金属焊接性复习.doc

1、 工艺焊接性的影响因素？答：1、材料因素： 母材和焊接材料；2、工艺因素：焊接方法、焊接工艺措施3、结构设计因素 4、使用条件2、 哪些焊接性试验测冷裂纹，哪些测热裂纹？答：热裂纹：1、可调拘束度裂纹试验方法2、压板对接（FISCO）焊接裂纹试验3、鱼骨状裂纹试验法4、刚性固定对接裂纹试验4、窗形拘束裂纹试验冷裂纹：1、斜Y坡口对接裂纹试验2、插销试验3、刚性固定对接裂纹试验4、窗形拘束裂纹试验3、 斜Y坡口对接裂纹试验和插鞘试验适用范围是什么？答：斜Y坡口对接裂纹试验适用范围：1、评定低合金结构钢焊缝以及HAZ的冷裂倾向 2、确定防止冷裂纹的临界预热温度插鞘试验适用范围： 1、主要用来考核材料的氢致延迟裂纹敏感性 2、也可用来考核再热裂纹和层状撕裂等的敏感性4、 制定焊接性试验方法的原则？答：1、应尽量使试验条件与实际焊接条件一致 （一致性） 2、试验结果应稳定可靠，具有较好的再现性（可靠性）3、应注意试验方法的经济性 （经济性）5、 热轧钢、调质钢的强化机理？答：热轧钢是固溶强化（Si、Mn）；调质钢是热处理（淬火+回火）强化6、 热轧钢的典型牌号、使用状态？答：典型钢种：16Mn，组织：细晶铁素体+珠光体 15MnV V细化晶粒和沉淀强化（392MPa） 使用状态：一般在热轧状态下使用，但在特殊情况下（要求冲击韧性或板厚），在正火状态下使用。7、 评定钢材层状撕裂敏感性主要指标：S含量、Z向断面收缩率8、分析热轧及正火钢的焊接裂纹倾向。热裂纹：热轧及正火钢由于含碳量低（0.2%），含Mn量较高，Mn/S一般能达到防止发生热裂纹的要求，具有较好的抗热裂性能。但个别情况下，当材料成分不合格或因严重偏析使局部碳、硫含量偏高时，Mn/S比就可能低于要求而出现热裂纹。冷裂纹从材料本身看，淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。焊接时是否形成对氢致裂纹敏感的组织是评定材料焊接性的一个重要指标。从淬硬倾向分析：与低碳钢相比，热轧钢含C量不高，但含有少量的合金元素，在连续冷却时，珠光体转变右移较多，使快冷过程中铁素体析出后剩下的富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而是转变为含碳较高的贝氏体和马氏体，具有一定的淬硬倾向。但总的说来，热轧钢淬硬倾向和冷裂倾向不大，但环境温度很低或钢板厚度很大，有一定冷裂倾向。由于正火钢的强度级别较高，Me的含量也较多，因此正火钢的淬硬倾向大于热轧钢；正火钢由于强度级别不同，其淬硬倾向和冷裂倾向相差较大，总的说来，随着强度级别的提高，钢材的淬硬倾向和冷裂倾向都将 从碳当量分析： 热轧钢：CE0.,无淬硬倾向、冷裂倾向，焊接性良好，不需预热和严格控制E。但在钢板厚度过大或环境温度很低时，要均匀预热和E 正火钢： CE=（0.40.6）:强度级别较低：15MnVN：CE0.5%，淬硬倾向大，焊接性较差，要采取严格的工艺措施 再热裂纹 热轧钢： C-Mn和Mn-Si系一般不含有强碳化物形成元素，对再热裂纹并不敏感正火钢：是以固溶强化为主，但还具有少许的沉淀强化，钢中含有少量的强碳化物形成元素，从理论上一般认为正火钢具有轻微的再热裂纹倾向。但实践证明它对再热裂纹不敏感。正火+回火钢：含Mo正火钢,特别是Mo、V或Mo、Nb共存的正火+回火钢，一般有轻微的再热裂纹敏感性。 