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1、第三章：合金结构焊接热影响区（第三章：合金结构焊接热影响区（HAZHAZ）最高硬度）最高硬度焊接热影响区（焊接热影响区（heatheat affectedaffected zone,zone,简称简称 HAZHAZ）最高硬度，是）最高硬度，是指焊接后焊接接头中的热影响区硬度的最高值。一般其硬度值采用指焊接后焊接接头中的热影响区硬度的最高值。一般其硬度值采用维氏硬度来表示，例如维氏硬度来表示，例如 HV10HV10。是评价钢种焊接性的重要指标之一，。是评价钢种焊接性的重要指标之一，比碳当量更为准确。采用焊接热影响区最高硬度作为一个因子来评比碳当量更为准确。采用焊接热影响区最高硬度作为一个因子来评
2、价金属焊接性（包括冷裂纹敏感性），不仅反映钢钟化学成分的作价金属焊接性（包括冷裂纹敏感性），不仅反映钢钟化学成分的作用，还反映了焊接工艺参数影响下形成的不同组织形态的作用。用，还反映了焊接工艺参数影响下形成的不同组织形态的作用。 因为硬度与强度有一定的头条，即强度高，对应的硬度也高。因此因为硬度与强度有一定的头条，即强度高，对应的硬度也高。因此焊接热影响区最高硬度也反映了焊接热影响区的强度，而焊接热影焊接热影响区最高硬度也反映了焊接热影响区的强度，而焊接热影响区的强度超高，会导致其塑性降低，从而易形成裂纹或裂纹易于响区的强度超高，会导致其塑性降低，从而易形成裂纹或裂纹易于扩展。另外，不同的组织
3、形态的硬度值也不一样，在钢中，高碳马扩展。另外，不同的组织形态的硬度值也不一样，在钢中，高碳马氏体（孪晶马氏体）的硬度值最高，且高碳马氏体的塑性、韧性最氏体（孪晶马氏体）的硬度值最高，且高碳马氏体的塑性、韧性最差，所以焊接热影响区最高硬度也可以间接反映接头的性能。差，所以焊接热影响区最高硬度也可以间接反映接头的性能。 焊接热影响区的最高硬度值的数值越高，其对就的强度就越高，韧焊接热影响区的最高硬度值的数值越高，其对就的强度就越高，韧性、塑性就越差。因些，重要结构中，对焊接热影响区最高硬度有性、塑性就越差。因些，重要结构中，对焊接热影响区最高硬度有一定的限制，并作为评价指标之一。一定的限制，并作
4、为评价指标之一。钢钢 1 1分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？ 答：热轧钢的强化方式有：（答：热轧钢的强化方式有：（1 1）固溶强化，主要强化元素：）固溶强化，主要强化元素：MnMn，SiSi。（。（2 2）细晶强化，主要强化元素：）细晶强化，主要强化元素：Nb,VNb,V。（。（3 3）沉淀强化，）沉淀强化，主要强化元素：主要强化元素：Nb,V.Nb,V.；正火钢的强化方式：（；正火钢的强化方式：（1 1）固溶强化，
5、主要）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（强化元素：强的合金元素（2 2）细晶强化，主要强化元素：）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,MoV,Nb,Ti,Mo（3 3）沉淀强化，主要强化元素：）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到热轧钢被加热到 12001200以上的热影响区可能产生粗晶脆化，
6、韧性明以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的 V V 析出相基本固溶，抑析出相基本固溶，抑制制 A A 长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝氏长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝氏体、体、M-AM-A 等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接方法。材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接方法。 2 2分析分析 Q345Q345 的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求
7、。的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。答答:Q345:Q345 钢属于热轧钢，其碳当量小于钢属于热轧钢，其碳当量小于 0.40.4，焊接性良好，一般不，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345Q345 钢连续冷却钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，倾向，Q345Q345 刚含碳量低含锰高，具有良好的抗
8、热裂性能，在刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在 Q345Q345刚中加入刚中加入 V V、NbNb 达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到被加热到 12001200以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，显降低，Q345Q345 钢经过钢经过 6001h6001h 退火处理，韧性大幅提高，热应变退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5E5 系系列。埋弧焊：焊剂列。埋弧焊
9、：焊剂 SJ501SJ501，焊丝，焊丝 H08A/H08MnA.H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂电渣焊：焊剂HJ431HJ431、HJ360HJ360 焊丝焊丝 H08MnMoAH08MnMoA。CO2CO2 气体保护焊：气体保护焊：H08H08 系列和系列和 YJ5YJ5 系系列。预热温度：列。预热温度：100100150150。焊后热处理：电弧焊一般不进行或。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600600650650回火。电渣焊回火。电渣焊 900900930930正火，正火，600600650650回火回火 3.Q3453.Q345 与与 Q390Q390 焊接性有何差异？焊接性有何差
