包职院金属材料焊接工艺制定教案

CE＝w（C1/6w（Mn1/5w（Cr1/5w（Mo1/5w（V）PC＝w（C)＋1/30w（Si)＋1/20+1/15w（Mo1/l0w（V5w（B）+δ/600＋H/601-3）性和使用焊接性两大方面的试验，每一方面又分为直接法（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、拉伸拘束裂纹试接热影响区的冷裂纹敏感性。其试验规范应遵循GB/T4675.1-1984《焊接性试验一斜Y形坡法分别计算表面、根部和断面的裂纹率。图1-4为试样裂纹（1）表面裂纹率Cf插销试验是主要用于测定碳钢和低合金高强度钢焊接热影响区对冷裂纹敏感性的一种a)环形缺口试棒b)螺形缺口试棒1）因为试件尺寸小，底板材料与插销材料又不必完全相同，并2)调整焊接热输入及底板厚度，即可得到不同的冷却3)因插销尺寸小，故可从被试验材料的任意方向取样，也可以从全熔敷金属中取样用4）环形缺口整个圆周温度往往不可能达到十分均匀，这就影响试验结果的准确性，造最高硬度试板用气割下料，形状和尺寸如图1-8和表1-3所示。标准厚度为20mm，当厚LBl测量硬度时，试样表面经研磨后，进行腐蚀，按图1-9所示的位置，在0点两侧各取7个我国已制定了国家标准GB/T4675.4-1984《压板对接（FISCO）焊接裂纹试验方法》。实验焊后约10min从装置中取出试件，待试件冷却后将焊缝沿轴向弯断，观察断面有无裂纹及测量裂纹长度。Z向拉伸试验是根据钢板厚度方向的断面收缩率来测定钢材的断面收缩率ψ=5%~8%时，层状撕裂倾向严重，只能用于Z向应力很小的结构；而ψ=15%拉伸拘束裂纹试验是一种大型定量的评定冷裂纹的试验方法。TRC试验机的简图如图GB4476.1-84斜Y形坡口焊接裂纹实验GB4475.2-84搭接接头焊接裂纹GB4675.3-84T性接头焊接裂纹GB4675.4-84压板对接焊接裂纹GB4675.5-84焊接热影响区最高硬度试验方对于受监督的重要焊接结构，每一份焊接工艺规程必须有相应的焊重新评定试验。只有经过评定并合格的焊接工艺规程才一能一份完整的焊接工艺规程，应当列出为完成符合质量要求的法也可按照GB/T5185-1985《金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号》的规定进行），焊接速度和光斑直径。度焊接中断时，焊接区域应当预热，保持最低的道间温度升降速度进行规定，应明确热处理名称（调质、正火、正火＋回火、回式等，对于厚板焊件或形状复杂易变形的焊件，还应规定焊接焊接方（1）焊条电弧焊（111规定每根焊条熔敷的焊）：（4）非熔化极气体保护焊（TIG焊141钨极的直径和型号；保护气体的流量和（5）等离子弧焊（15等离子气体参数，如气体成分、喷嘴直为了标准化，便于管理和便于工人使用，焊接工（1）什么是金属材料的焊接性？工艺焊接（2）金属材料的焊接性是否属于金属材料的固有性能？“凡是能够获得优质焊接接头的金（4）为什么热影响区的最高硬度可以说明特殊板材和型材薄板、带材、焊丝优良40HRC4）不需要使用特殊和复杂的设备，对焊接电源没有特殊要求，交直流弧焊机都可以焊5）低碳钢焊接时，如果焊条直径或工艺参数选择不当，也可能出现热影响区晶粒长大或时效硬化倾向。