应，决定着焊缝金属的成分、组织、 性能及缺陷的形成。
金属含氢量与拘束条件的作用。 • 2）根据Pc值可以通过经验公式求出斜y坡口对接
裂纹试验条件下，为了防止冷裂纹所需要的最低 预热温度To(℃): • To=1440 Pc-392
8
• （二）利用金属材料的物理性能分析 • （三）利用金属材料的化学性能分析 • （四）利用合金相图分析 • （五）利用CCT图或SHCCT图分析
3
• 2、工艺因素： • 焊接方法、焊接参数、预热、后热及焊后热处理等。 • 3、结构因素：主要有焊接结构和焊接接头的设计形式。 • （1）其影响主要表现在热的传递和力的状态方面； • （2）改善措施：减小接头刚度、减少交叉焊缝，避免
焊缝过于密集以及减少造成应力集中的各种因素。
4
• 4、焊接结构的使用条件： • 焊接结构的工作温度（高温、低温）; • 受载类别（静载荷、动载荷、冲击载荷、交变
SHCCT图是“模拟焊接热影响区的连续冷却曲线图”
9
第二节 金属焊接性试验
• 一、焊接性试验的内容 • （一）焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力 • （二）焊缝及热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力 • （三）焊接接头抗脆性转变的能力 • （四）焊接接头的使用性能
10
• 二、焊接性试验方法分类： • （一）、直接模拟试验类： • １）焊接冷裂纹试验 • ２）焊接热裂纹试验 • ３）再热裂纹试验 • ４）层状撕裂试验 • ５）应力腐蚀裂纹试验 • ６）脆性断裂试验 • （二）间接推算类： • 碳当量法、冷裂纹敏感指数Pc法、HAZ最高硬度法等 • （三）使用性能试验类：力学性能试验、耐压试验等
金属材料焊接 第二节 金属材料焊接性的评定内容与试验方法 第三节 金属材料焊接性的评定与试验
试件 1号 2号
L
200 200
B
75 150
l
125±10 125±10
第三节
金属材料焊接性的评定与试验
三、焊接热影响区最高硬度试验
2.试验过程 （1）试验准备 焊接前应仔细清除试件表面的油污、水分和铁锈等杂质，焊接时试件两 端由支承加空，下面留有足够空间。 （2）施焊状态 1号试件为室温，2号试件为预热。 （3）焊接参数 焊条直径4mm，焊接电流（170A±10）A，焊接速度（150±10）mm／min。 （4）焊缝位置 沿轧制方向在试件表面中心线水平位置施焊，焊道长度为125±10mm，参 照上图所示进行。 试件焊后在空气中自然冷却，不进行任何热 处理。冷却12h后，采用机加工法垂直切割焊道 中部，在断面上切取硬度测定试样。切取时，必 须在切口处冷却。 硬度测量位置 测量硬度时，试样表面经研磨后进行腐蚀， 按上图所示位置，在“O”点两侧各取7个以上点作为硬度测定点，每点间距 为0.5mm，采用载荷为100N的维氏硬度在室温下测定。
击试验外，常用的还有落锤试验、裂纹张开位移试验(COD)以及Wells宽板拉伸试 验等。 2.使用性能试验 依照结构使用要求制订，如拉伸、弯曲、冲击及水压试验等。 (二)间接法推算 碳当量法、冷裂纹敏感指数分析。
三、焊接性试验方法的选择原则
(一)针对性 (二)可比性 (三)可靠性 (四)经济性
第三节
第 一 章
第三节
金属材料焊接性的评定与试验
第 一 章
四、其他焊接性试验
1、压板对接焊接裂纹试验 适用于低碳钢焊条、低合金高强度钢焊条和不锈钢焊条的焊缝裂纹试验。 2、刚性固定对接裂纹试验 可用于测定焊缝金属热裂纹、冷裂纹敏感性，也可用于焊接热影响区的 冷裂纹敏感性。 3、Z向拉伸试验 根据钢板厚度方向的断面收缩率测定钢材的层状撕裂倾向。 4、拉伸拘束裂纹试验 大型定量评定冷裂纹的试验方法。
《焊接冶金学及金属材料焊接》模块六金属的焊接性试验
试验方法的改进
优化试验参数
针对不同金属材料，优化焊接性试验的参数，如焊接电流、焊接 速度等，以提高试验结果的准确性和可靠性。
引入无损检测技术
利用无损检测技术对焊接接头进行检测，避免破坏性试验对材料造 成损伤，同时能够准确评估焊接质量。
开展多因素耦合试验
综合考虑多种因素对金属材料焊接性能的影响，开展多因素耦合试 验，提高试验的全面性和准确性。
金属材料的化学成分也对其焊接性产生影响。例如，碳含量较高的钢材容易产生 裂纹，而低碳钢则具有良好的焊接性。此外，合金元素也会影响金属材料的焊接 性，例如铝、铜、镍等元素会增加金属材料的焊接敏感性。
焊接工艺参数
• 焊接工艺参数对金属材料的焊接性具有显著影响。焊接电流、 电压、焊接速度和预热温度等工艺参数的选取不当会导致焊接 缺陷的产生，如裂纹、气孔和未熔合等。例如，焊接电流过大 或焊接速度过慢会增加熔池的停留时间，导致金属过热和元素 烧损，从而影响焊缝的成形和焊接质量。
