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常用鋼材的焊接0 f9 H( n& C9 m# D- o
英文詞條名：- @$ k3 F5 s. t1 s5 I$ e& O
一,、鋼材的焊接性+ n9 \$ o1 @5 u0 Y/ g( |. s
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(duì)焊接加工的適應(yīng)性。
# ]' V1 [8 _4 m2 Z$ [2 V' s; u( M8 C（一） 焊接性一般包括兩個(gè)方面：$ j' Z0 R" K) a) H2 o
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(duì)產(chǎn)生裂紋的敏感性，也稱抗裂性,；6 ~5 g# D% Y( |2 S {: u- ?
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(yùn)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）。
Y. p+ D. Y4 m& L* o0 i2 v a6 U0 M 焊接性是金屬的工藝性能在焊接過程中的反映,，了解及評(píng)價(jià)金屬材料的焊接性,，是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、確定焊接方法,、制定焊接工藝的重要依據(jù),。! T. g# ^$ M& k. g0 Z* D
（二）鋼的焊接性評(píng)定方法：
8 X& t1 c% S2 j" |; E' e- \0 A# F5 @ 鋼是焊接結(jié)構(gòu)中最常用的金屬材料，因而評(píng)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(píng)定其焊接性的好壞,。
; U+ u5 c$ Z7 ]6 q/ p$ M 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(duì)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(píng)定鋼的焊接性的一個(gè)參考指標(biāo),。& _6 S) ]! O' o& _$ i- x @& l
碳當(dāng)量（CARBON EQUIVALENT)公式* z! ^# _9 N- r3 g6 V! p9 [
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碳當(dāng)量越高,，裂紋傾向越大，鋼的焊接性越差,。一般認(rèn)為：
9 h" j& N. z# J9 E0 FCEQ<0.4%時(shí),，鋼的淬硬和冷裂傾向不大，焊接性良好% }2 I3 U9 I0 `$ R* P
CEQ=0.4%～0.6%時(shí),，鋼的淬硬和冷裂傾向逐漸增加,，焊接性較差,，焊接時(shí)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,；
: p% c \# b4 l8 q8 Y1 |CEQ>0.6%時(shí),，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),。
9 ?. u3 e4 C& }( ~5 v" a; X 碳當(dāng)量公式僅用于對(duì)材料焊接性的粗略估算，在實(shí)際生產(chǎn)中,，應(yīng)通過直接試驗(yàn)（焊接性試驗(yàn)）,，模擬實(shí)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(yàn)進(jìn)行評(píng)定(焊接工藝評(píng)定),。8 D% y/ E+ J9 P
: |, b+ A' G* C( |) |% U% V二,、碳素鋼的焊接0 v* ^0 e7 l5 G8 E0 ^2 @
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(shí)，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(shí)還需注意以下問題：# {5 p" C) u, H C# y4 N" t V. u
（1）在低溫環(huán)境下焊接厚度大,、剛性大的結(jié)構(gòu)時(shí),，應(yīng)該進(jìn)行預(yù)熱,，否則容易產(chǎn)生裂紋。2 ?% Q- E5 B3 B- ^ ~4 _' ^
（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,。
6 r9 o0 |+ ?0 |0 v7 `- `3 d7 J5 ~ 低碳鋼對(duì)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(shí)，焊接材料的選擇參見表,。6 T) x9 C* A% F) R
低碳鋼焊接材料的選擇$ t0 ?! y5 Q, v' Y! b* i
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中碳鋼的焊接) U/ P/ \; W3 B/ D- x8 d
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,。
- s1 H: f$ O! m( u4 ^ h焊接方法：手工電弧焊,。
6 F: X- p9 n1 f9 [: K+ E7 n6 C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(shí),，選擇相當(dāng)強(qiáng)度級(jí)別的焊條,。對(duì)于補(bǔ)焊或不要求等強(qiáng)度的接頭，可選擇強(qiáng)度級(jí)別低,、塑性好的焊條,，以防止裂紋的產(chǎn)生。
! k/ W6 \( @3 n8 y焊接時(shí),，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,。
1 R; V' |& g4 j9 Y( Q" y& g G% T高碳鋼的焊接
! k0 o+ T. o6 T) C. Y ~7 C高碳鋼的含碳量大于0.60%，其焊接特點(diǎn)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(shí),，應(yīng)注意焊前預(yù)熱和焊后緩冷。
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三,、低合金鋼的焊接
