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常用鋼材的焊接
英文詞條名：
- y9 a: D! K$ X. F3 [一,、鋼材的焊接性
焊接性：采用一定焊接方法,、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式的條件下,，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度,，即其對焊接加工的適應(yīng)性。
（一） 焊接性一般包括兩個方面：
工藝焊接性：主要指在給定的焊接工藝條件下,，形成完好焊接接頭的能力,，特別是接頭對產(chǎn)生裂紋的敏感性,，也稱抗裂性；
& E. N' r2 ?4 c$ A( e3 B) G; T! w; D2 Q: C使用焊接性：在給定的焊接工藝條件下,，焊接接頭在使用條件下安全運行的能力,，包括焊接接頭的力學(xué)性能和其它特殊性能（如耐高溫、耐腐蝕,、抗疲勞等）,。
4 p4 R. U" w. \3 }6 e* A   焊接性是金屬的工藝性能在焊接過程中的反映，了解及評價金屬材料的焊接性,，是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計,、確定焊接方法、制定焊接工藝的重要依據(jù),。
- @; v, i, N& _) Z; g) L# m（二）鋼的焊接性評定方法：
! j, p+ H9 _) B+ W( }) X4 |# C% f    鋼是焊接結(jié)構(gòu)中最常用的金屬材料,，因而評定鋼的焊接性顯得尤為重要。由于鋼的裂紋傾向與其化學(xué)成分有密切關(guān)系,，因此,，可以根據(jù)鋼的化學(xué)成分評定其焊接性的好壞。
) i7 r/ W+ K3 Q! b6 Z) y    通常將影響最大的碳作為基礎(chǔ)元素,，把其它合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對焊接性的影響折合成碳的相當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù),，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和其它合金元素的相當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和稱為碳當(dāng)量，它是評定鋼的焊接性的一個參考指標(biāo),。
碳當(dāng)量（CARBON EQUIVALENT)公式
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  x8 |1 f* e6 z% C
  f# c$ s6 ?: q6 ~1 d    碳當(dāng)量越高,，裂紋傾向越大，鋼的焊接性越差,。一般認(rèn)為：
, t7 Q- S( e- Z. N1 {, r! R- tCEQ<0.4%時,，鋼的淬硬和冷裂傾向不大，焊接性良好
) M: A/ v5 u, p+ b2 h& _8 OCEQ=0.4%～0.6%時,，鋼的淬硬和冷裂傾向逐漸增加,，焊接性較差，焊接時需要采取一定的預(yù)熱,、緩冷等工藝措施,，以防止產(chǎn)生裂紋；
CEQ>0.6%時,，鋼的淬硬和冷裂傾向嚴(yán)重，焊接性很差,，一般不用于生產(chǎn)焊接結(jié)構(gòu),。
: K; D  r' E3 i, u  S1 s5 P  o7 B    碳當(dāng)量公式僅用于對材料焊接性的粗略估算，在實際生產(chǎn)中,，應(yīng)通過直接試驗（焊接性試驗）,，模擬實際情況下的結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀況和施焊條件，在試件上焊接,，觀察試件的開裂情況,，并配合必要的接頭使用性能試驗進(jìn)行評定(焊接工藝評定)。
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( l8 t+ O) e0 {2 ~0 n0 z二,、碳素鋼的焊接
4 c. Q1 j* y8 p" H% H6 N      Q235,、10、15,、20等低碳鋼是應(yīng)用最廣泛的焊接結(jié)構(gòu)材料,，由于其含碳量低于0.25%，塑性很好,，淬硬傾向小,，不易產(chǎn)生裂紋，所以焊接性最好,。焊接時,，任何焊接方法和最普通的焊接工藝即可獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。但由于施焊條件,、結(jié)構(gòu)形式不同,，焊接時還需注意以下問題：
