Q235钢与0Cr1825Ni9钢焊接的焊接性及焊接工艺研究

陕西航空职业技术学院毕业设计（论文）说明书材料与建筑工程学院焊接技术及自动化专业 毕业设计（论文）题目 Q235 钢与 0Cr18Ni9钢焊接的焊接性及焊接工艺研究学生姓名 李创 学号 1473125 指导教师 薛书微 职称 讲师 2016 年 10 月 15 日毕业设计（论文）任务书材料与建筑工程学院院焊接技术及自动化专业学生姓名 李创 学号 1473125 一、毕业设计（论文）题目 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢焊接的焊接性及焊接工艺研究二、毕业设计（论文）时间 2016 年 910 月 19 日至 2016 年 9 月 28 日三、毕业设计（论文）地点： 陕西航空职业技术学院 四、毕业设计（论文）的内容要求：（1） 、明确 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢的化学成分、基本性能、应用。（2） 、明确 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢焊接的焊接性。（3） 、分析 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢焊接的焊接材料的选用。（4） 、分析 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢焊接的工艺要求。（5） 、论述 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢复合钢板的焊接工艺。（6） 、分析 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢焊接的缺陷及防止措施。指导教师 年 月 日批 准 年 月 日毕业设计（论文）评定表姓名 李创 学号 1473125 专业 焊接技术及自动化毕业设计（论文）题目评阅意见评阅教师： 年 月 日答辩组成员 张玉萍、薛书微、解念锁答辩时间 答辩地点本人陈述碳素结构钢是碳素钢的一种，含碳量约 0.050.07。不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸碱盐等化学侵蚀性介质腐蚀的钢，奥氏体不锈钢，含铬大于 18，还含有 8左右的镍、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。答辩组提问 回答问题情况答辩过程要点答辩组评语成绩答辩委员会主任签字年 月 日目录前言 .第一章 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢的化学成分、基本性能、应用 .一、Q235 钢的化学成分、基本性能、应用 .二、0Cr18Ni9 钢的化学成分、基本性能、应用 .第二章、Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢的焊接性分析 .第三章 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢焊接材料选用 .第四章、Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢焊接工艺要求 .第一节、焊前准备： .第二节、焊接方法的选择： .第三节、焊接参数的确定： .第五章 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢复合钢板的焊接 .第六章 Q235 钢与 0Cr18Ni9T 钢焊接缺陷 .第七章、Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢的焊接缺陷 .第八章、Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢防止结晶裂纹的措施防止 .第九章 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢焊后检验 .1.焊接质量检验的意义 .2.焊接检验的分类 .毕业设计总结 .参考文献 .第页前言碳素结构钢是碳素钢的一种。含碳量约 0.050.70,个别可高达0.90。可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢两类。