焊焊 工工工工 艺艺 学学 HG1第三章 焊接接头及质量检验第三章 焊接接头及质量检验第三章 焊接接头及质量检验第三章 焊接接头及质量检验1了解焊接接头的组织和性能2掌握焊接接头缺陷的产生原因及防止措施3掌握焊接接头的质量检验方法 HG1第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程一、焊接热过程的概念一、焊接热过程的概念熔焊时，被焊金属在热源作用下将发生加热和局部熔化过程因此，在被焊金属中必然存在热量的传播和分布，这种热量的传播和分布通常被称为焊接热过程二、焊接冶金过程的特点二、焊接冶金过程的特点1温度高、温度梯度大焊接电弧的温度很高，一般可达6000~8000℃，使金属剧烈蒸发，电弧周围的气体CO2、N2、H2等大量分解，分解后的气体原子很容易溶解在液态金属中形成气孔熔池温差大，熔池的平均温度在2000℃以上，并被周围的冷却金属包围，温度梯度大，因此，焊件易产生应力并引起变形，甚至产生裂纹 HG1第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程2熔池体积小，熔池存在时间短焊接熔池的体积极小，焊条电弧焊熔池的重量通常在06~16g之间，氩弧焊熔池的重量一般不超过10g。
同时加热及冷却速度很快，由局部金属开始熔化形成熔池，到结晶完成的全部过程一般只有几秒钟的时间，因此，整个冶金反应不能充分进行，易形成偏析3熔池金属不断地更新焊接时随着焊接热源的移动，熔池中参加反应的物质经常改变，不断地有新的铁液及熔渣加入到熔池中参加反应，增加了焊接冶金的复杂性 HG14反应接触面大，搅拌激烈焊接时，熔化金属是以滴状从焊条或焊丝端部过渡到熔池中的，熔滴与气体及熔渣的接触面大，有利于冶金反应快速进行同时气体侵入液体金属中的机会也增多了，使焊缝金属易产生氧化、氮化及气孔此外，熔池搅拌激烈有助于加快反映速度，也有助于熔池中气体的逸出三、焊接气体与金属的作用三、焊接气体与金属的作用第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1在焊接过程中，熔池周围充满各种气体，这些气体主要来自以下几个方面：①焊条药皮或焊剂中造气剂产生的气体；②来自周围的空气；③焊芯、焊丝和母材在冶炼时残留的气体；④焊条药皮或焊剂未烘干在高温下分解成的气体；⑤母材表面未清理干净的铁锈、水分、油、漆等，在电弧作用下分解出的气体这些气体都不断地与熔池金属发生作用，有些还进入到焊缝金属中去，其主要成分是CO、CO2、H2、O2、N2、H2O以及少量的金属与熔渣的蒸汽，气体中以O2、N2、H2对焊缝的质量影响最大。
第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG11氧对焊缝金属的作用焊接区的氧气主要来自电弧中氧化性气体（CO2、O2、N2O等）药皮中的高价氧化物和焊件表面的铁锈、水分等的分解产物氧在电弧高温作用下分解为原子，原子状态的氧比分子状态的氧更活泼，能使铁和其他元素氧化其中FeO能溶解于液体金属，由于有FeO存在，还使其他元素进一步氧化第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1由于氧化的结果，使焊缝中有益元素大量烧损，氧化的产物一般上浮到熔渣中，有时也会以夹杂形式存在于焊缝中焊缝金属中的含氧量增加，使它的抗拉强度、屈服强度、塑性和冲击韧度降低，尤以冲击韧度降低更为明显此外，还使焊缝金属的耐腐蚀性能降低，加热时有晶粒长大趋势，冷脆的倾向增加氧与碳、氢反应，生成不溶于金属的气体CO和H2O，若这种反应是在结晶时进行的，那么，由于熔池已开始凝固，CO和H2O不能顺利地逸出，便形成气孔第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1由于氧有这些危害作用，所以焊接时必须脱氧焊条电弧焊焊缝中氧的含量除与焊条的成分有关以外，还与焊接电流、电弧长短有关。
电流越大，熔滴越细，会增大熔滴与氧的接触面积；电弧越长，熔滴过渡的路程越长，从而会增加熔滴与氧的接触机会与时间，结果都会使焊缝金属的含氧量增加第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG12氢对焊缝金属的作用焊接区的氢主要来自受潮的药皮或焊剂中的水分、焊条药皮中的有机物、焊件表面的铁锈、油脂及油漆等通常情况下，氢不和金属化合，但是它能够溶解于Fe Ni Cu Cr Mo等金属、氢在铁中的溶解度如图3-1所示氢在铁中的溶解度与温度和铁的同素异构体有关，还与氢的压力有关氢在铁中的溶解，只能以原子状态或离子状态溶入由图3-1可以看出，温度越高，氢溶解在金属中的数量也越多，而在相变时气体的溶解度发生突变焊接时的冷却速度很快，容易造成过饱和氢而残留在焊缝金属中，当焊缝金属的结晶速度大于它的逸出速度时，就会形成气孔第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1氢是还原性气体，它在电弧气氛中有助于减少金属的氧化，但是，在大多数情况下，这种好作用不仅完全被抵消，而且还产生许多有害作用，如引起氢脆性，白点、硬度升高，使钢的塑性严重下降，严重时还将引起裂纹3氮对焊缝金属的作用第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程图3-1 3-1 压力为压力为0.1MPa0.1MPa时氮和氢在铁中的溶解度时氮和氢在铁中的溶解度 HG1焊接区中的氮主要来自空气，它在高温时落入熔池，并能继续溶解在凝固的焊缝金属中。
