材料焊接性作业

1.影响材料焊接性的主要因素有哪些？结合课内实例讲解及课外资料查阅情况，试根据你的理解举例说明。

答：影响焊接性的主要因素包括材料因素、工艺因素、结构因素和使用条件。

（1）材料因素包括被焊母材和使用的焊接材料的化学成分、冶炼轧制状态、热处理状态、组织状态和力学性能等，如焊丝、焊条、焊剂及保护气体。母材和焊接材料选用不当时，会造成焊缝成分不合格、力学性能和其他使用性能降低，甚至导致裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷，也就是使工艺焊接性变差。

（2）工艺因素包括焊接方法和焊接工艺措施。

对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所表现出来的焊接性有很大的差异。例如，铝及铝合金用气焊较难进行焊接，但用氩弧焊就能取得良好的效果。

焊接方法对焊接性的影响首先表现在焊接热源能量密度、温度以及热量输入上，其次表现在保护熔池及接头附近区域的方式上，如渣保护、气体保护、渣—气联合保护以及真空焊接等。对于有过热敏感性的高强度钢，从防止过热出发，可选用窄间隙气体保护焊、脉冲电弧焊、等离子弧焊等，有利于改善其焊接性。

工艺措施是焊前预热、缓冷和焊后热处理，这些工艺措施对防止热影响区淬硬变脆、减小焊接应力、避免氢致冷裂纹等是较有效的措施。

（3）结构因素有焊接结构形状、尺寸、厚度以及接头坡口形式和焊缝布置等。

例如结构的刚度过大、接口断面的突变、焊接接头的缺口效应、过大的焊缝体积等，都是不同程度地造成脆性破坏的条件。在某些部位，焊缝过度集中和多向应力状态对结构的安全性也有不良影响。设计结构时应使接头处的应力处于较小的状态，减小接头的刚度，减小交叉焊缝，达到降低应力集中的效果，改善材料焊接性。

（4）使用条件是指焊接结构的工作温度、负荷条件(动载、静载、冲击、高速等)和工作环境(化工区、沿海及腐蚀介质等)。

例如，在低温工作的焊接构件必须具备抗脆性断裂能力，在高温工作的焊接结构要具备抗蠕变性能，在交变载荷下工作的焊接结构具有良好的抗疲劳性能，在一定腐蚀介质中工作的焊接容器应具备抗腐蚀性能等。

2.试评述材料焊接性的间接和直接试验方法的区别、特点及用途。

答：

间接法：间接法是以化学成分、热模拟组织和性能、焊接连续冷却转变图以及焊接热影响区的最高硬度等来判断焊接性，各种碳当量公式和裂纹敏感指数经验公式等也都属于焊接性的间接评定方法。

（1）碳当量的间接估测法：焊接热影响区的淬硬及冷裂倾向与化学成分有关，可以用化学成分来估计冷裂敏感性的大小，将各种元素的作用按照相当于若干含碳量的作用折合并累加起来，所求得的数值称为碳当量。碳当量Ceq值得大小可以作为估计淬硬及冷裂倾向大小的指标，Ceq越小焊接性越好。利用碳当量只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评价其冷裂敏感性，不能作为准确的评定指标。

（2）焊接冷裂纹敏感性指数法：这是专门评定根部裂纹的碳当量法，根据裂纹敏感指数PcM 进行评定，钢的PcM值越低，热影响区的冷裂纹敏感性越低。为了克服单纯用碳当量评定冷裂倾向的缺点，可以进一步把氢和板厚（代表应力）作为延迟裂纹的三因素综合一起考虑，得到冷裂纹敏感性指数Pw确定防止裂纹所需的焊前预热温度。

（3）热影响区最高硬度法：在切点及其两侧做7个以上的点作为硬度的测定点。把点中维氏硬度最大值与该钢材规定的热影响区最大允许值作比较，若超过允许值，则材料冷裂敏感倾向大。对于判断热影响区冷裂倾向有一定价值。但它只考虑了组织因素，没有涉及氢和应力，所以不能借以判断实际焊接产品的冷裂倾向，仅适用于相同试验条件下不同母材冷裂倾向的相对比较。