层状撕裂 由于热轧及正火钢是在一般的冶炼条件下生产，并没有严格控制钢液成分，没有采取特殊的脱S、除气以及夹杂物形态控制措施，因此，它们一般都具有层状撕裂倾向。 热轧钢是在热轧状态下使用，由于轧制，钢中可能存在明显的非金属夹杂物带状组织。而正火钢由于在热轧以后进行了正火处理，钢中的带状组织已经消除，板厚方向上的塑性有所改善。因此正火钢的层状撕裂倾向较热轧钢小。9、 热轧钢及正火钢过热区脆化的原因：热轧钢： 焊接线能量过大：导致冷却速度过慢，过热区因晶粒长大或出现魏氏组织等；线能量过小，含碳量偏高时：由于过热区组织中的马氏体比例增大而使韧性降低。正火钢：焊接线能量过大：过热区奥氏体晶粒显著长大，冷却过程中可能产生一系列不利的转变；高温下，难熔质点溶解在奥氏体中，焊接冷却时固溶在铁素体中，引起脆性增加。10、 热轧钢及正火钢焊接时，选择材料应注意哪些问题？答：低合金钢选择焊接材料时必须考虑两方面的问题：一是不能使焊缝产生裂纹等焊接缺陷；二是使焊接接头能满足使用性能要求。选择焊接材料的依据是保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能与母材相匹配。11、 正火钢焊接时，其焊接线能量E如何选择？答：含C和金属Me较低钢种：15MnTi、强度级别较低：15MnVN：CE0.5%，淬硬倾向大，焊接性较差，要采取严格的工艺措施 12、 热轧钢及正火钢焊接线能量E的确定主要决定于哪两个因素？ 答：过热区的脆化、冷裂纹13、 低碳调质钢过热区脆化的原因是什么？低碳调质钢在选择焊接工艺参数时应注意什么问题？低碳调质钢过热区强化机制？答：脆化原因：E过大，A晶粒粗大引起的脆化；冷却速度减小形成上贝氏体和M-A组元的脆性混合组织。注意问题：（1）在转变时的冷却速度不能太快，使M有自回火作用，以免冷裂纹的产生。（2）在800500。oC之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界冷却速度V低碳调质钢过热区强化机制：过热区脆化的原因除了奥氏体晶粒粗化的原因外,更主要的是由于上贝氏体和M-A组元的形成15、中碳调质钢经常需要在什么状态下进行焊接？各状态下的焊接工艺特点是什么？答：（1）退火状态下焊接，其具体的工艺特点如下： 、对选择焊接工艺方法几乎没有限制，常用的焊接方法都可采用 在选择焊接材料时，除了要求不产生冷、热裂纹外，还有一些特殊的要求，即焊缝金属的调质处理规范应与母材的一致，以保证调质后的接头性能也与母材相同。 因此，焊缝金属的主要合金组成应尽量与母材相似，但对能引起焊缝热裂倾向和促使金属脆化的元素（如C、Si、S、P）应加以严格控制、在焊后调质的情况下，确定工艺参数的出发点主要是保证在调质前不出现裂纹，接头性能由焊后调质处理来保证，因此可以采用高的预热温度（200350度）和层间温度。 、另外，在很多情况下，焊后往往来不及立即进行调质处理，因此为保证冷却到室温后，调质处理前不产生延迟裂纹，焊后需及时进行一次中间热处理 （2）、在调质状态下焊接 、为了消除过热区的淬硬组织和防止延迟裂纹地产生，必须正确选定预热温度，并应焊后及时进行回火处理。在焊接调质状态的钢材时必须注意预热、层间温度、中间热处理和焊后热处理的温度，都一定要控制在比母材淬火后的回火温度低50度。 、为了减少热影响区的软化，从焊接方法考虑应采用热量集中、能量密度大的方法，而且焊接线能量越小越好。、由于焊后不再进行调质处理，因此选择焊接材料时没有必要考虑成分和热处理规范要与母材一致，从防止冷裂纹的要求出发，经常采用纯奥氏体的铬镍钢焊条或镍焊基焊条。 