金属熔焊性能复习

1、金属焊接性：指金属是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。

2、金属焊接性包括两方面内容：(1)金属在焊接过程中是否容易形成缺陷(2)焊接接头在一定使用条件下可靠运行的能力。

3、金属焊接工艺过程简单而接头质量高，性能好时，称作焊接性好，反之称作焊接性差。

4、母材和焊接材料的成分以及焊接工艺条件都对焊接性有重要影响。

5、如何分析金属焊接性：

（一）从金属的特性分析：1、利用化学成分分析2、利用物理性能分析3、利用化学性能分析4、利用合金相图分析5、利用CCT图或SHCCT图分析

（二）从焊接工艺条件分析：1、热源特点2、保护方法3、热循环控制4、其他工艺因素（清理坡口、合理安排焊接顺序、正确制定焊接规范等）

6、焊接性试验的内容：1、焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力2、焊缝及热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力3、焊接接头抗脆性转变能力4、焊接接头的使用性能

7、合金结构钢：在碳钢的基础上加入一定量的合金元素以达到所需性能要求的一些钢种。

8、合金结构钢分为强度用钢和专用钢

9、高强钢：凡是屈服强度大于294MPa的强度用钢均可称为高强钢。

10、高强钢分为：热轧钢、正火钢、低碳调质钢和中碳调质钢、微合金化钢、焊接无裂纹钢抗层状撕裂钢和大线能量钢。

11、热轧及正火钢：屈服强度为294～490MPa的低合金高强钢，一般都在热轧或正火状态下供货使用，故称热轧钢及正火钢。

12、低碳调质钢：屈服强度为441～980MPa，是热处理强化钢，一般都在调质状态下供货，含碳量小于0. 25％

13、中碳调质钢：屈服强度为880～1176MPa以上，含碳量大于0. 3％以上

14、专用钢分为：珠光体耐热钢(合金化主要元素是：Cr、Mo为基础)、低温钢（-40—-196合金化主要元素是：Ni）、低合金耐蚀钢

15、热轧钢：强化机理：固溶强化；

屈服强度：294～392MPa；

合金系：C-Mn 或Mn-Si 系；

主合金化元素：Mn、Mn-Si；

辅助合金化元素：V、Nb替代部分Mn；

典型钢种：16Mn 、09MnSi 、15MnV；室温组织: 细晶 F + P

16、正火钢：强化机理：固溶强化＋沉淀强化或细化晶粒，

屈服强度：343～490MPa ，

合金系：C-Mn 或Mn-Si

主加合金化元素：Mn、Mn-Si，

辅加合金化元素：V、Nb、Ti、Mo (碳化物、氮化物元素)，

热处理状态：正火，充分发挥碳化物形成元素的作用，

典型钢种：15MnTi 、15MnVN、WH530

17、微合金化控轧钢：加入微量Nb、V、Ti ，控制轧制温度，起沉淀强化和细化晶粒的目的。同时控制冶炼时C、S含量，使夹杂物形态改变，数量减少，提高钢的纯度等措施。使钢具有均匀的细晶粒等轴F基体或针状F ，以提高钢的强度韧性和焊接性。

18、热轧、正火钢焊接性分析：

(1)焊缝中的热裂纹：因C﹤0.2%, 含Mn较高，Mn/S↑抗热裂性能比较好。

(2)冷裂纹：从材料本身看，淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。

1)热轧钢的淬硬倾向与冷裂纹敏感性：热轧钢的含碳量并不高，但含有少量的合金元素，其淬硬倾向比低碳钢要大些。但冷裂纹敏感性不大

2)正火钢的淬硬倾向与冷裂纹敏感性：正火钢的合金元素含量Me＞热轧钢Me，强度级别提高——淬硬倾向↑，冷裂倾向增大。冷裂纹敏感性一般随强度的提高而增加。

(3)再热裂纹：C-Mn和Mn-Si系的热轧钢由于不含碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感。

(4)层状撕裂：一般板厚在16mm以下就不会产生层状撕裂，从钢材本身的来讲，主要取决于冶炼条件，钢中的片状硫化物等杂质。

(5)热影响区的性能变化：主要是过热区的脆化，及热应变脆化问题。

过热区的性能变化取决于焊接工艺（如焊接线能量）和钢材的化学成分

①奥氏体严重长大→魏氏体、粗大马氏体、混合组织（塑性很低的F、高碳马氏体和贝氏体）、M－A组元；

②钢中碳、氮化合物熔点高，在高温区溶入奥氏体中，随后的冷却过程中来不及析出使材料变脆。

热应变脆化：在热和应变同时作用下产生的一种动态应变时效，s↑ak↓易发生于一些固溶氮含量较高的低碳钢和强度级别不高的低合金钢中。

消除方法：①加入足够的N化物形成元素( Al、Ti、V ) ，

②焊后消除应力退火

19、热轧钢：焊接线能量过大：导致冷速过慢，过热区将因晶粒长大或出现魏氏组织等而使韧性降低，

焊接线能量过小：由于过热区组织中马氏体比例增大而使韧性降低，这在含碳量偏高时较明显。

钢材化学成分：影响过热区性能的脆化。

对含V、Nb的正火钢：

线能量过大：除过热区奥氏体晶粒显著长大外，会导致过热区碳、氮沉淀相固溶，韧性降低。

20、焊接含钛正火钢(Ti含量约O.22％)：

焊接时线能量过大时：过热区的TiN、TiC都向奥氏体内熔入。由于钛的扩散能力低，在随后的冷却过程中，即使大线能量条件下也来不及析出而停留在铁素体中，显著提高了铁素体的显微硬度，降低了材料的冲击韧性。

预防措施：采用小线能量

21、焊接材料的选择：①选择相应强度等级的焊接材料、②必须同时考虑到熔合比和冷却速度的影响、③必须考虑到热处理对焊缝力学性能的影响

22，焊接工艺参数的确定：

1 焊接线能量：对于热轧钢：焊接线能量无限制；只是不能过大；对于正火钢：小焊接线能量＋预热。

2 预热考虑以下因素：材料的淬硬倾向、焊接时的冷却速度、拘束度、扩散氢含量、焊后是否热处理

3 焊后热处理：母材ss≥490MPa 焊后立即消应力退火或消氢处理

23、低碳调质钢典型钢种成分及性能：强化机理：主要是相变强化（调质处理)，

屈服强度：为490MPa～1000MPa，

合金系：低C≤0.18%、Mn-Ni-Cr-Mo系，

主合金化元素：Mn-Ni-Cr-Mo ，辅合金化元素：V、Nb、Ti、B、Cu，

热处理状态：淬火＋回火

组织: 回火低碳M 或回火索氏体or 回火(M+B下)

典型钢种：14MnMoVN、WCF62 HT60、HT80、HY130。