教育教学金属焊接性.ppt
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1、第九章 金属焊接性,长江大学材料成型专业,第一节 金属焊接性概念,一 金属焊接性的定义 在GB/T3375-1994焊接术语中下的定义是:金属焊接性是指金属材料在限定的焊接施工条件下,焊接成规定设计要求的构件,并满足预定服役要求的能力。内涵:1 结合性能:金属焊接时对缺陷的敏感性。2 使用性能:焊成的接头在指定的使用条件下可靠运行的能力。,二 金属焊接性的影响因素,1 材料因素(1)化学成分;(2)物理、化学性能;(3)冶炼方法等。2 制造因素(1)焊接方法;(2)焊接材料;(3)焊接参数等。3 结构因素(含服役条件)(1)结构形式;(2)服役条件。,4.使用条件 焊接接头所承受载荷的性质和工
2、作温度的高低、工作介质的腐蚀性等均属于使用条件,使用条件的苛刻程度也必然影响到金属材料的焊接性。,三、金属焊接性的评定方法 1 按试验者与研究对象的关系分类(1)间接试验:以推理或模拟为主要特征;(2)直接试验:以焊接试件为主要特征。2 按照金属焊接性的内涵分类(1)工艺焊接性试验:评定结合性能;(2)使用焊接性试验:评定使用性能。,第二节 钢焊接性判据,一 金属焊接性间接试验方法 有碳当量法、冷裂敏感指数法、SH-CCT图法、焊接热模拟试验法等。1 碳当量法(1)由国际焊接学会(IIW)推荐的公式 CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15 适用范围:中、高强
3、度的非调质低合金高强钢(强度为 500900MPa)判据:当CE(IIW)0.45%,且板厚小于25时,可不预热;当CE(IIW)0.41%,且板厚小于37时,可不预热。,(2)由美国焊接学会(AWS)推荐的公式 CE=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+(Cu/13+P/2),W(C当量)0.4时,钢材塑性良好,淬硬倾向不明显,可焊性良好。W(C当量)0.40.6时,钢材塑性下降,淬硬倾向明显,可焊性较差。W(C当量)0.6时,钢材塑性较低,淬硬倾向很强,可焊性不好。,二、碳钢的焊接1、低碳钢的焊接低碳钢含碳量不大于0.25,塑性好,一般没有淬硬倾向,对焊接过程不敏感,
4、可焊性良好。不需要采用特殊工艺措施。厚度大于50mm的低碳钢结构,需用大电流多层焊,焊后进行消除应力退火。低温环境下焊接较大刚度结构时,应进行焊前预热。,2、中、高碳钢的焊接中碳钢含碳量在0.250.6之间,随着含碳量的增加,淬硬倾向愈发明显,可焊性逐渐变差。在实际生产中,主要是焊接各种中碳钢的铸钢件和锻件。中碳钢件的焊接特点是:(1)热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹(2)焊缝金属热裂缝倾向较大焊前必须预热,减小焊接时温差,以减小应力。减慢热影响区的冷却速度,避免产生淬硬组织,预热温度可选为150250,焊接中碳钢时,应选用抗裂能力较强的低氢型焊条。要求焊缝与母材等强度时,可选用结506、507
5、、606、607焊条。不论采用哪种焊条焊接,均应采用细焊条、小电流、开坡口进行多层焊,以防止母材过多地熔入焊缝,同时减小焊接热影响区宽度。中碳钢焊接时一般采用手弧焊,但厚板可考虑应用电渣焊,能提高生产效率,但应进行热处理。高碳钢的焊接特点基本与中碳钢相似,由于含碳量更高,使可焊性变得更差,应采用更高的预热温度,更严格的工艺措施才可进行焊接。实际上,高碳钢的焊接只限于修补工件(作)。,三、合金结构钢的焊接1、常用焊接合金结构钢的类型 合金结构钢分为机械制造用合金结构钢和普通低合金结构钢两大类。用于机械制造合金结构钢(包括调质钢和渗碳钢),一般都采用轧制和锻制的坯料,焊接结构较少。如需焊接,可焊性
6、与中碳钢相似,焊接结构中,用得最多的是普通低合金结构钢。我国低合金钢含碳量都较低,但因其它合金元素种类与含量不同,所以性能上的差异很大,可焊性的差别比较显著。,2、低合金钢的焊接特点1.热影响区的淬硬倾向低合金钢焊接时,热影响区可能产生淬硬组织,淬硬程度与钢材的化学成分的强度级别有关。钢中含碳及合金元素越多,钢材强度级别越高,焊后热影响区的淬硬倾向越大。如300MPa级的钢材淬硬倾向很小,焊接性能与一般低碳钢基本一样。,350MPa级的钢淬硬倾向也不大,但碳当量接近允许上限或焊接规范不当时,也有可能出现马氏体淬硬组织。强度级别大于450MPa级的低合金钢,淬硬倾向增加,热影响区易产生马氏体淬硬
7、组织。,2.焊接接头的裂缝倾向随着钢材强度级别的提高,产生冷裂缝的倾向也加剧。影响产生冷裂缝的因素一般认为有三个方面:一是焊缝及热影响区的含氢量,其次是热影响区的淬硬程度,第三是焊接接头的应力大小。冷裂缝是在这三种因素综合作用下产生的,而氢常常是重要因素。由于液态合金钢容易吸收氢,凝固后,氢在金属中扩散、集聚和诱发裂缝需要一定时间,因此冷裂缝常具有延迟现象,故又称延迟裂缝。,3.低合金钢的焊接措施根据低合金钢的焊接特点,生产中可采取相应措施:对强度级别较低的钢采用适当的焊接规范及焊后进行消除应力退火。对强度级别高的低合金钢,焊前必须预热,焊接时应调整焊接规范以控制热影响区的冷却速度,焊后还应及
8、时进行热处理以消除内应力。,2 冷裂敏感指数法 冷裂敏感指数有PC、PW、PH、PHT等。举例:PC=Pcm+H/60+/600 To=1440PC 392式中:Pcm 化学成分冷裂敏感指数 Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B H 熔敷金属中扩散氢含量(采用甘油法)ml/100g;被焊金属板厚 mm;To 预热温度。,二、金属焊接性试验的目的和内容,一)金属焊接性试验的目的 1 评定金属材料的焊接性;(按照有关标准规定的试件尺寸和焊接参数试验)2 研制和开发新型的焊接材料;(同上)3 拟定产品的焊接工艺;(试件尺寸应符合产品特点,焊接工艺
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