氮随着温度的下降，溶解度反而降低，析出的氮与铁形成化合物，以针状夹杂物存在于焊缝金属中氮的含量较高时，对焊缝金属的力学性能有较大的影响，如硬度和强度提高，塑性降低此外，氮也是形成气孔的原因之一由于氮主要来源于空气，故电弧越长，氮侵入熔池也越多；熔池保护差，氮侵入也越多目前使用的气体保护电弧焊、焊条电弧焊，保护效果都比较好，能显著地降低焊缝中的含氮量第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1四、焊接熔渣四、焊接熔渣焊接熔渣是指在焊接过程中，焊条与药皮或焊剂熔化后，经过一系列化学变化形成覆盖于焊缝表面的非金属物质1熔渣在焊接过程中的作用在整个焊接过程中，为保证焊缝质量，熔渣必须具有下列作用：（1）机械保护作用 在一般情况下，熔渣总是覆盖在熔滴和熔池金属的表面，使之与空气隔开，避免氧、氮等侵入液体金属第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1（2）稳定电弧的作用 熔渣中含有一定量的低电离电位的物质，例如长石、碱金属、碱土金属（钾、钠、钙）的化合物等，以保证电弧稳定地燃烧在使用交流电源焊接时，这些稳弧剂的作用尤为明显（3）控制和改进焊缝化学成分的作用 通过熔渣与熔池间的冶金反映，可以脱氧、脱硫、脱磷和渗合金等，从而提高焊缝的质量。
（4）调节焊接时受热状态的作用 当熔渣在加热时，发生吸热反应、而冷却时又发生放热反应，这就使得焊接时，加热和冷却速度缓慢，从而改进了金属的组织和力学性能（5）改善焊缝成形的作用 由于熔渣具有一定的粘度，覆盖在熔池表面，不仅能有助于熔池中气体的逸出，以及阻止飞溅，而且有助于焊缝表面良好的成形第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG12熔渣的成分根据焊接熔渣成分，可以把焊接熔渣分为如下三大类：（1）第一类是盐性熔渣 盐性熔渣主要由金属的氟酸盐、氯酸盐和不含氟的化合物组成，这种盐性熔渣的氧化性很小，主要用于焊接铝、钛和其他活性金属及其合金（2）第二类是盐 (氧化物型熔渣) 这类熔渣主要由氟化物和强金属氧化物组成，主要用来焊接高合金钢（3）第三类是氧化物型熔渣 这类熔渣主要由各种金属氧化物组成,它们主要用来焊接低碳钢和低合金钢第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1五、焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷五、焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷1焊缝金属的脱氧焊接时，除采取措施防止熔化金属氧化外，还应设法在焊丝、药皮、焊剂中加入一些合金元素，去除或减少已进入熔池中的氧含量，是保证焊缝质量的关键，这个过程称为焊缝金属的脱氧。
（1）脱氧剂选择的原则 用来脱氧的元素或合金叫做脱氧剂作为脱氧剂必须具备下列条件：1）脱氧剂在焊接温度下对氧的亲和力应比被焊金属的亲和力大元素对氧的亲和力的大小按递减顺序排列为：Al、Ti、Si、Mn、Fe第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1在实际生产中，常用它们的铁合金和金属粉，如锰、硅、钛、铝粉等作为脱氧剂元素对氧的亲和力越大，则脱氧能力越强2）脱氧后的产物应不溶于金属而容易被排除入渣，熔点应较低，密度应比金属小，易从熔池中上浮入渣（2）焊缝金属的脱氧途径 焊缝金属的脱氧有先期脱氧、沉淀脱氧和扩散脱氧三种途径第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG11)先期脱氧的目的是尽可能在早期把氧去除，减少熔化金属的氧化先期脱氧是不完全的，脱氧过程和脱氧产物一般不和熔滴金属发生直接关系2）沉淀脱氧沉淀脱氧是利用溶解在熔滴和熔池中的脱氧剂，直接与溶入液态金属中的FeO反应进行脱氧，并使脱氧后的产物排入熔渣而清除沉淀脱氧的对象主要是液态金属中的FeO，沉淀脱氧常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、钛等酸性焊条（E4303）一般用锰铁脱氧，碱性焊条（E5015）一般用硅铁、钛脱氧。
第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1硅、钛对氧的亲和力比锰对氧的亲和力大，按理说脱氧作用比锰强，那么为什么酸性焊条（E4303）中，不用硅及钛而必须用锰来脱氧呢？这是由于酸性焊条（E4303）的熔渣中含有大量的酸性氧化物SiO及TiO2，这些生成物无法与熔渣中存在的大量酸性氧化物结合成稳定的复合物而进入熔渣所以脱氧反应难以进行而无法脱氧而MnO是碱性氧化物，因此，很容易与酸性氧化物（SiO2与TiO2）结合成稳定的复合物（MnO、SiO2及MnO、TiO2）而进入熔渣，所以脱氧反应易于进行，有利于脱氧第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1那么碱性焊条（E5015），为何又不能用锰脱氧，而必须用硅、钛来脱氧呢？这是因为碱性焊条（E5015）熔渣中含有大量的CaO等碱性氧化物，而锰脱氧后的生成物MnO也是碱性氧化物，这些生成物无法与熔渣中存在的大量碱性氧化物结合成稳定的复合物进入熔渣如用硅、钛来脱氧，则脱氧后的产物SiO2、TiO2就可以与熔渣中大量的碱性氧化物形成稳定的复合物（CaO、SiO2及CaO、TiO2）而进入熔渣。
Al的脱氧能力虽然很强，但生成的Al2O3熔点高，不易上浮，易形成夹渣，同时还会产生飞溅、气孔等缺陷故一般不宜单独用作脱氧剂第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG13）扩散脱氧利用FeO既能溶于熔池金属，又能溶解于熔渣的特性，使FeO从熔池扩散到熔渣，从而降低焊缝金属中氧化物的含氧量，这种脱氧方式称为扩散脱氧酸性焊条焊接时，由于熔渣中存在大量的SiO2、TiO2酸性氧化物，作为碱性氧化物的FeO就比较容易从熔池扩散到熔渣中去，与之结合成稳定的复合物FeO、TiO2、FeO、SiO2，从而降低了熔池中FeO的含量所以，酸性焊条焊接以扩散脱氧作为主要脱氧方式碱性焊条焊接时，由于在碱性熔渣中存在大量的强碱性的CaO等氧化物，而熔池中的FeO也是碱性氧化物，扩散脱氧难以进行所以扩散脱氧在碱性焊条中基本不存在由此可见，酸性焊条主要以扩散脱氧为主，碱性焊条主要以沉淀脱氧为主第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG12焊缝金属的脱硫焊接过程中，脱硫的主要措施有元素脱硫和熔渣脱硫两种（1）元素脱硫 元素脱硫就是在液态金属中加入一些对硫的亲和力比对铁大的元素，把铁从FeS中还原出来，形成的硫化物不溶于金属而进入熔渣，从而达到脱硫的目的。
