1 金属焊接性

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1、1金属焊接性焊接加工会发生一系列物理、化学变化，会导致材料的性能发生改变，甚至出现裂纹、气孔，破坏材料的连续性。因此，从金属材料的基本性能本身不能较好地判断焊接时可能出现的问题，以及焊后可能达到的接头性能水平，这就要求从焊接的角度来研究金属适应焊接加工特有的性能。1.1金属焊接性概念1.1.1金属焊接性金属焊接性：金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具有一定使用性能的焊接接头的特性。包含两方面内容：①金属在焊接加工中是否容易形成缺陷（结合性能）；②形成的接头在一定使用条件下可靠运行的能力（使用性能）。工艺过程简单，接头

2、质量高性能好即焊接性好，反之焊接性差。影响焊接性的因素母材、焊接材料、工艺条件等是制约焊缝和热影响区性能和缺陷产生主要因素；应力集中、刚度大小、多轴应力等结构因素影响接头性能和缺陷敏感性；接头使用要求也会影响焊接性评价。1.1.2分析焊接性的方法采用焊接性试验对金属焊接性直接测试（缺陷敏感性和接头使用性能）；分析金属的化学成分、与各种气体的亲合力、物理特性、相图特点、CCT（SHCCT）图、热处理状态、焊接工艺条件及措施、保护方法等均可在某种程度上评价焊接性。从金属的特性分析焊接性利用化学成分分析碳当量法：将各种元素的

3、影响（冷裂纹敏感性）按相当于若干碳量折合并叠加起来评估其综合影响的方法。适用于非调质低合金高强钢，可不预热；可不预热。日本JIS和WES采用适用于低合金调质钢，其成分范围：δ<25mm，手弧焊E=17kJ/cm，预热范围C≤0.20Si≤0.55Mn≤1.50Cu≤0.50Ni≤2.50Cr≤1.25Mo≤0.70V≤0.10B≤0.006σb=500MPaCeq=0.46可不预热σb=600MPaCeq=0.52预热75℃σb=700MPaCeq=0.52预热100℃σb=800MPaCeq=0.62预热100℃Ce

4、q↑，冷裂倾向↑，其估计是比较粗略的，因为包括元素有限；不同系统中元素作用大小可能不尽相同；元素间的相互作用公式没有反应。焊接冷裂敏感指数适用条件利用敏感指数可确定预热温度C=0.07～0.22Si≤0.60Cu≤0.50Ni≤1.20Cr≤1.20Mn=0.4～1.40Mo≤0.70V≤0.12Nb≤0.04Ti≤0.05B≤0.005δ=19～50H=1～5ml利用物理性能分析金属的熔点、导热系数、膨胀系数、密度、热熔等对热循环、熔化、结晶、相变过程产生影响，影响焊接性。利用化学活性分析利用相图分析分析合金结晶过程

5、和形态利用CCT（SHCCT）图分析对于各类低合金钢，可利用各自的连续冷却曲线（CCT图）和模拟焊接热影响区连续冷却曲线（SHCCT图）分析焊接性。从工艺条件分析焊接性热源特点各种方法所采用热源在功率、能量密度、最高加热温度差别很大，影响焊接质量，使金属在不同工艺条件下焊接显出不同的焊接性。保护方法不同的保护方法适用不同的金属和合金，保护方法选择是否恰当，会影响金属焊接性效果。热循环控制正确选择焊接规范、预热、缓冷、层间温度等工艺措施调节热循环，可改善金属焊接性。其他工艺因素①彻底清理坡口及其附近；②严格按规定处理焊接

6、材料；③合理安排焊接顺序；④正确制定焊接规范。1.2焊接性的试验1.2.1焊接性试验的内容针对材料不同性能特点和使用要求，试验内容可分为以下几种：焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力焊缝及热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力焊接接头抗脆性转变能力焊接接头的使用性能1.2.2选择或制定焊接性试验方法的原则焊接性试验的条件要尽量与实际焊接时的条件相一致包括母材、焊接材料、接头形式、环境温度、接头受力状态、焊接工艺参数等及使用条件。焊接性试验的结果要稳定可靠，具有较好的再现性试验方法的经济性1.3常用焊接性试验方法1.3.1斜Y形坡口焊

7、接裂纹试验（Y-slitTypeCrackingTest)主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。试验焊缝在各种温度下施焊，焊后静置24小时再检测和解剖，计算表面裂纹率，根部裂纹率和断面裂纹率。表面裂纹率根部裂纹率断面裂纹率（在试样焊缝上切下4-6试片，检查5个断面上裂纹深度。）这种接头形式对于低合金钢刚度较大，一般认为：无根部裂纹，用于生产是安全的。1.3.2插销试验（Implanttest）一种定量测试钢材焊接热影响区冷裂纹敏感性的方法1.3.3可调节拘束裂纹试验法（VarestraintTes

8、t）主要用于评定热裂纹敏感性，原理是在焊缝凝固后期施加一定应变，当外加应变值在一定温度下超过焊缝或热影响区金属的塑性变形能力时，就出现热裂纹，从而比较焊接热裂纹敏感性。试验如图所示慢速变形（变形速度为每秒0.3%～7.0%）采用支点弯曲方式，应变量由压头下降弧形距离S控制快速变形应变量可更换弧形模块的曲率半径控制，