（4）热裂纹敏感性指数法：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合金结构钢热裂纹敏感性指数的方法。

（5）层状撕裂敏感性指数法：层状撕裂是焊接构件中沿钢板轧层形成的呈梯状的裂纹。适

用于焊接热影响区附近的层状撕裂。

直接试验法：直接试验法是指各种抗裂性试验以及对实际焊接结构焊缝和接头的各种性能试验等。

（1）可调拘束裂纹试验法：可以进行纵向和横向试验，主要用于研究裂纹（结晶裂纹、液化裂纹等）的敏感性，并以临界应变量作为是否开裂的评定指标。

（2）斜Y形坡口裂纹试验法：试验时必须有足够的预热温度，以保证不产生冷裂纹。焊后还须进行消除应力热处理。试件消除应力以后冷却至室温，再横跨焊缝把试件切成6个试片，检查裂纹情况。用于评价打底焊缝及热影响区的冷裂倾向，并且以裂纹率作为冷裂程度的评定指标。

（3）插销试验法：施焊完毕待焊件冷却到150℃时插销加载并保证插销在熔合线附近的粗晶区即插销的缺口尖端断裂，记录加载至断裂的时间。若插销刚好永不断裂，这个应力值就称为临界应力。这是一个衡量氢致裂纹敏感性的定量指标。临界应力愈大，氢致裂纹敏感性愈小。主要用于考核焊接热影响区的氢致延迟裂纹敏感性，也可用于考核再热裂纹及层状撕裂等的敏感性，并以临界应力作为是否开裂的评定指标。

（4）鱼骨状裂纹试验法：在试件上每10mm加工一不同深度的沟槽，造成该试件沿长度方向的不同拘束度。主要用于评定铝合金、镁合金和钛合金薄板（1~3mm）焊缝及热影响区的热裂纹敏感性，并以裂纹长度作为裂纹敏感性的评定指标。

（5）刚性固定对接裂纹试验法：试验焊缝冲却冷置48h进行切割取样。表面裂纹的正面裂纹可在切割拘束焊缝前进行检测，背面裂纹正切下试件后检测。然后将试件按试验焊缝长度方向至少作六等分截取试样，检测其断面裂纹。最后检测出结果计算表面和断面裂纹率。用于钢材及焊接材料对接接头的抗裂性对比及焊接工艺性试验，并以裂纹率作为开裂程度的评定指标。

3.试分析TIG焊自熔方法焊接1Cr18Ni9Ti的焊接性及焊接工艺。（20~30%）【用交流焊还是直流焊，直接还是反接，有什么现象】

答：

焊接性：1Cr18Ni9Ti具有优良的焊接性，几乎所有熔焊方法和部分压焊方法都可以使用。当从经济、技术性等方面考虑，常采用焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊及等离子弧焊等。1）焊接接头晶间腐蚀：晶间腐蚀在焊缝区、熔合区、热影响区均有可能出现，通常用贫铬理论来解释。

2）焊接热裂纹：焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的裂纹，最常见的是结晶裂纹。

3）应力腐蚀开裂：焊接接头在特定腐蚀环境下受拉伸应力作用时所产生的延迟开裂现象。4）焊缝催化：焊缝接头在工作时，其韧性和塑性没有达到要求，导致发生脆断的现象，低温状态下尤为明显。

5）焊接变形：导热系数小，而线膨胀系数较大，导致焊缝冷却过程中产生较大拉应力，宏观表现为较大的焊接变形。

焊接工艺：

1.焊前不预热，多层焊时要避免道间温度过高。清除可能使焊缝金属增碳的各种污染。焊接坡口和焊接区焊前应用丙酮或酒精除油和去水。不得用碳钢钢丝刷清理坡口和焊缝表面。清渣和除锈应用砂轮、不锈钢钢丝刷等。

2.焊条必须存放在干净的库房内，保证焊件表面完好无损，引焊件表面损伤是产生腐蚀的根