10、异？Q345Q345 焊接工艺是否适用于焊接工艺是否适用于 Q390Q390 焊焊接，为什么？接，为什么？ 答：答：Q345Q345 与与 Q390Q390 都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是 Q390Q390 的的MnMn 含量高于含量高于 Q345Q345，从而使，从而使 Q390Q390 的碳当量大于的碳当量大于 Q345Q345，所以，所以 Q390Q390 的的淬硬性和冷裂纹倾向大于淬硬性和冷裂纹倾向大于 Q345Q345，其余的焊接性基本相同。，其余的焊接性基本相同。Q345Q345 的焊的焊接工艺不一定适用于接工艺不一定适用于 Q390Q39
11、0 的焊接，因为的焊接，因为 Q390Q390 的碳当量较大，一级的碳当量较大，一级Q345Q345 的热输入叫宽，有可能使的热输入叫宽，有可能使 Q390Q390 的热输入过大会引起接头区过的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。重。 4.4.低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？对焊接材料有什么影响？ 答：选择原则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的答：选择原则：考虑焊缝及热影响区
12、组织状态对焊接接头强韧性的影响。由于一般不进行焊后热处理，要求焊缝金属在焊态下应接近影响。由于一般不进行焊后热处理，要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。中碳调质钢，根据焊缝受力条件，性能要求及焊母材的力学性能。中碳调质钢，根据焊缝受力条件，性能要求及焊后热处理情况进行选择焊接材料，对于焊后需要进行处理的构件，后热处理情况进行选择焊接材料，对于焊后需要进行处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。 5.5.分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如工艺
13、要点，典型的低碳调质钢如(14MnMoNiB(14MnMoNiB、HQ70HQ70、HQ80)HQ80)的焊接热的焊接热输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最低预热温度要求，如何确定最高预热温度。低预热温度要求，如何确定最高预热温度。 （P81P81）答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影响区强度和答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影响区强度和韧性下降。焊接工艺特点：韧性下降。焊接工艺特点： 要求马氏体转变时的冷却速度不能太要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一快，使马氏体有一“自回火
14、自回火”作用，以防止冷裂纹的产生；作用，以防止冷裂纹的产生； 要求在要求在800500800500之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。此外，焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不此外，焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术用横向摆动的运条技术; ;典型的低碳调质钢在典型的低碳调质钢在 WcWc0.180.18时不应提时不应提高冷速，高冷速，WcWc0.180.18时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于制在小于 481KJ/cm481KJ/cm
15、；当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避；当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使没有必要，反而会使 800800500500的冷却速度低于出现脆性混合组织的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提的临界冷却速度，使热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提高预热温度，包括层间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确高预热温度，包括层间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热
16、输入时冷裂纹定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。温度。 6.6.低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热影响区脆低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热影响区脆化机制是否相同？为什么低碳钢在调质状态下焊接可以保证焊接质化机制是否相同？为什么低碳钢在调质状态下焊接可以保证焊接质量，而中碳调质钢一般要求焊后热处理？量，而中碳调质钢一般要求焊后热处理？ 答：低碳调质钢：在循环作用下，答：低碳调质钢：在循环作用下，t8/5t8/5 继续增加时，低碳钢调质钢继续增加时，低碳钢调质钢发生脆化，原因是奥氏体粗化和上贝氏体与发生脆化，原因是奥氏体粗化和上贝氏体与 M-AM-A 组元的形成。中碳组元的形成。中碳调质钢：由于含碳高合金元素也多，有相当大淬硬倾向，马氏体转调质钢：由于含