在焊接中常用的是锰元素脱硫，因为锰的脱硫产物MnS几乎不溶于金属而进入熔渣，其反应式为：FeS+Mn=Fe+MnS（2）熔渣脱硫 熔渣脱硫是利用熔渣中的碱性氧化物如CaO、MnO及CaF2等进行脱硫脱硫产物CaS、MnS进入熔渣被排除，从而达到脱硫目的其反应式如下： FeS+MnO=MnS+FeO FeS+CaO=FeO+CaS第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1钙比锰对硫的亲和力强，并且CaS完全不溶于金属，所以CaO脱硫效果较MnO好CaF2脱硫主要是利用氟和硫化物生成挥发性氟硫化合物及CaF2与SiO2作用可产生CaO进行的3焊缝金属的脱磷焊接过程中脱磷的措施分为如下两步进行：（1）将磷氧化成P2O5，其反应式如下： 2Fe3P+5FeO=P2O5+11Fe 2Fe2P+5FeO=P2O5+9Fe第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1（2）利用碱性氧化物与P2O5形成稳定的磷酸盐进入熔渣 P2O5是酸性氧化物，易与碱性氧化物结合成稳定的磷酸盐进入熔渣，从而达到脱磷目的。
碱性氧化物中CaO的脱磷效果最好，因此常用CaO脱磷，其反应式如下：3CaO+P2O5=Ca3P2O84CaO+P2O5=Ca4P2O9从上述讨论中可知，熔渣中如同时有足够的自由FeO和自由CaO（在熔渣中未形成稳定的复合物FeO或CaO），则脱磷效果好但实际上在碱性焊条或酸性焊条中，要同时具有上述两个条件是难以实现的第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG14酸性焊条和碱性焊条的脱硫和脱磷（1）酸性焊条 酸性焊条熔渣中碱性氧化物CaO及MnO较少，熔渣脱硫能力弱，仅靠锰元素脱硫同时碱性氧化物CaO较少，脱磷能力差所以酸性焊条脱硫、脱磷效果较差（2）碱性焊条 碱性焊条药皮中含有大量的大理石、萤石和铁合金，熔渣中有大量的碱性氧化物CaO、MnO等，既能进行熔渣脱硫又能脱磷，同时又可元素脱硫所以碱性焊条的力学性能、抗裂性能比酸性焊条强第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG1六、焊缝金属的合金化六、焊缝金属的合金化焊缝金属的合金化，是指将所需的合金元素由焊接材料通过焊接冶金过程过渡到焊缝金属中去的反应也称焊缝金属的渗合金。
1焊缝金属合金化的目的1）补偿焊接过程中由于合金元素氧化和蒸发等造成的损失，以保证焊缝金属的成分、组织和性能符合预定的要求2）通过向焊缝金属中渗入母材不含或少含的合金元素，以满足焊件对焊缝金属的特殊要求如用堆焊方法来提高焊件表面的耐磨、耐热、耐蚀性能等3）消除焊接工艺缺陷，改善焊缝金属的组织和性能如向焊缝金属中加入锰以消除硫所引起的热裂纹等第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 HG12焊缝金属合金化的方式焊条电弧焊时，焊缝金属合金化的方式有两种：一种是通过焊芯（即利用合金钢焊芯）过渡，另一种是通过焊条药皮（即将合金成分加在药皮里）过渡也有这两种方式同时兼有的通过合金钢焊芯合金化，外面敷以碱性熔渣的保护药皮，则焊缝金属合金化的效果与可靠性最好通过药皮实现合金化，是在焊条药皮中加入各种铁合金粉末和合金元素，然后在焊接时，把这些元素过渡到焊缝金属中去这种方法在生产上应用较广，通常是采用低碳钢（H08、H08A）焊条药皮中加入合金剂，从而达到合金化的目的焊条药皮常用的合金剂有锰、硅、镍、钼、钨、硼等第一节 焊接热过程及冶金过程第一节 焊接热过程及冶金过程 一、焊缝金属的一次结晶第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能焊缝金属由液态转变为固态时的结晶过程，称为焊缝金属的一次结晶。
一次结晶包括产生晶核和晶核长大两个基本过程焊接时，随着电弧的移动，熔池液体金属的温度逐渐降低，由于熔合线的散热条件好，是熔池温度最低的地方，所以当液体金属达到凝固温度时（实际温度要比理论温度稍低些）熔合线上的半熔化晶粒就成为附近液体金属结晶的结核，如图3-2所示随着熔池温度的不断地降低，晶核开始朝着与散热方向相反的方向长大，即垂直熔合线指向熔池中心方向，同时也向两侧较缓慢地长大，形成柱状结晶当柱状晶体不断长大至互相接触时，焊缝的一次结晶过程结束焊接熔池结晶过程如图3-3所示 HG1二、焊缝金属的二次结晶二、焊缝金属的二次结晶 一次结晶结束后，熔池金属就转变为固态的焊缝高温的焊缝金属冷却到室温时，要经过一系列的相变过程，这种相变称为焊缝金属的二次结晶第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能图3-2 3-2 熔合线上的结晶熔合线上的结晶图图3-33-3焊接熔池结晶过程焊接熔池结晶过程 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能对低碳钢而言，焊缝的常温组织，即二次结晶后的组织为铁素体加珠光体，在低碳钢的平衡组织中（即非常缓慢地冷却下来所得的组织），珠光体含量很少。
焊接时，由于冷却速度较快，所以焊缝组织中珠光体含量一般都比平衡组织中的含量大冷却速度越快，珠光体的含量越多，焊缝的硬度和强度随之增加，而塑性和韧性则随之降低冷却速度对低碳钢的焊缝组织和硬度的影响见表3-1三、焊缝中的偏析与夹杂三、焊缝中的偏析与夹杂 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能焊缝中的偏析主要有显微偏析、区域偏析和层状偏析三种1显微偏析在一个柱状晶粒内部和晶粒之间的化学成分分布不均匀的现象，称为显微偏析柱状晶粒成长的过程，一方面是在结晶的轴向延长，另一方面是径向扩展，如图3-4所示焊缝结晶时，最先结晶的结晶中心（即轴结晶）的金属最纯，而后结晶的部分含合金元素和杂质略高，最后结晶的部分，即晶粒的外缘和前端含合金元素和杂质最高这样一个柱状晶粒内部化学成分分布不均匀的现象，称为晶内偏析 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能焊缝结晶过程是无数个柱状晶粒同时生长的过程，每个晶粒都有自己的结晶轴，很多相邻的晶粒都以自己的晶轴为中心向四周和前方发展，所以相邻晶粒之间的液体结晶最迟，含有较多的合金元素和杂质，这种晶粒之间化学成分分布不均匀的现象，称为晶间偏析。