16、奥氏体钢焊接时易产生热裂纹的原因？答：1) 奥氏体钢的热导率小和线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，接头在冷却过程中可形成较大的拉应力。焊缝金属凝固期间存在较大拉应力是产生热裂纹的必要条件。2) 奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织，有利于有害杂质偏析，而促使形成晶间液膜，显然易于促使产生凝固裂纹。3) 奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂，不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限（如Si、Nb），也能形成易溶共晶，如硅化物共晶、铌化物共晶。这样，焊缝及近缝区都可能产生热裂纹。17、含Ti或Nb的18-8奥氏体不锈钢的焊接接头熔合区内刀蚀形成的重要条件？答：高温过热、中温敏化18、请分析奥氏体不锈钢（18-8型）和铁素体不锈钢（Cr25）产生晶间腐蚀有何不同之处，并分析两种钢的晶间腐蚀形成机理以及相应的防治措施。答：不同之处：1、 出现位置不同：铁素体钢的产生位置是紧挨焊缝的高温区，奥氏体钢在热循环峰值温度600-1000的热影响区，也可发生在焊缝金属上2、 奥氏体钢在多层多道焊中常出现，铁素体钢无此特性3、 铁素体钢在加热到950 C以上的温度区域快速冷却下来对晶间腐蚀很敏感，而奥氏体钢敏化温度问题450-850且需长时加热4、 铁素体钢在700850进行短时保温退火处理可恢复耐蚀性，而奥氏体钢无此特性产生机理：两者机理相同，都是贫Cr理论由于金属晶粒内部过饱和的固溶体碳原子会逐步向晶粒边界扩散，与晶界处的铬形成铬的碳化物Cr23C6并沿晶界沉淀析出，又由于铬在奥氏体中扩散速度慢，晶粒内部的铬不能及时补充到晶界，就造成晶界贫铬。当贫化区的铬降至钝化所需的极限含量12%以下时，电极电位急剧下降。这样在腐蚀介质中，晶界和晶内产生电极电位差形成电化学腐蚀， 贫化区的晶界成为阳极，产生晶界腐蚀。防治措施铁素体钢：焊后热处理：在700850进行短时保温奥氏体钢： 冶金措施a. 选用超低碳(C0.02wt%)不锈钢焊条b. 选用含有Ti、Nb等稳定化元素的不锈钢焊条c. 使焊缝金属形成奥氏体-铁素体（）双相组织 工艺措施a. 选用合适的焊接方法，减小热输入b. 采用小电流、高速焊接、快速冷却的焊接工艺c. 窄焊缝，多道多层焊，不允许摆动操作d. 固溶处理或稳定化退火处理19、马氏体钢焊接时产生的主要问题：冷裂纹、脆化20铁素体不锈钢焊接时易出现哪三种脆化现象答：晶粒脆化、相脆化、475脆化21、异种钢焊接时，主要问题有什么，隔离层堆焊法的作用？答：主要问题有：焊缝成分的稀释 、熔合区凝固过渡层的形成 、碳迁移扩散层 、接头的应力状态 ；隔离层堆焊法作用：防止形成凝固过渡层、防止碳迁移现象22、Al合金焊缝中氢的主要来源？答：弧柱气氛中的水分、焊材母材氧化膜吸附的水分23、Al及Al合金焊接时，比较在同样的弧柱气氛条件下，焊接方法、合金系对产生氢气孔倾向的影响大小；在严格控制弧柱气氛水分的MIG条件下，Al-Mg合金焊丝和纯铝焊丝对产生氢气孔倾向的影响大小。答：纯铝对气氛中的水分最为敏感。Al-Mg合金对吸收气氛中水分不太敏感。