9 G; Z/ K' n, F+ G% _9 Z4 {6 h, h（1）在低溫環(huán)境下焊接厚度大、剛性大的結(jié)構(gòu)時,，應(yīng)該進(jìn)行預(yù)熱,，否則容易產(chǎn)生裂紋。
) K2 Q2 m7 g# Y（2）重要結(jié)構(gòu)焊后要進(jìn)行去應(yīng)力退火以消除焊接應(yīng)力,。
: h+ b& `: x  v+ m) }% [      低碳鋼對焊接方法幾乎沒有限制,，應(yīng)用最多的是手工電弧焊、埋弧焊,、氣體保護(hù)電弧焊和電阻焊,。采用電弧焊時，焊接材料的選擇參見表,。
低碳鋼焊接材料的選擇

中碳鋼的焊接
含碳量在0.25%～0.60%之間的中碳鋼,，有一定的淬硬傾向，焊接接頭容易產(chǎn)生低塑性的淬硬組織和冷裂紋,，焊接性較差,。中碳鋼的焊接結(jié)構(gòu)多為鍛件和鑄鋼件，或進(jìn)行補(bǔ)焊,。
) }4 }" w* D$ O焊接方法：手工電弧焊,。
# w0 G1 l( |# i  n- y焊條選用：抗裂性好的低氫型焊條（如J426、J427,、J506,、J507等）,，焊縫有等強(qiáng)度要求時，選擇相當(dāng)強(qiáng)度級別的焊條,。對于補(bǔ)焊或不要求等強(qiáng)度的接頭,，可選擇強(qiáng)度級別低、塑性好的焊條,，以防止裂紋的產(chǎn)生,。
焊接時，應(yīng)采取焊前預(yù)熱,、焊后緩冷等措施以減小淬硬傾向,，減小焊接應(yīng)力。接頭處開坡口進(jìn)行多層焊,，采用細(xì)焊條小電流,，可以減少母材金屬的熔入量，降低裂紋傾向,。
$ A5 Y$ y1 \( i# D/ J# N高碳鋼的焊接
高碳鋼的含碳量大于0.60%,，其焊接特點與中碳鋼基本相同，但淬硬和裂紋傾向更大,，焊接性更差,。一般這類鋼不用于制造焊接結(jié)構(gòu)，大多是用手工電弧焊或氣焊來補(bǔ)焊修理一些損壞件,。焊接時,，應(yīng)注意焊前預(yù)熱和焊后緩冷。
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# L, b% F0 o$ F8 x, r三,、低合金鋼的焊接
低合金鋼焊接經(jīng)常出現(xiàn)的問題
（1） 熱裂紋 熱裂紋指焊接過程中,，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的焊接裂紋。其原因在于低合金鋼的焊接過程中銅,、硼,、氮等元素成為形成裂紋的敏感元素。
（2） 冷裂紋 焊接接頭冷卻到較低溫度下（對于鋼來說在MS溫度以下）時產(chǎn)生的焊接裂紋稱為冷裂紋,。冷裂紋常發(fā)生在高強(qiáng)度鋼的厚板結(jié)構(gòu)中,。其原因是接頭的剛度大，造成的局部應(yīng)力大,，或在冷卻過程中氫析出后聚集造成局部應(yīng)力超過了鋼的強(qiáng)度極限,。
（3） 白點 在焊縫金屬拉斷面上，出現(xiàn)的如魚目狀的一種白色圓形斑點稱為白點,。其產(chǎn)生原因是焊接過程中吸收了過量的氫,，故又稱氫白點。
% a5 P8 {; M- F/ b   低合金鋼焊接主要根據(jù)不同鋼號的屈服點等級選擇焊接材料,，應(yīng)遵守等強(qiáng)度（某些鋼號應(yīng)考慮成分相同或相近）原則,。對于厚度大、剛度大的構(gòu)件或在低溫下焊接時應(yīng)考慮使用低氫型焊條,，焊前進(jìn)行預(yù)熱等,，嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)范施焊。
低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接
6 s& V6 D  N( g! ?2 a- P- @9 j) x  q低合金結(jié)構(gòu)鋼按其屈服強(qiáng)度可以分為九級：300,、350,、400、450,、500,、550、600,、700,、800MPA。
強(qiáng)度級別≤400MPA的低合金結(jié)構(gòu)鋼,，CEQ<0.4%,，焊接性良好，其焊接工藝和焊接材料的選擇與低碳鋼基本相同,，一般不需采取特殊的工藝措施,。只有焊件較厚、結(jié)構(gòu)剛度較大和環(huán)境溫度較低時,，才進(jìn)行焊前預(yù)熱,，以免產(chǎn)生裂紋。
