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来源:周口鼓风机 发布日期:2021.06.15

一、金属焊接性基本概念
  1.金属焊接性是指材料在施工条件下焊接成按规定设计要求的构件,并满足预定服役要求的能力。
a、工艺焊接性---在一定的焊接工艺条件下能否获得优质、致密、无缺陷焊接接头的能力。
b、使用性焊接---焊接接头或整体结构满足技术条件中所规定的使用性能的程度。
 2.影响焊接因素
a、材料因素:材料因素有钢的化学成分、冶炼轧制状态、热处理状态、组织状态和力学性能。
b、工艺因素:包括施工时所采用的焊接方法、焊接工艺规程和焊后热处理等,对于同一母材,当采用不同的焊接方法和工艺措施时,会表现出不同的焊接性能。
c、设计因素:焊接接头的设计影响应力状态,结构的刚度过大,接口的断面突然变化,焊接接头的缺口效应等均会不同成程度地造成脆性破坏条件。
d、服役环境因素:指焊接结构的工作温度负荷条件和工作环境,如高温下工作时有可能发生蠕变, 在低温或冲击载荷下会发生脆性破坏,在腐蚀介质中工作时,接头会发生腐蚀等。
二、低碳钢焊接工艺
1、低碳钢焊接性
低碳钢含碳量较低且除mn、si、s、p等常规元素外,很少有其他合金,因而焊接性良好,焊接时有以下特点:
1)可装配成各种不同的接头,适应各种不同位置的施焊,且焊接工艺和技术简单,容易掌握;
2)焊接前一般不需要预热;
3)塑性较好,焊接接头产生裂纹的倾向小,适应制造各类大型结构件和受压容器;
4)不需要特殊和复杂的设备,对焊接电源没有特殊要求,交直流弧焊机都可以焊接,对焊接材料也无特殊要求;
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,晶粒长大越严重。
2、低碳钢焊接工艺
a、焊条:  e43xx系列 如e4303 e4315  e4316
b、焊丝:h08a  h08mna
c、焊剂:hj431 hj430
d、co2气体保护焊丝:er49-1,er50-2至er50-7
e、氩弧焊焊丝:要求专用的氩弧焊焊丝
3、低碳钢焊接工艺要点:
a、焊前清理
b、深而窄坡口形式
c、刚性增大,宜选用低氢焊条和严格工艺措施
d、严寒时,低氢型焊条和严格工艺措施
4、各种方法在低碳钢中的应用
a、焊条电弧焊:适用于板厚在2~50mm的对接接头,t字接头,十字接头,搭接接头和堆焊等
b、埋弧焊:适用于板厚在3~150mm的对接接头,t字接头,十字接头
c、电渣焊:特别适用于焊接50~300mm的厚板
d、co2气体保护焊:比较适用于薄板及大型结构件的角焊缝的焊接性
三、
中碳钢焊接工艺 
中碳钢的含碳量为0.25~0.6%与低碳钢相比,含碳量较高,随着钢中质量分数的增加,钢材的强度和硬度增加,塑性和韧性下降,焊接性变差,主要缺陷:热裂纹、冷裂纹、气孔和接头脆性,有时热影响区强度还会下降。
2、中碳钢的焊接工艺
a、焊接方法:焊条电弧焊      co2气体保护焊
b、中碳钢焊接材料的选用:
1)要求等强度的构件:采用e5015、e5515等强度级别较高的焊条
2)不要求等强度的构件:采用e4303、e4315等强度级别较低的焊条
3)特殊情况:即母材不能焊前预热,可采用奥氏体不锈钢焊条
c、中碳钢的焊接工艺要点:
1)坡口制备:为减少熔合比,一般采用u形或v形坡口,并将坡口两侧的油污和铁锈等清除干净
2)预热:预热温度取决于含碳量,母材厚度结构刚性,焊条类型和工艺方法,通常35、45钢预热150~250℃,刚性很大时,提高到250~400℃
3)焊接电源:一般选用直流弧焊电源的反极性,降低裂纹倾向和气孔
4)焊后热处理:600~800℃消除应力热处理,采用保温、缓冷措施,以减少裂纹的产生
5)采用低氢焊接工艺:应尽量选用低氢焊材,焊前严格清理、烘干焊条,采用窄焊道、短弧操作方法
6)多层多焊缝:前几层采用小电流,慢速焊,中间层采用较大线能量
 
四、中碳钢焊接工艺 
高碳钢焊接性
a、化学成分和种类:高碳钢的含碳量大于0.6%,包括碳素结构钢、碳素钢铸件及碳素工具钢等
b、焊接性很差,焊后很容易产生高碳马氏体,淬硬倾向和裂纹敏感倾向大
c、用于高硬度或耐磨部件或零件,大多是焊补修理
d、焊接前退火减少裂纹,焊后再回火达到高硬度和耐磨要求
2、高碳钢焊接工艺
a、高碳钢焊接材料选用
通常不用高碳焊材,根据刚才的含碳量、几何形状和使用条件等,同时考虑产品结构,所焊接钢材的实际化学成分,热处理状态,力学性能及选用合适的填充金属
b、热处理及预热
1)选退火焊接
2)预热250~350℃以上,并保持层间温度
3)焊后250~350℃/2h去氢处理
4)对于焊件较大,刚性较强,则焊后注意保温,并马上进行650℃高温回火,消除焊接应力
c、高碳钢焊接工艺要点
1)焊前烘干焊条及工作表面的清理
2)尽量采用小电流、慢速焊,减少熔合比,同时锤击焊缝,减少焊接应力
3)采用预堆法,先在坡口上堆焊,然后再进行焊接
4)采用过渡层焊接法,用强度级别低、含碳量很低的焊接材料堆焊过渡层,过渡层的焊接方法:焊条电弧焊、co2气体保护焊、mig焊条、tig焊
5)焊接方法:常用方法——焊条电弧焊 

c si mn p cr s ni ti nb cu化学元素对钢材起的作用,对钢性能的影响?
1、碳(c):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅(si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结 合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做。硅量增加,会降低钢的焊接性能。 3、锰(mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16mn钢比a3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。 4、磷(p):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。 304不锈钢管5、硫(s):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。 6、铬(cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。 304不锈钢管304不锈钢管7、镍(ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管8、 钼(mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管9、钛(ti):钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9中加入适当的钛,可避免。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管10、钒(v):钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管11、钨(w):钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高和热强性,作切削工具及锻模具用。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管12、铌(nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管13、钴(co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。 304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管14、铜(cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。 304不锈钢管15、铝(al):铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。 16、硼(b):钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度。304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管304不锈钢管17、氮(n):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性。 18、稀土(xt):稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属,但他们的氧化物很象“土”,所以习惯上称稀土。钢中加入稀土,可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质,从而改善了钢的各种性能,如韧性、焊接性,冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土,可提高耐磨性。 

 

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