用途很多,用量很大,主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程,制造承受静载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件。碳素结构钢碳的质量分数低,焊接性能好,塑性、韧性好,有一定强度,常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等,用于桥梁、建筑等结构和制造普通螺钉、螺母等零件。优质碳素结构钢钢质纯净,杂质少,力学性能好,可经热处理后使用。不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸碱盐等化学侵蚀性介质腐蚀的钢,是二十世纪初材料领域最伟大的发明之一。不锈钢工业生产自 1912 年由克虏伯公司开始至今已有近百年的历史,是一种重要的工程材料,已被广泛用于各种工业和环境的结构中。近年来,中过不锈钢的表观消费量由 1990 年的 26 万吨增长到 2009 年近千万吨,成为世界上备受关注的不锈钢第一消费大国。Q235 钢是一种普通碳素结构钢,具有冶炼容易,工艺性好,价廉的优点,而且在力学性能上也能满足一般工程结构及普通机器零件的要求应用十分广泛。0Cr18Ni9 钢是一种奥氏体不锈钢,它具有优良的耐蚀性、耐磨性、强韧性和良好的可加工性。不锈钢中最为重要的钢类,其生产和使用量约占不锈钢总量的 70%。第页第一章 Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢的化学成分、基本性能、应用一、Q235 钢的化学成分、基本性能、应用Q235 钢是一种普通碳素结构钢,这种钢容易冶炼,工艺性好,价格低廉。Q235 表示这种钢的屈服强度为 235MP,Q235 钢含碳量约为 0.2%属于低碳钢,S、P 和非金属夹杂物较多在相同含碳量及热处理条件下,其塑性、韧性较低,加工成形后一般不进行热处理,大都在热轧状态下直接使用,通常轧制成板材、带材及各种型材主要用于工程结构(如桥梁、高压线塔、金属构件、建筑构架等)和制造受力不大的机器零件（如铆钉、螺钉、螺母、轴套、及某些农机零件等） 。Q235 钢的化学成分和力学性能如下表：表 1.1Q235 化学成分化学成分（质量分数） （%）Si S P牌号 等级C MnA 0.140.22 0.300.65 0.050B 0.120.20 0.300.70 0.0450.045C 0.18 0.040 0.040Q235D 0.170.350.800.300.035 0.035Q235 力学性能牌号 拉力强度 MPa 屈服点 MPa 伸长率（%）Q235 375500 235 26二、0Cr18Ni9 钢的化学成分、基本性能、应用要全面的了解这种金属我们首先就必须清楚这种材料的化成分其次我们还要清楚它的机械性能。化学成分如下：表 1.2C Si Mn P S Ni Cr0.08% 1.00% 2.00% 0.035% 0.030% 8%11% 18%20%机械性能如下：第页拉伸试验 硬度试验屈服强度抗拉强度伸长率断面收缩率布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度牌号 热处理 0.2/MPa b/MPa 5（%）（%）HBS HRB HV0Cr18Ni9固溶10101150快冷205 520 40 60 187 90 200我们就先从化学成分方面来分析下这种材料：铬、镍两元素相配合组成铬镍不锈钢,是一种较好的不锈钢。在此种不锈钢中加入大量镍是为了得到单一的奥氏体组织,从而提高其耐蚀性和工艺性。在常温和低温下有很强的塑性和韧性,不具磁性,有较好的抗晶间腐蚀性能。铬是决定不锈钢抗腐蚀性能的主要元素,因为钢中含铬就能使不锈钢在氧化介质中产生钝化现象,即在表面形成一层很薄的膜,在这层膜内富集了铬。钢中含铬量愈高,抗腐蚀性能就愈强。此外,铬对钢的机械性能和工艺性能都能起到很好的强化作用。镍只有在它与铬配合时才能充分表现出来。镍是形成奥氏体的合金元素,当镍与铬配合使用时,即可使金相组织由单相的铁素体变为奥氏体和铁素体双相组织,经过热处理,可以提高强度,从而使其具有更强的不锈耐蚀性和良好的形变性能杂质元素的影响：当含碳量介于 0.1%0.3%之间时,在退火后,碳将以石墨状态在晶格间界上析出,破坏了晶粒间的结合力,强烈地降低镍的强度和塑性,使加工变形产生困难。