它反映了金属对焊接加工的适应 性，主要取决于金属的化学成分 、物理性能和显微组织等因素。
金属焊接性的重要性
金属焊接性对于保证焊接结构的可靠性和安全性至关重要。
焊接性良好的金属在适当的焊接工艺条件下，能够获得无缺陷、性能优良的焊接接 头，从而提高焊接结构的承载能力和使用寿命。
不良的焊接性可能导致焊接缺陷、接头性能下降等问题，影响结构的安全性和可靠 性。
金属焊接性的评估方法
焊接性试验是评估金属焊接性的重要 手段，包括焊接工艺试验、焊接接头 力学性能试验等。
焊接性试验的方法包括焊接热试验、熔点试 验、抗裂性试验、力学性能试验等，根据不 同金属材料的特性选择相应的试验方法。
通过焊接性试验，可以了解金属在焊接过程 中的行为，确定合适的焊接工艺参数，预测 和防止焊接缺陷的产生，提高焊接接头的质 量。
金属材料焊接性及试验方法
1.2 金属材料的焊接性试验方法
• 间接法一般不需要焊接，只需对产品使用的材料做化学成分、金相组 织、力学性能的试验，并进行分析与测定，根据结果和经验推测材料 的焊接性。
• 金属材料焊接性试验方法分类见表1-1。 • 2.焊接性试验方法的选择原则 • 选择焊接性试验方法时一般应遵循下列原则。 • (1)针对性所选择的试验方法，其试验条件要尽量与实际焊接时的条
第1章 金属材料焊接性及试验方法
• 1.1 金属材料的焊接性 • 1.2 金属材料的焊接性试验方法
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1.1 金属材料的焊接性
• 1.1.1金属材料焊接性的概念
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1.1 金属材料的焊接性
• 值得注意的是，金属焊接性是个相对的概念，同一种材料在不同的焊 接工艺条件下，可以表现出很大的差异。随着新的焊接方法和焊接工 艺的开发与完善，一些原来焊接性差的材料可能会得到改善，使焊接 性变好;当然，随着新材料的出现和对焊接结构使用条件要求的苛刻， 也将会带来新的焊接性问题。
• 2.焊接冷裂纹敏感指数法 • 20世纪60年代后，世界各国为改进钢的性能和焊接性，大力发展低
碳微合金的低合金高强钢。对于这类钢碳当量法已不适用，为此日本 伊藤等在大量试验的基础上，提出了焊接冷裂纹敏感指数(Pcm)公式。
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1.2 金属材料的焊接性试验方法
• 式中，ξ—板厚(mm) ;
(包括母材和焊接材料)。在相同的焊接条件下，决定母材焊接性的主 要因素是它本身的物理化学性能。对钢而言，有钢的化学成分、冶炼 轧制状态、热处理条件、组织状态和力学性能等，其中化学成分是主 要的影响因素，它能决定热影响区的淬硬倾向、脆化倾向和产生裂纹 的敏感性。 • 在焊接过程中焊接材料和母材熔化形成的熔池金属所发生的一系列冶 金反应，决定着焊缝金属的成分、组织、性能及缺陷的形成。如果焊 接材料选择不当，与母材不匹配，不仅不能获得满足使用要求的接头， 还会引起焊接缺陷的产生和组织性能的变化，也就是使工艺焊接性变 差。
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1.1 金属焊接性概述
知识目标： 理解金属焊接性的概念、内容以及影响 金属焊接性的因素。 能力目标： 能够初步掌握金属焊接性的分析方法。
1.1 金属焊接性概述
1.1.1 金属焊接性概念 材料对焊接加工工艺的适应性，是 指材料在一定的焊接工艺条件下，获得优 质焊接接头的难易程度和该焊接接头能否 在使用条件下可靠运行的一种特性。
试件的形状：
焊接
焊前准备 参数 清理试件，并将试件架空 1号试样室温下焊接 2号试样预热温度下焊接 I=170±10A V=150mm/min±10mm/min 焊条直径ø=4mm 焊后自然冷却12个小时
焊接
取样和检验： 照图取试样并对其进行研磨腐蚀取7个以上的 点，用载荷为10kg的维氏硬度进行测量
Ceq(JIS)
Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(%)
主要适用于低碳调质的低合金高强度钢 (σb=500～1000 MPa)， ωc ＜0.18%。
一般碳当量值越高，焊接性越差，容易出现 冷裂纹。
②焊接冷裂纹敏感系数 适用于低碳微量多合金元素的低合金高强钢 （C%=0.07%-0.22%） Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B( %) Pc=Pcm+［H］/60+h/600 或 Pc=Pcm+［H］/60+R/40000 Pcm-钢中合金元素的碳当量，%； Pc-焊接冷裂纹敏感系数； ［H］熔敷金属中扩散氢含量(ml/100g，甘油法； R接缝拉伸拘束度(kg/mm．mm)