图图3-4 3-4 柱状晶粒生产过程柱状晶粒生产过程 HG12区域偏析 熔池结晶时，由于柱状晶体的不断地长大和推移，会把杂质推向熔池中心，这样熔池中心的杂质含量要比其他部位高，这种现象称为区域偏析焊缝成形系数不同，其偏析的地方也不一样焊缝成形系数小，焊缝窄而深各柱状晶粒的交界在中心，使窄焊缝中心聚集较多的杂质，如图3-5a所示，这时极易形成热裂纹焊缝成形系数大，焊缝宽而浅时，杂质聚集在焊缝上部，如图3-5b所示，这种焊缝具有较强的抗热裂纹能力因此，可以利用这一特点来降低焊缝产生热裂纹的倾向性如果同样厚度的钢板，用多层多道焊时要比一次深熔焊的焊缝抗热裂纹的能力强得多第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能3层状偏析 焊接熔池始终是处于气流和熔滴金属的脉动作用下，所以无论是金属的流动或热量的提供和传递都具有脉动的性质同时，熔池结晶过程中放出的结晶潜热，造成结晶过程周期性停顿，使晶体长大速度出现周期性增加和减小晶体长大速度的变化，引起结晶前沿液体金属中夹杂浓度的变化，这样就形成周期性的偏析现象，这种现象称为层状偏析。
层状偏析常集中一些有害的元素，因而缺陷也往往出现在偏析层中，图3-6所示是由层状偏析所造成的气孔 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能图图3-5 3-5 不同成形系数焊缝断面对偏析分布的影响不同成形系数焊缝断面对偏析分布的影响图图3-6 3-6 层状偏析分布的气孔层状偏析分布的气孔 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能4焊缝中的夹杂物由焊接冶金反应产生的，焊后残留在焊缝金属中的微观非金属杂质，称为夹杂物焊缝中的夹杂物主要有硫化物和氧化物两种，硫化物的夹杂物主要是硫化亚铁（FeS）和硫化锰（MnS），硫化亚铁对焊缝的危害很大，是使焊缝产生热裂纹的主要原因之一氧化物的夹杂物主要是二氧化硅（SiO2）、氧化锰（MnO2）和氧化钛（TiO2）等，这些夹杂物能降低焊缝的力学性能四、热影响区的组织与性能四、热影响区的组织与性能 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能焊接热影响区是指在焊接过程中，母材因受热影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域焊接热影响区的组织和性能，基本上反映了焊接接头的性能和质量。
图图3-7 3-7 不易淬火钢焊接热影响区不易淬火钢焊接热影响区 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能对于低碳钢及合金元素较少的低合金高强度结构钢（Q295、Q345、Q390）来说，焊接热影响区可分为过热区、正火区、不完全重结晶区和再结晶区，如图3-7所示1过热区焊接热影响区中，具有过热组织或晶粒显著粗大的区域，称为过热区，又称粗晶区过热区的加热温度范围是在固相线以下到1100℃左右之间在这样高的温度下，奥氏体晶粒急剧增大，冷却后呈现为晶粒粗大的过热组织，甚至出现魏氏组织过热区塑性、韧性很低，尤其是冲击韧度比母材低20%～30%，是热影响区中性能最差的区域 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能2正火区正火区的加热温度范围约在Ac3～1100℃之间加热时该区的铁素体和珠光体全部转变为奥氏体，由于温度不高，晶粒长大较慢，空冷后，获得均匀而细小的铁素体和珠光体，相当于热处理时的正火组织因此，该区也称为相变重结晶区或细结晶区，其力学性能略高于母材，是热影响区中综合力学性能最好的区域 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能3不完全重结晶区该区金属的加热温度范围处于Ac1～Ac3之间。
加热时，该区金属中的部分铁素体和珠光体转变为奥氏体，冷却时奥氏体又转变为细小的铁素体和珠光体，而未熔入奥氏体的铁素体不发生转变，晶粒长大粗化，成为粗大的铁素体所以这个区的金属组织是不均匀的，一部分是经过重结晶的晶粒细小的铁素体和珠光体，另一部分是粗大的铁素体由于晶粒大小不同，所以力学性能也不均匀 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能4再结晶区对于焊前经过冷塑性变形（冷轧、冷成形）的母材金属，其加热温度在Ac1～150℃之间区域，将发生再结晶经过再结晶的晶粒又重新长大，使金属的塑性、韧性提高了，但强度却降低了焊接热影响区除了组织变化而引起性能变化外，热影响区宽度的大小对焊接接头中产生的应力与变形也有较大影响一般来说，热影响区越窄，则焊接接头中内应力越大，越容易出现裂纹；热影响区越宽，则变形越大因此，焊接生产中，在保证焊接接头不产生裂纹的前提下，应尽量减小热影响区的宽度，这对改善焊接接头的性能有利热影响区宽度的大小与焊接方法、焊接参数、焊件大小和厚度、金属材料热物理性质和接头形式等都有关采用小的焊接参数，如降低焊接电流、提高焊接速度，可以减少热影响区宽度。