焊接温度越高，热影响区在高温停留时间越长，晶E4303（J422）、E4315（J427）焊接强度等级较低的低碳钢或一般的低碳E5016（J506）、E5015（J507）钢H08MnA、HJ431HJ431、HJ360CO2气体保护焊H08Mn2Si、H08Mn2SiA对于焊接受压件，当壁厚大于或等于20mm时，应考虑采取焊后热处理或相应待焊至工件厚度的1/2时，应进行一次中间热处理后，再继续焊接。中间热处理温度为550~600℃,焊后热处理温度为600～650℃。低碳钢的埋弧选用的焊丝和焊剂见表2-2。与焊条电弧焊相比，埋弧焊可以采用较大的采用的热输入要小些。如采用焊条电弧焊打底的埋弧焊，上述情况基本大厚度工件的焊接可采用电渣焊。低碳钢的电渣焊的焊丝和焊剂的的能力，采用含Mn和含Si焊丝如H08Mn2Si、H08MnSiA等。除选择适当的焊丝外，起保护低，焊接时会出现飞溅及电弧燃烧不稳定等情V形坡口，将坡口两侧油、锈等污物清除干净。母材厚度、结构刚度、焊条类型和工艺方法。通常35钢、45钢预热温度可为15弧焊和气焊。对于结构件，尤其是承受动载荷的结构一般2)高碳钢对淬火更加敏感，所以近缝区极易形成马氏体淬硬组织，如工艺措施不当，3)高碳钢焊接时由于受焊接高温的影响，晶粒长大快，碳化物容易在晶界上积聚、长1)高碳钢焊接时，一般不要求接头与基本金属等强度，通常选用低氢型焊条。若接头4)焊件厚度在5mm以下时，可不开坡口从两边焊接，焊条应作直线往动。以后各层焊接应根据焊缝宽度、采用环形运条法，每层焊缝应保持3～4mm厚度。对6)定位焊时应采用小直径焊条焊透。由于高碳钢裂纹倾向大，定位焊缝应比焊接低碳(1)马氏体钢马氏体钢包括Cr13系及以Cr12为基的多元合金化的钢。双相不锈钢。钢中铁素体φa占60%～40奥氏体φr占4060％。它具有特殊的抗点蚀及抗应力腐蚀开裂的能力。典型的a-r双相钢有00Cr18Ni5Mo3Si2、00Cr22Ni5Mo3N、体不锈钢和铁素体不锈钢的线膨胀系数大体上和碳钢相等；奥氏体不锈钢的热导率比碳钢低，仅为其1/3左右，马氏体与铁素体不锈钢的热导率均为碳钢的1/2左右。（1）铬(Cr)铬是决定不锈钢耐蚀性最重要的元素。钢中有一定铬时，在氧化性介质（2）镍(Ni)镍也是不锈钢中的主要元素，当wN％，（3）碳(C)碳一方面是稳定奥氏体的元素，作用相当于镍的30倍；另一方面，碳与铬（4）锰(Mn)和氮(N)锰和氮都是形成和稳定奥氏体的元素，锰的作用是镍的1/2，氮（5）钛(Ti)和铌(Nb）钛和铌都是强碳化物形成元素，一般作稳定剂加入不锈钢中，（6）钼(Mo)钼可以增强钢的钝化作用，对提高抗点在固溶状态下，碳以过饱和的形式溶解于γ固溶体中。加热时，过饱和的碳以Cr23C6的形式％）(1)降低含碳量(2)加入稳定剂(3)焊后进行固溶处理(2)消除焊件的残余应力通常可采用锤击焊件表面来松弛残余应力，也可以进行消(3)对材料进行防蚀处理通过电镀、喷镀、衬里等方法，用金属或非金属覆盖层将(4)接头设计应注意防止“死区”这是为了避免缝隙的存在。因缝隙处会引起腐蚀介质的停滞、聚集，使局部介质浓缩，再在应力的作用下易产生应力长，而且奥氏体结晶方向性强，使低熔点杂质偏析严重而集(1)严格限制焊缝中的S、P等杂质的含量。