. V% \- w# |. z' |& u  \( q強(qiáng)度級別≥450MPA的低合金結(jié)構(gòu)鋼,，CEQ>0.4%,，存在淬硬和冷裂問題，其焊接性與中碳鋼相當(dāng),，焊接時需要采取一些工藝措施,，如焊前預(yù)熱（預(yù)熱溫度150℃左右）可以降低冷卻速度，避免出現(xiàn)淬硬組織,；適當(dāng)調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù),，可以控制熱影響區(qū)的冷卻速度，保證焊接接頭獲得優(yōu)良性能,；焊后熱處理能消除殘余應(yīng)力,，避免冷裂。
    低合金結(jié)構(gòu)鋼含碳量較低,，對硫,、磷控制較嚴(yán)，手工電弧焊,、埋弧焊,、氣體保護(hù)焊和電渣焊均可用于此類鋼的焊接,，以手工電弧焊和埋弧焊較常用；
, k' b4 j. w  k# e7 Q' M$ o6 i    選擇焊接材料時,，通常從等強(qiáng)度原則出發(fā),，為了提高抗裂性，盡量選用堿性焊條和堿性焊劑,，對于不要求焊縫和母材等強(qiáng)度的焊件,，亦可選擇強(qiáng)度級別略低的焊接材料，以提高塑性,，避免冷裂,。
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$ N4 l0 ^" J& f. V; r+ {四、不銹鋼的焊接
不銹鋼中都含有不少于12%的鉻,，還含有鎳,、錳、鉬等合金元素,，以保證其耐熱性和耐腐蝕性,。
    按組織狀態(tài)，不銹鋼可分為奧氏體不銹鋼,、鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼等,，其中以奧氏體不銹鋼的焊接性最好，廣泛用于石油,、化工,、動力、航空,、醫(yī)藥,、儀表等部門的焊接結(jié)構(gòu)中，常見牌號有：1CR18NI9,、1CR18NI9TI,、0CR18NI9等。
（一）奧氏體不銹鋼的焊接性
奧氏體不銹鋼焊接件容易在焊接接頭處發(fā)生晶間腐蝕,，其原因是焊接時,，在450～850℃溫度范圍停留一定時間的接頭部位，在晶界處析出高鉻碳化物（CR23C6）,，引起晶粒表層含鉻量降低,，形成貧鉻區(qū)，在腐蝕介質(zhì)的作用下,，晶粒表層的貧鉻區(qū)受到腐蝕而形成晶間腐蝕,。這時被腐蝕的焊接接頭表面無明顯變化，受力時則會沿晶界斷裂，幾乎完全失去強(qiáng)度,。
為防止和減少焊接接頭處的晶間腐蝕,，應(yīng)嚴(yán)格控制焊縫金屬的含碳量，采用超低碳的焊接材料和母材,。采用含有能優(yōu)先與碳形成穩(wěn)定化合物的元素如TI,、NB等，也可防止貧鉻現(xiàn)象的產(chǎn)生,。
# G0 c; x& Z) U0 V" k奧氏體不銹鋼焊接的另一個問題是熱裂紋。
產(chǎn)生的主要原因是焊縫中的樹枝晶方向性強(qiáng),，有利于S,、P等元素的低熔點共晶產(chǎn)物的形成和聚集。另外,，此類鋼的導(dǎo)熱系數(shù)�,。�約為低碳鋼的1/3），線脹系數(shù)大（比低碳鋼大50%）,，所以焊接應(yīng)力也大,。
/ N" m1 I; u) G9 w防止的辦法是選用含碳量很低的母材和焊接材料，采用含適量MO,、SI等鐵素體形成元素的焊接材料,，使焊縫形成奧氏體加鐵素體的雙相組織，減少偏析,。
（二）奧氏體不銹鋼的焊接工藝
& s  ]1 h4 O, ^' n一般熔焊方法均能用于奧氏體不銹鋼的焊接,，目前生產(chǎn)上常用的方法是手工電弧焊、氬弧焊和埋弧焊,。在焊接工藝上,，主要應(yīng)注意以下問題：
（1）采用小電流、快速焊,，可有效地防止晶間腐蝕和熱裂紋等缺陷的產(chǎn)生,。一般焊接電流應(yīng)比焊接低碳鋼時低20%；
0 c0 \9 h# K& N, o3 {& p- r（2）焊接電弧要短,，且不作橫向擺動,，以減少加熱范圍。避免隨處引弧,，焊縫盡量一次焊完,，以保證耐腐蝕性。
. L' `9 f8 G" i* T1 w4 j（3）多層焊時,，應(yīng)等前面一層冷至60℃以下,，再焊后一層。雙面焊時先焊非工作面,，后焊與腐蝕介質(zhì)接觸的工作面,。
（4）對于晶間腐蝕,，在條件許可時，可采用強(qiáng)制冷卻,。必要時可進(jìn)行穩(wěn)定化處理,，消除產(chǎn)生晶間腐蝕的可能性。

chmin

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paul1972

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