不同焊接方法，其热影响区宽度也不相同，焊条电弧焊的热影响区总宽约为6mm，埋弧焊约为25mm，而气焊则达到27mm左右 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能五、热输入对焊接接头性能的影响五、热输入对焊接接头性能的影响热输入是指熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的能量，又称线能量可用下式表示：式中 q/v——热输入（J/cm）； η——电弧功率的有效利用系数； ——焊接电流（A）； ——电弧电压（V）； v——焊接速度（cm/s）焊条电弧η=0.7～0.8；埋弧焊η=0.80～0.95；钨极氩弧焊η=0.50 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能由式中可以看出，焊件受热与焊接电流、电弧电压以及焊接速度有关，当焊接电流大，电弧的有效功率就大但是这并不等于单位长度的焊接接头上所得到的热量一定多，因为焊件受热程度还受焊接速度的影响例如用较小的焊接电流、小的焊接速度时，焊件受热也可能比大的焊接电流配合大的焊接速度时还要严重。
显然，在焊接电流，电弧电压不变的条件下，加大焊接速度，使焊件受热减轻图图3-8 3-8 焊接热输入对焊接热输入对20Mn20Mn钢过热区性能的影响钢过热区性能的影响 HG1第二节 焊接接头的组织和性能第二节 焊接接头的组织和性能 由图3-8中可以看出，当焊接电流增大或焊接速度减慢，使焊接热输入增大时，则过热区的晶粒尺寸长得粗大，韧性降低严重；当焊接电流减小或冷却速度增大时，硬度提高，韧性也会变差因此，对于具体钢种和具体焊接方法存在一个最佳的焊接参数如图3-8中20Mn钢（板厚16mm、堆焊），在热输入q/υ=3000J/cm左右时，可以保证焊接接头具有良好的韧性，当热输入大于或小于这个理想的数值范围时，都会引起塑性和韧性的下降 以上是热输入对热影响区性能的影响不同的钢材热输入最佳范围也不一样，需要通过一系列试验来确定恰当的热输入和焊接参数图3-8为焊接热输入对20Mn钢过热区性能的影响 HG1第三节 焊接接口的裂纹第三节 焊接接口的裂纹一、热裂纹焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时产生的焊接裂纹，称为热裂纹焊接热裂纹按产生的形态、机理，以及产生的温度区间可分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹三种。
1热裂纹的种类及其特征（1）结晶裂纹 结晶裂纹又称凝固裂纹，是焊缝凝固后期形成的焊接裂纹这种裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢焊缝中，尤其是硫、磷、硅含量较多的钢材中，在单相奥氏体钢、镍基合金和某些铝及铝合金焊缝中，也容易产生结晶裂纹（2）液化裂纹 液化裂纹是在母材的近缝区或多层焊的前一焊道，因受热液化而在晶界上形成的焊接裂纹这种裂纹主要发生在含有铬镍的高强度钢，奥氏体不锈钢，以及某些镍基合金的近缝区或多层焊的焊道金属中 HG1第三节 焊接接口的裂纹第三节 焊接接口的裂纹（3）多边化裂纹 多边化裂纹是在焊缝金属多边化晶界上形成的一种热裂纹这种裂纹主要产生在某些纯金属或单相合金，如奥氏体不锈钢、铁-镍基合金及镍基合金热裂纹通常都沿晶界开裂，表面热裂纹上有氧化色彩2热裂纹产生的原因聚集在晶粒边界或焊缝中心的液态低熔点共晶物，在焊接应力的作用下使焊缝开裂3防止热裂纹的措施主要是设法减少焊缝中的液态低熔点共晶物和降低焊接应力 HG1第三节 焊接接口的裂纹第三节 焊接接口的裂纹可采取以下措施：1）限制钢材及焊接材料中易偏析元素和有害杂质含量，尽量减少硫、磷等杂质含量及降低含碳量。
2）调节焊缝金属的化学成分，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，以提高其塑性，减少偏析程度，以及使偏析分散分布等来控制低熔点共晶物的有害影响3）选择合适的焊接参数，适当提高焊缝成形系数，采用多层多道焊法，避免中心线偏析，防止焊缝中心裂纹的产生4）采用碱性焊条和焊剂，提高抗裂性能5）尽可能地采用各种降低焊接应力的工艺措施，如焊前进行预热，合理地选择焊接顺序等6）收尾时逐渐断弧或采用引出板，以便填满弧坑，减少弧坑裂纹的产生二、冷裂纹二、冷裂纹 HG1焊接接头冷却到较低温度下（对于钢来说在Ms温度即马氏体转变温度以下）时产生的焊接裂纹，称为冷裂纹冷裂纹一般在焊接低合金高强度钢、含碳量较高的碳素钢等及易淬火钢中容易发生而焊接低碳钢时遇到的较少1冷裂纹的特点冷裂纹可发生在晶界上，也可能贯穿晶粒内部，裂纹表面发亮，没有明显的氧化色彩冷裂纹可以在焊接后立即出现，但也可以延迟一段时间后出现，冷裂纹又称延迟裂纹冷裂纹大多数产生在近缝区基本金属上或熔合区上，最常见的部位，如图3-9所示第三节 焊接接口的裂纹第三节 焊接接口的裂纹图图3-9 3-9 焊接接头冷裂纹分布示意图焊接接头冷裂纹分布示意图 HG12冷裂纹产生的原因 钢材的淬硬倾向，焊接接头的含氢量及其分布，焊接接头拘束应力的大小这些都是焊接高强度钢（包括中碳钢、低合金钢强度钢和中合金高强度钢）产生冷裂纹的三大要素。
钢材的淬硬倾向越大，焊件越厚，冷却速度越快，刚性拘束越大，扩散氢含量越高，产生冷裂的倾向性越大3防止冷裂纹的措施防止冷裂纹产生的原则是，尽可能地降低焊缝中扩散氢的含量，降低焊接应力和冷却速度具体措施如下：第三节 焊接接口的裂纹第三节 焊接接口的裂纹 HG11）严格控制氢的来源选用低氢型焊条，严格按规定焊条烘干后使用，清理干净焊件上的油、锈、水等污物2）降低焊接应力选择合理的焊接参数和热输入，控制焊接接头在800～500℃的冷却速度焊前预热，焊接过程中控制层面温度，焊后缓冷，从而降低冷却速度，减小热影响区硬度，减低总的应力水平，改善焊接接头的组织和性能3）选择合理的焊接顺序，减小焊接应力4）焊接时严格操作，注意不能产生弧坑、咬边、未焊透等缺陷，以减少应力集中点5）焊后进行热处理，消除焊接残余应力，改善焊接接头的组织和性能三、再热裂纹三、再热裂纹焊后，焊件在一定温度范围内再次加热（如焊后热处理或其他加热过程）而产生的裂纹，称为再热裂纹第三节 焊接接口的裂纹第三节 焊接接口的裂纹 HG11再热裂纹的特点再热裂纹产生在具有一定沉淀强化金属材料的焊接接头热影响区的过热粗晶组织中，并且这种金属材料在进行消除应力退火之前，其焊接接头中就已有较大的焊接残余应力和应力集中。