% o. q8 @: @+ O8 Z$ H, ]0 }! x) g3 _低合金鋼焊接經(jīng)常出現(xiàn)的問題
: i8 e9 i; v# X7 H6 U& K5 V. z: {8 P（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。 % [" i$ X. _7 Q; T+ l) `# v
（2） 冷裂紋 焊接接頭冷卻到較低溫度下（對(duì)于鋼來說在MS溫度以下）時(shí)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,。
9 ^ p! P0 D+ ^- N% t$ y9 j& e" d（3） 白點(diǎn) 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(diǎn)稱為白點(diǎn),。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(diǎn),。9 M/ V% A/ p( S! N
低合金鋼焊接主要根據(jù)不同鋼號(hào)的屈服點(diǎn)等級(jí)選擇焊接材料,，應(yīng)遵守等強(qiáng)度（某些鋼號(hào)應(yīng)考慮成分相同或相近）原則。對(duì)于厚度大,、剛度大的構(gòu)件或在低溫下焊接時(shí)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,。
d; c" s9 ?8 I* A3 F8 o$ q1 R低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接 / ~+ L( s4 v: P+ o
低合金結(jié)構(gòu)鋼按其屈服強(qiáng)度可以分為九級(jí)：300,、350、400,、450,、500、550,、600,、700、800MPA,。: ]! q0 U4 h' t J/ W5 m, {
強(qiáng)度級(jí)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(shí),，才進(jìn)行焊前預(yù)熱,，以免產(chǎn)生裂紋。- M/ u2 q2 p9 G$ ?2 }- Q
強(qiáng)度級(jí)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(shí)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。
, M/ E/ }6 {9 u. t; o 低合金結(jié)構(gòu)鋼含碳量較低,，對(duì)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,；7 J' r* c) b3 p" `* ?
選擇焊接材料時(shí),，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(duì)于不要求焊縫和母材等強(qiáng)度的焊件，亦可選擇強(qiáng)度級(jí)別略低的焊接材料,，以提高塑性,，避免冷裂。
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四,、不銹鋼的焊接
8 f4 ]1 h& B8 e- X) c( N! p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。+ }7 @$ }# ^! e" Y
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?shī)W氏體不銹鋼的焊接性最好,，廣泛用于石油,、化工,、動(dòng)力、航空,、醫(yī)藥,、儀表等部門的焊接結(jié)構(gòu)中，常見牌號(hào)有：1CR18NI9,、1CR18NI9TI,、0CR18NI9等。 # R) Q4 b& \1 d# J1 R% a
（一）奧氏體不銹鋼的焊接性) K( A* b: D3 K
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(shí),，在450～850℃溫度范圍停留一定時(shí)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(shí)被腐蝕的焊接接頭表面無明顯變化，受力時(shí)則會(huì)沿晶界斷裂,，幾乎完全失去強(qiáng)度,。$ P) c( b' |' T5 o; b8 Q/ s
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。# d2 Z, T8 l) S) b; @# J0 H
奧氏體不銹鋼焊接的另一個(gè)問題是熱裂紋,。% {3 J2 r/ x6 R" N; B+ f
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(diǎn)共晶產(chǎn)物的形成和聚集,。另外,，此類鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小（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。0 i6 i$ g4 q9 H2 Y3 }
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,。5 U6 E' J( \1 h# F1 Q- l
（二）奧氏體不銹鋼的焊接工藝4 g' ^( H/ n' M9 x9 U V# `
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： r5 v) B+ K6 ~' v( f2 m" J
（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(shí)低20%；4 [& m4 _2 ?/ O7 p' z
（2）焊接電弧要短,，且不作橫向擺動(dòng),，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。
2 [) F2 _4 D. Y（3）多層焊時(shí),，應(yīng)等前面一層冷至60℃以下,，再焊后一層。雙面焊時(shí)先焊非工作面,，后焊與腐蝕介質(zhì)接觸的工作面,。, q I$ T. H$ r( s% h! C) ]
（4）對(duì)于晶間腐蝕，在條件許可時(shí),，可采用強(qiáng)制冷卻,。必要時(shí)可進(jìn)行穩(wěn)定化處理，消除產(chǎn)生晶間腐蝕的可能性,。 |
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樓主: 張超518
發(fā)表于 2010-7-16 22:50:09
