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1、第1 章 金属焊接性及试验方法,1.1 金属焊接性概述,知识目标： 理解金属焊接性的概念、内容以及影响金属焊接性的因素。 能力目标： 能够初步掌握金属焊接性的分析方法。,1.1 金属焊接性概述,1.1.1 金属焊接性概念 材料对焊接加工工艺的适应性，是指材料在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度和该焊接接头能否在使用条件下可靠运行的一种特性。,金属焊接性的概念具有相对性 通过比较用氧乙炔气焊和交流氩弧焊焊接铝合金时的焊接性可以得出下面的结论：,同种材料在不同的焊接工艺下焊接性可以表现出很大差异,1.1.2 金属焊接性内容 工艺焊接性 使用焊接性 （1）工艺焊接性 定义：在一定的焊接
2、工艺条件下，能否获得 优质致密、无缺陷的焊接接头的能力。 热焊接性 分类 冶金焊接性,在焊接热过程中，对焊接热影响区的组织性能及产生缺陷的影响程度,冶金反应对焊接性能和产生缺陷的影响程度,（2）使用焊接性 定义：焊接接头或整体焊接结构满足技术要 求条件所规定的各种使用性能的程度。 包括：力学性能 低温性能 抗脆断性能 疲劳强度 耐磨性等,1.1.3影响金属焊接性的因素 材料因素 设计因素 工艺因素 服役环境因素,1.1.4评定焊接性的程序,根据被评定材料的有关数据和图 表对其焊接性进行初步分析,进行焊接性实验,实焊性试验,模拟性试验,1.2 金属焊接性试验方法,知识目标： 1.了解金属焊接性试
3、验的重要性 2.理解金属焊接性试验的内容 能力目标： 1.能够对金属的焊接性进行试验与分析,1.2 金属焊接性试验方法,1.2.1 金属焊接性试验内容 （1）焊缝金属抗热裂纹的能力 （2）焊缝及热影响区抗冷裂纹的能力 （3）焊接接头抗脆性转变的能力 （4）焊接接头的使用性能,1.2.2金属焊接性试验方法 （1）焊接性试验方法的选择原则 针对性 可靠性 经济性 （2）工艺焊接性试验方法 碳当量估算法 定义：把钢中合金元素（包括碳）的含量按 其作用换自成碳的相当含量 。,碳当量公式：CE Ceq,CE (IIW) CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%) 主要适用于中
4、、高强度的非调质低合金高强 度钢b=500900 MPa，c 0.18%。 CE0.40%时，焊接性良好 CE=0.40%0.60%，特别当大于0.5%时，钢材 易于淬硬，焊接前需预热。 CE 0.6%，焊接性差，需要严格制定焊接工 艺。,例如：已知20CrMo钢中，WC0.20%，WMn0.5%，WCr0.90%，WMo0.20%，WNi0.030%，Wcu0.030%,根据国际焊接学会（W）所推荐的CE（W）求该钢种的碳当量,并判断其焊接性。 解答：根据国际焊接学会（W）所推荐的CE（W）如下： 把20CrMo钢中各个元素的含量带入前面的公式计算可得 CE（W）=0.5% 说明该钢材的焊接
5、性一般，为了保证焊接质量需要一定的预热等处理措施。,Ceq(JIS) Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(%) 主要适用于低碳调质的低合金高强度钢 (b=5001000 MPa)， c 0.18%。,一般碳当量值越高，焊接性越差，容易出现 冷裂纹。,焊接冷裂纹敏感系数 适用于低碳微量多合金元素的低合金高强钢 （C%=0.07%-0.22%） Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B(%) Pc=Pcm+H/60+h/600 或 Pc=Pcm+H/60+R/40000 Pcm-钢中合金元素的碳当量，%； P
6、c-焊接冷裂纹敏感系数； H熔敷金属中扩散氢含量(ml/100g，甘油法； R接缝拉伸拘束度(kg/mmmm),根据上面的公式可以计算出无裂纹焊缝所需 预热温度：T0=1440Pc-392 (),CCT图或SHCCT图法 根据CCT图或SHCCT图可以判断在不同冷却条件下所获得的组织和硬度。可估计出在一定的焊接工艺条件下，产生冷裂纹或淬硬组织的可能性。,1,焊接热影响区最高硬度试验方法 用途：判断被焊钢材的淬硬倾向和冷裂纹的 敏感性。 试件的尺寸：板厚20mm 20mm 机械加工成20mm，保留一轧制面 20mm 不需加工,试件的形状：,焊接,取样和检验： 照图取试样并对其进行研磨腐蚀取7个以
7、上的点，用载荷为10kg的维氏硬度进行测量,斜Y形坡口焊接裂纹试验法 用途：评价碳素钢和低合金高强钢打底焊缝 及热影响区的冷裂纹倾向 试样制备：机械加工如图试样,焊接方式,试样取样和检验： 试样焊后放置48h 表面裂纹率：Cf=lf/L100% 根部裂纹率：Cr= lr/L100% 断面裂纹率：Cs=Hs/H100%,该试验条件苛刻，因此认为裂纹率小于20% 为合格,插销试验 用途：判定冷裂纹的敏感性来测定钢材热影 响区的冷裂纹的敏感性。 试样：被测试样加工成为8mm或6mm的插销,底板,焊接 将试样带有缺口的一端插入加工的底板的孔 内，其上端与底板平行，下端与加载夹头连 接。然后在底板上按规
8、定的焊接线能量熔敷 一焊道，并使其穿过插销中心，保证缺口位 置处于热影响区的粗晶区部位。,加载和判定,无预热：保持试样加载16小时不断裂的力 有预热或预热和后热：保持试样加载24小时 注：不断裂的应力 将试样取下，观察缺 口有无裂纹。 没有断裂的试样 用氧化方法加热到3000400 ，保温1h，冷却 后加载使其断裂，检查断口，有无彩色。,特点： 试件小，底板和插销材料可以不同， 底板可重复使用，节约材料 改变线能量和底板厚度可获得不同冷速 可以在试验材料的任意方向进行取样 缺口不能保证温度均匀，准确性差,T形接头焊接裂纹试验法 用途：评定角焊缝的热裂纹倾向和焊条及工 艺参数对热裂纹的敏感性 试样：,焊接：用4mm的焊条的电流上限焊接。 首先焊拘束焊缝S1，然后立即焊试验 焊缝S2，两者方向相反。,焊缝冷却后，观察焊缝S2，计算裂纹率 C=L/120100% 其他焊接性试验方法 测定冷裂纹：斜Y坡口、插销试验、搭接接头 测定热裂纹：T形接头、压板对接、十字搭 接、可调拘束,（3）使用焊接性试验方法 焊接接头力学性能试验 焊接接头抗脆断性能试验 焊接接头与焊缝金属的疲劳试验 焊接接头的抗腐蚀试验 焊接接头的高温性能试验,