碳素钢和固熔强化的金属材料，一般都不会产生再热裂纹2再热裂纹产生的原因必须同时具备下列四个条件才有可能产生再热裂纹1）用铬、钼、钒、铁、铌元素等进行沉淀强化的珠光体耐热钢、低合金高强度钢等2）焊件较厚并有应力集中处3）有一定的温度范围，该温度范围随着钢种变化而异，如一般低合金高强度钢约在500～700℃4）一定的高温停留时间第三节 焊接接口的裂纹第三节 焊接接口的裂纹 HG13防止再热裂纹的措施尽可能地降低焊接残余应力，减少应力集中，在设计和工艺上应设法改善应力状态，如进行预热和后热，减少焊缝余高，保持平滑过渡，必要时将焊趾处打磨平滑，并防止各类焊接缺陷1）选用低强度焊条，适当降低焊缝金属的强度，提高其塑性2）控制热输入，如可能采用大热输入，可减小再热裂纹倾向四、层状撕裂四、层状撕裂1定义 在轧制的厚钢板角接接头、T形接头和十字接头中，由于多层焊角焊缝产生的过大Z向应力，在焊接热响区及附近的母材内引起沿轧制方向发展的具有阶梯状的裂纹，这种裂纹称为层状撕裂第三节 焊接接口的裂纹第三节 焊接接口的裂纹 HG1层状撕裂产生在200℃以下的低温区，可以看作是冷裂纹的一种形式，层状撕裂是在邻近热影响区或母材中略呈梯状的分离，如图3-10所示。
第三节 焊接接口的裂纹第三节 焊接接口的裂纹图图3-10 3-10 层状撕裂示意图层状撕裂示意图 HG12发生区域层状撕裂发生在焊接热影响区或靠近热影区的母材处3产生层状撕裂的三大要素：1）母材中，沿钢板轧制方向分布了非金属夹杂物2）焊接热影响区的应变时效和氢的吸收和扩散3）焊接接头拘束度大，残余应力大第三节 焊接接口的裂纹第三节 焊接接口的裂纹 层状撕裂是短距离（厚度方向）的高应力引起断裂的一种形式，它可以扩展很长的距离层状撕裂大致平行于钢板的表面，断裂可能从一个层状平面扩展至另一个层状平面 HG14预防措施：1）提高钢材的抗层状撕裂能力，如低硫和低氧均可改善钢材的抗层状撕裂性能2）合理设计接头和坡口形式，减小材料厚度方向的拘束度和内部残余应力3）从降低应力的角度选择焊接参数，例如，采用焊缝收缩量最小的焊接顺序，选用具有良好变形能力的焊接材料等第三节 焊接接口的裂纹第三节 焊接接口的裂纹 HG1第四节 焊缝气孔第四节 焊缝气孔一、焊接区气体的来源一、焊接区气体的来源在焊接过程中，熔池周围充满着各种气体，这些气体主要来自以下几个方面：1）焊条药皮或焊剂造气剂产生的气体。
2）周围的空气3）焊芯、焊丝和母材在冶炼时残留的气体4）母材表面未清除的铁锈，水分和油污等，在电弧作用下分解出的气体 HG1第四节 焊缝气孔第四节 焊缝气孔 这些气体都不断地与熔池金属发生作用，有些还进入到焊缝金属中去，其主要成分为一氧化碳、二氧化碳、氢气、水蒸气、氧气、氮气等，以及少量金属与熔渣的蒸汽这些气体中以氧、氮、氢对焊缝的质量影响最大如气孔的存在，首先会影响焊缝的致密性，其次将减少焊缝的有效面积，从而降低了焊缝的力学性能二、气孔产生的原因及分类1气孔产生的原因 HG1第四节 焊缝气孔第四节 焊缝气孔焊接时，高温的熔池内存在着各种气体，一部分是能溶解于液态金属中的氢气和氮气氢和氮在液、固态焊缝金属中的溶解度差别很大，高温液态金属中的溶解度大，固态焊缝中的溶解度小；另一部分是冶金反应产生的不溶于液态金属的一氧化碳等焊缝结晶时，由于溶解度突变，熔池中就有一部分超过固态溶解度的“多余的”氢、氮这些“多余的”氢、氮与不溶于熔池的一氧化碳就要从液态金属中析出形成气泡上浮，由于焊接熔池结晶速度快，气泡来不及逸出而残留在焊缝中形成的气孔 HG1第四节 焊缝气孔第四节 焊缝气孔2气孔的分类综上所述，焊缝中形成气孔的气体，主要是氢气和一氧化碳。
故气孔主要分为氢气孔和一氧化碳气孔两大类（1）氢气孔 焊接低碳钢和低合金钢时，氢气孔主要发生在焊缝的表面断面为螺钉状，从焊缝的表面上看呈喇叭口形，气孔的内壁光滑有时氢气孔也会出现在焊缝的内部，呈小圆球状焊接铝、镁等有色金属时，氢气孔主要发生在焊缝的内部2）氮气孔 氮气孔大多发生在焊缝表面，且成堆出现，呈蜂窝状一般发生氮气孔的机会较少，只有在熔池保护条件较差，较多的空气侵入熔池时才会发生 HG1（3）一氧化碳气孔 焊接熔池中产生一氧化碳的途径有两个：一是碳被空气中的氧直接氧化而成另一个是碳与熔池中FeO反应生成一氧化碳气孔主要发生在碳素钢的焊接中，这类气孔在多数情况下存在于焊缝的内部，气孔沿结晶方向分布，呈条虫状，表面光滑三、防止产生气孔的方法三、防止产生气孔的方法1）焊前将焊丝和焊接坡口及其两侧各20～30mm范围内的焊件表面清理干净2）焊条和焊剂按规定进行烘干，不得使用药皮开裂、剥落、变质、偏心或焊芯锈蚀的焊条，气体保护焊时，保护气体纯度应符合要求，并注意防风3）选择合适的焊接参数4）碱性焊条施焊时应采用短弧焊，并采用直流反接5）若发现焊条偏心要及时调整焊条角度或更换焊条。
第四节 焊缝气孔第四节 焊缝气孔 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定一、外观检验一、外观检验外观检验是一种常用的检验方法，以肉眼观察为主，必要时利用放大镜，量具及样板等对焊缝外观尺寸和焊缝表面质量进行全面检验其表面质量应符合如下要求：1）焊缝外形尺寸应符合设计图样和工艺文件规定，焊缝高度不低于母材，焊缝与母材应圆滑过渡2）焊缝及热影区表面不允许有裂纹、未熔合、夹渣、弧坑、气孔和深度大于0.5mm的咬边 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定二、破坏性检验二、破坏性检验破坏性检验是采用机械方法对焊缝或焊接接头试样做破坏性检验主要有焊接接头力学性能试验，金相检验和化学分析试验1焊接接头的力学性能试验（1）焊接接头的拉伸试验 该试验可以测定焊接接头的强度和塑性，同时还可以发现焊缝断口处的缺陷，并可验证所选用的焊接材料及焊接工艺正确与否拉伸试验法按GB/T 2651—1989《焊接接头拉伸试验方法》进行试样加工形状及尺寸要求按GB/T 2649—1989《焊接接头力学性能试验取样方法》取样，合格标准是焊接接头的拉伸强度不低于母材规定值的下限。
HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定（2）焊接接头的弯曲试验 弯曲试验用以检查焊接接头的塑性，并可以反映接头各区域的塑性差别，暴露焊接缺陷和考核熔合线的结合质量常用的弯曲试验方法有正弯（面弯）、背弯和侧弯三种正弯试验可检验焊缝的塑性、正面焊缝和母材交界处熔合区的结合情况背弯试验检验单面焊缝和管子对接，以及小直径容器的纵、环缝根部的焊接质量；侧弯试验能检验焊层与母材之间的结合强度，多层焊时的层间缺陷（如层间夹渣、裂纹和气孔等） HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定弯曲试验应按GB/T 2653—1989《焊接接头弯曲试验法》规定进行，试样中心线对准弯轴中心合格标准为试样弯曲到规定角度后，其拉伸面上有长度不大于1.5mm的横向（沿试样宽度方向）裂纹或缺陷长度不大于3mm的纵向（沿试样长度方向）裂纹或缺陷为合格3）焊接接头的冲击试验 冲击试验用以考核焊缝金属焊接接头的冲击和缺口敏感性，试样分为夏比U形缺口和夏比V形缺口试样两种形式，U形缺口试样由于缺口太钝，对缺口韧性反应不敏感，不能充分反映焊件上的裂纹等尖锐缺陷的破坏特征，因此，目前已普遍采用V形缺口试样。
HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定焊接接头冲击试验应按GB/T 2650—1989《焊接接头冲击试验方法》规定进行合格标准：三个冲击试样的冲击韧度平均值应不低于母材规定平均值的下限，且最多允许有几个试样的冲击韧度值低于规定值，但不能低于规定平均值的80%（4）焊接接头的硬度试验 硬度试验可以测定焊缝和热影响区的硬度，并可间接估算材料的强度，用以比较出焊接接头各区域的性能差别及热影响区的淬硬倾向2焊接接头的金相检验 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定焊接金相检验主要是观察、研究由于焊接热过程和冶金过程所造成的金相组织变化和微观缺陷，从而对焊接材料，工艺方法和焊接参数做出相应的评价金相试验分为宏观金相试验和微观金相试验两大类其中宏观断口分析是生产中普遍采用的一种方法，尤其适用于管状试件以及锅筒和集箱上管接头的角焊缝试验3化学分析试验化学分析试验包括对各种焊接材料及焊缝化学成分进行分析，测定熔敷金属中的气体含量和对焊缝及焊接接头进行腐蚀试验等 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定三、非破坏性检验1密封性检验和耐压检验密封性检验是检查有无漏水，漏气和渗油、漏油等现象的试验，称为密封性检验。
将水、油、气等充入容器内徐徐加压，以检查其泄露、耐压、破坏等的试验称为耐压试验，耐压检验常用方法为水压试验和气压试验对于各种贮罐、压力容器锅炉、管道等受压元件，按标准规则必须进行焊缝的密封性检验和受压元件强度试验，密封性检验通常采用沉水试验、气密性试验和煤油试验等方法受压元件的强度试验则可采用水压试验 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定（1）水压试验 这种方法用来检验焊缝的密封性和强度试验时，用水把容器灌满，并堵塞好容器上的一切孔，用水泵把容器内的水压提高，根据有关技术标准，提高到工作压力的1.25～1.5倍进行强度试验，在此压力保持一段时间，然后把压力降至容器工作压力，进行密封性试验，此时检验人员用质量为0.4～0.5kg左右的圆头小锤，在沿焊缝边缘15～20mm的范围内轻轻敲击，若发现焊缝上有水滴或细水纹出现，则表面焊缝不致密（2）气压试验 气压试验只能用很低的压力来检验焊缝的密封性，决不能用来检验受压元件的强度，这种试验由于升压迅速，有发生爆炸的可能性，是很不安全的，必须遵守相应的安全技术规程，避免发生事故。
HG1气压试验近年来多用于低压管道焊缝的密封性检验常用的气压检验有以下三种方法：1）充气检验在受压元件内部充以压缩空气，在受压元件受检部位涂上肥皂水，如果有气泡出现，说明该处受压元件焊缝的密封性不好，有泄露，应予以返修2）沉水试验将受压元件沉入水中，其内部充以压缩空气，观察水中有无气泡产生，如有气泡产生，说明受压元件的焊缝不密封，有泄露这种方法只适用于小型焊接容器的试验3）氨气检查此种方法准确、效率高，适于环境温度较低时焊缝密封性的检查，以及大型容器的检查，其方法是，在受压元件内部充入混有体积分数为1%氨气的压缩空气，将在质量分数为5%的硝酸汞溶液中浸泡过的纸条或绷带敷于焊缝相应部位，如出现黑色斑纹证明此处焊缝有泄露，需进行返修处理第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定 HG12煤油试验煤油试验用于检查非受压元件焊缝的密封性、其简单的试验过程如下：试验时，在焊缝的一面涂上煤油，由于煤油的表面张力小，能穿透极小孔的能力，当焊缝不密封有缝隙时，煤油会渗出来，在涂有石灰水或白垩糊的焊缝上留有油剂，可藉以判断缺陷的大小和位置在涂上煤油后即观察，最初出现油迹即为缺陷的位置及大小，一般观察时间为15～30min，在规定的时间内不出现油剂即认为焊缝合格。
这种方法对于焊缝的对接接头最合适，而对于搭接接头，除试验有一定困难外，因工作搭接处的煤油不易清理干净，修补时容易引起火灾，因此一般很少采用第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定3射线探伤采用X射线或γ射线照射焊接接头，检查内部缺陷的无损检测法称为射线探伤用射线探伤检验焊接内部的缺陷准确而又可靠，能非破坏性地显示出缺陷在焊缝内部的形状、位置和大小射线检验有X射线检验和γ射线检验两种其中，X射线检验应用的范围较广泛（1）X光底片上典型焊接缺陷的识别1）裂纹焊缝中裂纹的显露与射线方向有很大关系，当照射方向与裂纹的裂面重合时，在胶片上显露的最清楚，否则裂纹很难显露裂纹在X光胶片上的特征是一条黑线，带有曲折的条纹，影像的轮廓线较分明，两头尖、黑度浅，中部宽，黑度深 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定2）未焊透焊缝中的未焊透，在胶片中显露与坡口形式、接头形式等有关根据未焊透在焊缝中位置分为：根部未焊透，层间未焊透和坡口边缘未焊透。