(2)产生双相组织对于wNi<15％的18-8型不锈钢，具有γ+δ的双相组织焊缝具有较（3）合理的进行合金化在不允许采用双相组织的情况下，可以通过调整焊缝金属的合％，H1Crl9Ni9HICr19Ni9H1Cr19Ni9HOCr20Nil0TiHJ260HJ172YlCr18Ni9SeHJ260(1)下料方法的选择(2)坡口的制备(3)焊前清理<2240～7040～6040～502.54.0对于钨极氩弧焊一般采用直流正接，这样可以防止因电极过热而造成焊缝中渗钨的现11220～25(2)酸洗225～30222.533343242>84320～40200～28020～2220～404.022～32022～2520～40280～36023～272.024～282.025～3082.0(1)表面抛光2）焊接时，尽量缩短在430～480℃之间的加热或冷3）为防止过热，尽量减少热输入，例如焊接时采用小电流、快速焊，焊条最好不要摆4）对于厚度大的焊件，为减少焊接应力，每道焊缝焊完后，可用小锤轻轻敲5）焊后常在700～750℃之间退火处理，这种焊后热处理可以改善接头韧性及塑性。但应注意，高铬铁素体不锈钢在550～820℃长期加热时将会析出σ相，不仅使钢脆化，预热120~200℃,焊后750~800℃回火YlCr171）为保证马氏体不锈钢焊接接头不产生裂纹，并具有良好的力进行焊前预热，一般预热温度在150~400℃之2）焊后热处理是防止延迟裂纹和改善接头性能的重要措施，通常在700~760℃焊前预热150~350℃,焊后700~730℃回火焊前预热150~350℃,焊后700~730℃回火一系列问题。以Q235钢＋奥氏体不锈钢1Cr18Ni9的焊条电弧焊为例，对焊接材料考虑以下1）为了减小熔合比，应尽量选用小直径的焊条和焊丝，并选用2）如果低合金耐热钢有淬硬倾向，应适当预热，其预热温度应比低合金钢同种材料焊3）堆焊过渡层。对于较厚的焊件，为了防止因应力过高而在熔合区出现开裂现4）低合金钢与奥氏体不锈钢的焊接接头，焊后一般不进行或低合金钢的焊接材料，必须选用其铬、镍含量高于覆层中含量的不2）装配应以覆层为基准，防止错边过大而影响覆层质量，点焊尽可能地放4）焊接过渡层时应选用最小的焊接电流。铸铁按碳在铸铁中的存在形式分为灰铸铁（全部是G)、白口铸铁（全部是Fe3C)和麻口铸铁(G＋Fe3C)；按石墨的形态分为普通灰铸铁可锻铸铁中石墨呈团絮状，它是由一定成分的白口铸铁经长时间的石墨化退火而得到应用非常广泛。但片状石墨的尖端效应使灰铸铁伸长率接近于零，按国标GB9439－1988规灰铸铁化学成分（质量分数）一般在下述范围化区将会产生大量的渗碳体，形成白口铸铁墨，仍以Fe3C（渗碳体）形态存在，即产生白口焊缝金属中碳含量增加，在快速冷却下焊缝金属就会产生高碳马氏体组织，其硬度很高），铸铁焊接时很容易产生裂纹，其类型主要是冷裂纹焊接铸铁时产生这种裂纹的温度一般在400℃以下，多发生在焊缝和热影响区上。其产1）灰铸铁本身强度较低，塑性更差，承受塑性变形的能力几乎为零，因此容易引起开2）由于焊接过程对焊件来说，属于局部加热和冷却，焊件必然产生焊接应力，焊接应3）焊接接头的白口组织又硬又脆，不能产生塑性变形，容易引起开裂，严重时会使焊熔合比减小，热裂纹倾向明显降低；钒强烈结合碳生成V4C3，高钒钢焊条抗热裂纹能力很2）焊前清理4）焊接含量，一般情况下可采用“Z208”或“Z248”焊条。半热焊工艺过程我国目前已发展了多种系列的非铸铁型焊缝铸铁焊条，可参看GB10044-88《铸铁焊条类型熔敷金属主要化学Z100—一般灰铸铁件非加2116V8～13，Mn≤1.5高强度灰铸铁件及2117Z122Fe型—多用于一般灰铸铁Z208Z238补Z248Z258球墨铸铁件焊补，2268也可用于高强Z268Z308Ni≥90重要灰铸铁薄壁件Z408EZNiFe-1Ni45～60，Fe余重要高强度灰铸铁件及球铸铁件的焊补Z408A重要灰铸铁及球墨Z438EZNiFeNi45～60，Fe余Z508EZNiCu强度要求不高的灰Z607一般