另外碳与铬有很强的亲合力,能形成一系列碳化物。钢中的含碳量愈高,形成的碳化铬愈多,固溶体中含铬量就相对减少,钢的耐腐蚀性能就会降低。硫是有害的杂质,硫与镍形成 Ni3S2 化合物,Ni3S2 与镍在 625形成低熔点共晶,分布在晶粒间界上,当热变形温度超过共晶熔点时,即沿晶粒间界开裂,产生所谓“热脆“现象。镍在常温时与硫生成的 Ni3S2 能引起冷脆。6 从上面的化学成分的分析我们可以分析出它的导热性很差,线膨胀系数很大,焊接变形也是比较大的。因而我们在焊接这种金属试件时如果在可能的情况下要采用较小第页的线能量快速的焊接完成。特殊的合金元素就决定了它有特殊的性能,它具有良好的耐腐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能,冲压、弯曲等热加工性好,无热处理硬化现象,无磁性,使用温度在-196-800。用途也很广泛主要应用在：1、2 类餐具、橱柜、室内管线、热水器锅炉、压力容器、浴缸、汽车配件、医疗器械、建材、化学、食品工业、船舶部件等地方。在食品工业和化学工业用的由为广泛,在食品工业它可以做食品保鲜液体的贮罐,在化工行业它可以用来做反应容器,可以用来做换热容器,也可以用来做锅炉容器。可以说它的用途是非常广泛的,在未来的日子里应用也将越来越多。而在这之中用的尤为多的就是在低温压力容器制造行业,低温压力容器是工作时壁温在-20以下的压力容器。液化乙烯、液化天然气、液氮和液氢等的储存和运输用容器均属低温压力容器。对于低温压力容器首先要选用合适的材料,制造这类产品首先要考虑它是否具有良好的韧性,其次盛装这些介质需要材料具有很好的抗腐蚀能力。而 0cr18ni9这两种性能都有,在低温下还具有很好的强度和机械性能,因而它在这个行业应用很广泛。第页第二章、Q235 钢与 0Cr18Ni9 钢的焊接性分析对于什么是焊接性,GB/T3375-94焊接术语中注明：“材料在限定的施工条件下,焊接成按规定设计要求的构件,并满足预定服役要求的能力” 。它包括两方面的内容：其一是焊成的构件符合设计要求；其二是满足预定的使用条件,能够安全运行。根据讨论问题的着眼点不同,焊接性可分为：（1）工艺焊接性（2）使用焊接性影响焊接性的因素主要有以下几点：（1）材料因素（2）焊接方法（3）构件类型（4）使用要求金属的焊接性与材料成分、焊接方法、构件类型、使用要求都有密切的关系,所以不应脱离这些因素而单纯的从材料本身的性能来评价焊接性。从上述分析可以看出,很难找出一项技术指标可以概括焊接性,只有通过综合多方面的因素才能分析焊接性问题。分析金属的焊接性我们在不要求做非常准确的情况下我们可以根据碳当量、材料的化学性能、材料的物理性能来判断,如果要求需要很准确的话我们可以通过焊接性试验来判定。下面我们分别用碳当量对 Q235 钢和 0Cr18Ni9 钢的焊接性进行初步判断。焊接性 Q235 钢的碳当量约为 0.2%。 （钢材的淬硬倾向很小,焊接性好,焊时不需要热处理）0cr18ni9 属于奥氏体不锈钢,这类钢有具有交高的变形能力并不可淬硬,而且它的含碳量又很低,所以总的来说焊接性还是不错的。但是由于热导率低,热膨胀系数大,局部加热时温度分布不均匀,收缩量大等都将使接头在焊接过程中产生交大的内应力。在焊接的时候应该注意这方面的问题,焊接时尽量避免或减第页少这种受热不均显现的发生,焊接的速度也应该适当的快点。从上述对材料的研究得出：Q235 碳钢（珠光体钢）与不锈钢（奥氏体钢0Cr18Ni9）可以焊接。不过,焊接时除了注意金属本身物理、化学性能对焊接性带来的影响外,还应注意两种金属成分与组织上的差异对接头性能的影响。两种母材自身的问题：Q235 钢：冷裂纹、脆化等0Cr18Ni9 钢：热裂纹等特殊问题：（1）母材对焊缝的稀释,引起焊缝组织与性能的变化Q235 钢母材的溶入,将稀释填充金属,引起其成分与组织的变化。（2）形成凝固过渡层在靠近 Q235 钢一侧熔合线的焊缝金属中,会形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层。过渡层中的高硬度马氏体组织会使脆性增加,塑性显著降低,形成低塑性带,从而降低了焊接结构的可靠性。（3）形成碳迁移过渡层在焊接或焊后加热（热处理或高温运行）时,碳从 Q235 钢一侧通过熔合区向焊缝扩散,在靠近熔合区的 Q235 钢上形成一个软化的脱碳层,而在靠近熔合区的 0Cr18Ni9 钢焊缝中形成硬度较高的增碳层。（4）接头应力状态复杂局部加热引起