例如：已知20CrMo钢中，WC＝0.20%， WMn＝0.5%，WCr＝0.90%，WMo＝ 0.20%，WNi＝0.030%，Wcu＝0.030%,根 据国际焊接学会（ⅡW）所推荐的CE（ⅡW） 求该钢种的碳当量,并判断其焊接性。 解答：根据国际焊接学会（ⅡW）所推荐的 CE（ⅡW）如下： 把20CrMo钢中各个元素的含量带入前面的 公式计算可得 CE（ⅡW）=0.5% 说明该钢材的焊接性一般，为了保证焊接质量 需要一定的预热等处理措施。
1.2.2金属焊接性试验方法
（1）焊接性试验方法的选择原则 针对性 可靠性 经济性 （2）工艺焊接性试验方法 ①碳当量估算法 定义：把钢中合金元素（包括碳）的含量按 其作用换自成碳的相当含量 。
碳当量公式：CE Ceq
CE (IIW) CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%) 主要适用于中、高强度的非调质低合金高强 度钢σb=500～900 MPa，ωc ＞ 0.18%。 CE＜0.40%时，焊接性良好 CE=0.40%～0.60%，特别当大于0.5%时，钢材 易于淬硬，焊接前需预热。 CE ＞0.6%，焊接性差，需要严格制定焊接工 艺。
后热
无预热：保持试样加载16小时不断裂的力 有预热或预热和后热：保持试样加载24小时 注：不断裂的应力 口有无裂纹。 将试样取下，观察缺
焊接方式
试样取样和检验： 试样焊后放置48h 表面裂纹率：Cf=∑lf/L×100% 根部裂纹率：Cr= ∑lr/L×100% 断面裂纹率：Cs=Hs/H×100%
该试验条件苛刻，因此认为裂纹率小于20% 为合格
⑥插销试验 用途：判定冷裂纹的敏感性来测定钢材热影 响区的冷裂纹的敏感性。 试样：被测试样加工成为ø8mm或ø6mm的插销
（2）使用焊接性 定义：焊接接头或整体焊接结构满足技术要 求条件所规定的各种使用性能的程度。 包括：力学性能 低温性能 抗脆断性能 疲劳强度 耐磨性等
1.1.3影响金属焊接性的因素
材料因素 设计因素
工艺因素 服役环境因素
1.1.4评定焊接性的程序
根据被评定材料的有关数据和图 表对其焊接性进行初步分析
⑤斜Y形坡口焊接裂纹试验法 用途：评价碳素钢和低合金高强钢打底焊缝 及热影响区的冷裂纹倾向 试样制备：机械加工如图试样
焊前准备
对焊件进行清理并用丙酮进行清洗
参数
焊接
I=170A±10A U=24V±2V V=150mm/min±10mm/min ø=4mm(焊前烘干) 先对拘束焊缝用低氢型焊条进行对称施 焊；再焊接试验焊缝
进行焊接性实验
实焊性试验
模拟性试验
1.2 金属焊接性试验方法
知识目标： 1.了解金属焊接性试验的重要性 2.理解金属焊接性试验的内容 能力目标： 1.能够对金属的焊接性进行试验与属焊接性试验内容 （1）焊缝金属抗热裂纹的能力 （2）焊缝及热影响区抗冷裂纹的能力 （3）焊接接头抗脆性转变的能力 （4）焊接接头的使用性能
底板
焊接
将试样带有缺口的一端插入加工的底板的孔 内，其上端与底板平行，下端与加载夹头连 接。然后在底板上按规定的焊接线能量熔敷 一焊道，并使其穿过插销中心，保证缺口位 置处于热影响区的粗晶区部位。
加载和判定
不预热 预热 焊后冷却到100~150℃时 冷却到高出预热温度50~70 ℃时 加载，规定载荷应在1分钟内，并 在试验冷却到100 ℃或高出初始 温度50~70 ℃时加载完成 后热前加载
根据上面的公式可以计算出无裂纹焊缝所需 预热温度：T0=1440Pc-392 (℃)
③CCT图或SHCCT图法 根据CCT图或SHCCT图可以判断在不同冷却条 件下所获得的组织和硬度。可估计出在一 定的焊接工艺条件下，产生冷裂纹或淬硬 组织的可能性。
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④焊接热影响区最高硬度试验方法 用途：判断被焊钢材的淬硬倾向和冷裂纹的 敏感性。 试件的尺寸：板厚20mm δ>20mm 机械加工成20mm，保留一轧制面 δ<20mm 不需加工
金属焊接性的概念具有相对性
通过比较用氧—乙炔气焊和交流氩弧 焊焊接铝合金时的焊接性可以得出下面的 结论：
同种材料在不同的焊接工艺下焊接性可以表现出很大差异
1.1.2 金属焊接性内容
工艺焊接性 使用焊接性 （1）工艺焊接性 定义：在一定的焊接工艺条件下，能否获得 优质致密、无缺陷的焊接接头的能力。 热焊接性 在焊接热过程中，对焊接热影响区的 组织性能及产生缺陷的影响程度 分类 冶金焊接性 冶金反应对焊接性能和产生缺陷 的影响程度