灰铸铁件非加Z6122）当母材材质差、焊缝强度高时，或工件受力大，要求强度用比铸铁壁厚稍薄的底碳钢制备一块尺寸与补焊区相同的镶块，整体5）当焊补较大的缺陷时，为了节约价格昂贵的镍基焊条或高钒焊条，可在第一、二层采用镍基焊条或高钒焊条，以后各层用低碳钢焊条焊满，称组（2）熔剂焊接铸铁用气焊熔剂的牌号统一为“CJ201”，其熔点较低约为650℃,呈％，2）气焊时应根据铸件厚度相应选用较大号码的焊炬及焊嘴，以提高火焰能率，增大加3）铸件焊后可自然冷却，注意不要放在空气流通度较大，不预热难以施焊或焊接太慢的铸件。预热温度一般为600~72）冷焊法。在操作中要掌握好焊接方向和速度，巧妙地运用热膨冷缩规律，使焊补区Cu=53%~55%,其余为锌，熔点约为885~890℃。钎剂一般采用硼砂，也可用50％硼砂加50％硼酸（质），熔池，不作往复运动，填加钎料要快，加热部位度以800mm为宜。第一段焊满后待温度降低到300℃以下，再焊第铝中加入少量合金元素，能大大改善铝的各项性能，如Cu、Mg和Mn能提高强度，Ti能细化晶粒，Mg能防止海水腐蚀，Ni能提高耐热性，所以在工业上大量使用铝合金。铝合金的（2）热处理强化变形铝合金（硬铝合金、锻铝合金、超硬铝合金）可通过淬火＋时效（3）铸造铝合金中，铝硅合金应用较广。其特点是有足够的强度、抗腐蚀和耐热性良1）专用焊丝。是专用于焊接与其成分相同或相近的母材，可根据母材成分选用。若无现成焊丝，也可从母材上切下窄条作为填充2）通用焊丝。是含硅量wSi=5％的Al-Si焊丝，通常用于除Al-Mg合金以外的各种铝合焊接纯铝及对接头性能要求不HS301HS331HS311特别对易产生热裂纹的热处理强化铝合金更合适，抗裂Mnl.0～1.6，A1余量HS321NaClNaF8——2）用水将熔剂调成糊状，涂于焊丝旋焊——————接法。铝及铝合金焊条的牌号、成分及应用见表焊芯成分（质量分数%）/MPaMnA1——5—焊接铝板、铝硅铸件，一般铝合金及硬铝—表6-4列出了铝及铝合金常用焊接方法的特点及适用范围，在生产中应根据具体情况选氧乙炔火焰功率低，热量分散，热影响区及广泛用于厚度0.5~2.5mm的重要结构熔化极利用工件内部电阻产生热量，焊缝在外压下凝靠液态钎料与固态焊件之间相互扩散而形成金属间接2）设置垫板2）焊接电源及焊接工艺参数。采用直流反接法具有阴极清理作用，但易使钨极端部过/mm/mm/mm/mm/A~1I—4～61I—2.04～612I—2.0～3.02.013I—14I—5V24.06V24.04.08V2.0～-4.024.0～5.04.0～5.0220～300V2.0～4.024.0～5.04.0～-5.0260～320V2.0～4.024.0～5.0280～340V2.0～4.02V2.0～-4.02①采用高频振荡器或高压脉冲引弧装置引弧，不允许在工件上④填充焊丝与工件间应保持一定的角度。如图6-2所示，焊丝倾角越小越好，一般约为深大，可焊的厚度范围广，一般用于板厚大于6mm焊件。保护气体采用氩气或氩氮混合气体。采用直流反接喷射过渡的方法时，焊接电流热。但当板厚大于25mm或环境温度低于-10℃时，应预热100℃,以保证开始焊接时能好），好板厚大于3rnm可用，板厚大于15mm优点更显著，电源极性板厚在3～6mm可不开坡口一次焊成，最适合3～15mm中厚差差熔点），铜及铜合金电弧焊用的保护气体主要是惰性铜及铜合金硬钎焊的钎料熔化温度在450℃以上，常常是在600～850℃之间，随合金种类和零件用途而不同。常用的硬钎焊钎料有以下2）铜