常用母材型号、分类、化学成分、机械性能、焊接工艺特点

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1、1常用母材型号、分类、化学成分、机械性能、焊接工艺特点等1.碳钢的焊接碳钢又称为碳素钢，是钢材中产量最多、应用最广的材料。船舶、车辆、桥梁、电站、锅炉、压力容器、矿山设备、石化装置、工业厂房、民用建筑、农业机械、家用电器、工具、用具、炊具、甚至家具等，无不大量使用，其产量约占钢材总产量的80%左右，也是全部钢材中经受焊接加工量最大、覆盖面最广的钢种，全世界约有40%以上离不开焊接，可想而知，碳钢焊接在金属加工或钢材加工中，占有多么重要的地位。1.1概述2碳钢是以铁为基本成分、含有少量碳（w（C）≤1.3%）的铁碳合金。实际上，碳钢中除以碳作为主要合金元素外，还含有

2、少量有益元素Mn和Si，w（Mn）一般小于1%，个别碳钢达到1.2%；w（Si）都在0.5%以下。此外，碳钢中还有少量杂质元素S和P，每一钢种都限制其含量。对于某些重要碳钢来说，还需限制Cr、Ni、Cu、N等元素含量。31.2普通碳素结构钢GB700－88对普通碳素结构钢牌号表示如下：QXXX—X·X表示脱氧方法表示质量等级表示屈服强度数值/Mpa代表屈服强度的“屈”字41）Q——钢材屈服强度“屈”字汉语拼音首位字母2）3位连在一起的数字——屈服强度最低值，共有5种规格，Q195，Q215，Q235，Q255，Q2753）质量等级，分A、B、C、D4级，D级质量最

3、好，A级最差。4）脱氧方法，共分4种，其符号及代表的意义如下：F——沸腾钢“沸”字汉语拼音首位字母B——半镇静钢“半”字汉语拼音首位字母Z——镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母TZ——特殊镇静钢“特镇”字汉语拼音首位字母51.3碳钢的焊接性碳钢的焊接性主要取决于碳含量，随着碳含量的增加，焊接性逐渐变差。名称w（C）(%)典型硬度典型用途焊接性低碳钢≤0.1560HRB特殊板材和型材薄板、带材、焊丝优0.15～0.3090HRB结构钢型材、板材和棒材良6中碳钢0.30～0.6025HRC机器部件和工具中（通常需要预热和后热，推荐使用低氢焊接方法）高碳钢≥0.6040HR

4、C弹簧、模具、钢轨劣（必须用低氢焊接方法、预热和后热）7碳当量w（C）eqw（C）eq值增加，产生冷裂纹的敏感性增加，焊接性变差。通常，当w(C)ed值大于0.4时，冷裂纹的敏感性将增大。焊接性的好坏不只取决于C、Mn和Si的含量，还取决于焊接接头的冷却速度，它与上述3种元素共同影响着热影响区和焊缝组织，通过组织决定了焊接性的好坏。8冷却速度的影响焊接时，母材已由设计者确定，亦即w（C）eq值已经确定，若要改善焊接性，亦即改善组织，从而避免裂纹，则控制冷却速度也就成为至关重要的途径。冷却速度主要取决于以下3方面因素：钢材厚度和焊接几何形状焊接时母材的原始温度焊接热

5、输入的大小9钢材厚度增加，则散热加快，从而焊接接头冷却速度增加，冷裂纹倾向增大T形接头比平对接接头的散热方向增多，导致焊接接头冷却加快，容易产生裂纹。采用预热、层间温度和后热，或使用大热输入，都能降低焊接接头冷却速度，从而控制组织和硬度，减小冷裂纹的可能性。10引起冷裂纹的因素其它因素引起冷裂纹的因素也不止w（C）eq值、冷却速度或淬硬组织，氢和大拘束都会增加冷裂纹敏感性。例如，当碳钢碳当量超过0.15%时，氢致冷裂纹敏感性就会出现；即使碳当量等于或小于0.15%的钢材，也并不能完全避免这一可能，特别是焊接厚件时更加如此，如果使用低氢或超低氢焊接材料，并按规定的规

6、范烘焙，则可以大大减少氢致冷裂纹敏感性。还有，如果焊接时母材被刚性固定或结构刚性过大，或板材较厚，则都能造成大的拘束，使氢致冷裂纹敏感性增加。11碳钢中的杂质S、P、O、N对焊接接头的裂纹敏感性和力学性能都有重大影响。碳钢中正常的S、P量并不引起裂纹。如果钢中S、P过多，则可能在晶界上形成低熔点的S、P化合物，引起焊缝熔合线附近的液化裂纹，甚至焊缝热裂纹。此外，高w（S）还可能引起气孔。氧在碳钢中危害很大，会降低力学性能各项指标（强度、塑性和韧性），并提高时效敏感性。当氧化物和其它化合物数量过多时，还可能引起层状撕裂，这在厚板焊接时更应注意。12低碳钢的焊接低碳钢

7、w（C）、w（Mn）、w（Si）又少，所以，通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织或淬火组织。这种钢材的塑性和冲击韧性优良，焊接的接头塑性和冲击韧性也好，焊接时，一般不需要预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，可以说，整个焊接过程中不需要特殊的工艺措施，其焊接性优良13中碳钢的焊接中碳钢w（C）＝0.30%～0.60%。当w（C）接近0.30%而w（Mn）不高时，焊接性能良好。随着w（C）的增加，焊接性逐渐变差。如果w（C）为0.5%左右而仍按焊接低碳钢常用的工艺施焊时，则热影响区可能产生硬脆的马氏体组织，易于开裂。当焊接材料和焊接过程控制不好时

8、，甚至焊缝