相比之下，同样焊接条件下，纯铝焊缝产生气孔的倾向要大些。在同样的气氛条件下，MIG焊时焊缝气孔倾向比TIG焊时大。 氧化膜不致密、吸水性强的铝合金（如Al-Mg合金），比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。MIG焊焊丝氧化膜的影响更明显由于Al-Mg合金比纯铝更易于形成疏松而吸水性强的厚氧化膜，所以Al-Mg合金比纯铝更容易产生这种集中的氧化膜气孔。金属焊接性：金属在焊接加工中形成完整焊接接头的能力即金属对形成缺陷的敏感性（焊接加工性） ；焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力 （使用性能） 凝固模式：所谓凝固模式，首先是指以何种初生相（或）开始结晶进行凝固过程，其次是指以何种相完成凝固过程。可有四种凝固模式：合金以相完成整个凝固过程，凝固模式以F表示；合金初生相为，但超过AB面后又依次发生包晶和共晶反应，即L+L+，这种凝固模式以FA表示；合金的初生相为，超过AC面后依次发生包晶和共晶反应，即L+L+，这种凝固模式则以AF表示；合金的初生相为，直到凝固结束不再发生变化，因此用A表示这种凝固模式。热应变脆化：在焊接热循环的作用下，焊接接头的局部地区由于热应力而产生塑性应变，使接头的硬度和屈服强度提高，塑性变形能力降低。这种现象称为热应变脆化碳迁移过渡层：异种钢焊接时（特别是多层焊）或焊后热回火处理及高温运行过程中，往往可以看到低合金钢一侧的碳通过焊缝边界向高合金钢焊缝中迁移扩散结果在靠近熔合线的珠光体钢母材形成了脱碳层而软化；在奥氏体焊缝一侧则形成高硬度的增碳层，这种脱碳层与增碳层总称为碳迁移扩散层。一、什么是焊接？1、 焊接的本质和途径 焊接是指通过加热或加压或两者并用，使被焊材料达到原子间的结合，从而形成永久性连接的工艺。2、焊接至少包括三个方面的含义：一是焊接的途径，即加热或加压或二者并用；而是焊接的本质，即微观上达到原子间的结合；三是焊接效果，即宏观上形成永久性的链接。二、什么是焊接接头？ 焊接接头是指被焊材料经焊接之后发生组织和性能变化的区域。它由焊缝、熔合区和热影响区。从本质上看，焊接接头的形成过程主要涉及焊接热过程、固-液状态演变过程、焊接化学冶金过程和固态相变过程。焊接热过程包括加热和冷却过程。在焊缝形成过程中，主要涉及氧化、还原、渗氢、除氢、脱硫、脱磷以及合金化等。焊接接头形成过程中还会产生偏析、夹杂、气孔、热裂纹 、冷裂纹以及脆化等焊接缺陷。三、焊接方法的种类和特点压焊是必须对被焊材料施加压力（加热或者不加热）以完成焊接的方法。熔焊是不施加压力，只通过加热使母材局部熔化来实现焊接的方法。从焊接热源的本质上看，熔焊方法可分为气焊、电弧焊、高能速流焊及电渣焊。气焊：气焊是以气体燃烧所释放出来的化学热来实现焊接的方法。常用的是氧乙炔焊。电弧焊：电弧焊是以气体介质放电所产生的电弧作为热源的焊接方法。可细分为焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊及等离子弧焊。高能速流焊：高能速流焊是以电子束或激光束与被焊材料局部表面相互作用而产生的热能作为热源的焊接方法。可分为电子束焊和激光束焊。电渣焊：电渣焊是以熔渣作为导电介质，利用电流通过熔渣产生的电阻热作为热源的焊接方法。四、焊接温度场和焊接热循环1、焊接过程中，工件上各点的温度都在随时间而有规律地变化。我们将某瞬时温度在工件上各点的分布，称为焊接温度场。焊