根部未焊透在胶片中呈现出断续和连续的黑线条，宽度与坡口的间隙一致层间未焊透在胶片上呈不规则形状，有条状、块状分布在焊缝的任意位置坡口边缘未焊透，在胶片上呈黑色线条，黑度不均匀，通常断续分布3）夹渣夹渣在胶片上呈黑色点状或条状影像，轮廓分明，无一定规律4）未熔合未熔合一般出现在坡口边缘上，只有射线与坡口边缘平行时影像较黑，若重合时缺陷的影像模糊不清 HG15）气孔气孔在胶片上是圆形或椭圆形黑点，中心较黑，并均匀地向边缘变浅，气孔有单个型或密集型两种（2）射线探伤标准 焊缝质量分级，射线探伤应按GB/T 3323—1987的规定进行，根据缺陷性质和数量，焊缝质量分为四级：Ⅰ级焊缝内应无裂纹，未焊透，未熔合和条状夹渣Ⅱ级焊缝内应无裂纹，未熔合和未焊透Ⅲ级焊缝内应无裂纹，未熔合双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透，不加垫板的单面焊中的未焊透允许长度，按标准中条状夹渣分级的Ⅲ级评定Ⅳ级焊缝，缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级（3）圆形缺陷分级 长宽比小于或等于3的缺陷为圆形缺陷，如气孔、球状或块状夹渣等圆形缺陷的评定区大小见表3-2第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定评定圆形缺陷时，应将缺陷尺寸按表3-3换算成缺陷点数。
不计点数的缺陷尺寸见表3-4圆形缺陷的分级，见表3-54）条状夹渣的分级 条状夹渣见分级表3-64超声波探伤超声波探伤是利用超声波在不同介质界面上能发生反射来检验焊件内部质量的一种方法对焊件进行超声波探伤时，反映主要焊接缺陷的波形特征如下：（1）气孔 气孔的形状一般为球形状，反射面较小，在荧光屏上单纯出现一尖波，波形比较单纯，如图3-11a所示密集气孔则出现数个缺陷波 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定（2）裂纹 在荧光屏上往往出现锯齿较多的光，如图3-11b所示3）夹渣 在荧光屏上出现由一串高低不同的小波合成的光波，波的根部较宽，如图3-11c所示5磁粉探伤图图3-11 3-11 缺陷波的特征缺陷波的特征 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定磁粉探伤是利用在强磁场中，铁磁性材料在表层缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而进行的无损检测法磁粉探伤只能发现磁性材料表面及近表面缺陷，对于隐藏深处的缺陷不易发现磁粉探伤只对非磁性材料，如有色金属及不锈钢不宜采用。
6渗透探伤采用带有荧光染料（荧光法）或红色染料（着色法）的渗透剂的渗透作用，显示缺陷痕迹的无损检测法，称为渗透探伤渗透探伤只能检查材料表面的缺陷它不受材料磁性的限制，比磁粉探伤的应用更加广泛，但操作工序比较复杂 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定渗透探伤包括荧光探伤和着色探伤两种：（1）荧光探伤 荧光探伤时先将焊件涂上渗透性很强的荧光油液，停留5~10min，除去多余的荧光油液，然后在探伤的表面上撒上一层氧化镁粉末吹掉，在暗室中用紫外线照射焊件在紫外线的照射下，留在缺陷处的荧光物质发出荧光，以此来判断缺陷的位置和大小2）着色探伤 利用某些渗透性很强的有色油液，渗入工作表面缺陷中，涂上吸附性很强的显像剂，把渗入到缺陷中的有色油液吸出来，在显像剂上显示出彩色的缺陷图像，根据图像的情况，来判断缺陷的位置和大小 HG1四、金属焊接性评定四、金属焊接性评定1碳当量法第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定根据钢材的化学成分与焊接热影响区淬硬性的关系，把钢中合金元素（包括碳）的含量，按其作用折算成碳的相当含量（以碳的作用条数为1）作为粗略地评定钢材焊接性的一种参考指标，计算碳当量的经验公式很多，常用的是国际焊接学会（ⅡW）推荐的碳当量（%）公式：式中元素符号表示该元素在钢中的质量分数。
HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定碳当量 值越大，钢材的淬硬倾向越大，冷裂纹敏感性也越大，经验指出：当 =0.4%～0.6%时，钢材的淬硬倾向逐渐明显，需要采取适当的预热和控制热输入等措施，当 >0.6%时，钢材的淬硬倾向大，属于较难焊接的金属材料，需要采取较高的预热温度和严格的工艺措施由于计算碳当量时，没有考虑焊接残余应力、扩散氢含量、焊缝受到的拘束等，故只能粗略低估价金属材料的焊接性2直接试验法直接实验法是按规定要求来焊接工艺试板，以检测焊接接头对裂纹、气孔、夹渣等缺陷的敏感性，作为评定材料的焊接性，选择焊接方法和焊接参数的依据常用的直接试验法有斜Y形坡口焊接裂纹试验法（简称小铁研试验法）、搭接接头焊接裂纹试验法（简称CTS法）等多种 HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定本章小结 本章主要讲述焊接热过程的概念、焊接熔渣的作用、焊缝金属合金化的途径、焊缝气孔的形成过程、焊接接头无损检测的方法和应用，以及焊接接头破坏性检测的方法主要掌握的是氮、氢、氧的来源和对焊缝金属的影响，焊缝金属脱氧、脱硫的原理和方法，掌握焊接熔池的结晶过程和焊缝偏析的形式，热输入对焊接接头性能的影响，焊接裂纹和气孔的产生原因和防止措施，以及常用金属材料焊接性的评定方法。
复习思考题 1什么是焊接的热过程？ HG1第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定第五节 焊接接头的质量检验和金属焊接性的评定2焊缝中气体的来源有哪些？怎样防止？3熔渣的作用有哪些？4什么叫偏析？焊缝偏析有哪几种形式？5热输入对焊接接头有哪些影响？6焊接接头热裂纹和冷裂纹产生的原因有哪些？7焊接接头热裂纹和冷裂纹防止方法有哪些？8什么是碳当量法？9什么是直接试验法？10对焊件进行超声波探伤时反映主要焊接缺陷的波形特征有哪些?11射线探伤时焊缝质量分为哪几级？12非破坏性试验都包括哪些内容？ 。