过程装备制造与检测-4焊接 (1).ppt

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1、第二篇过程装备制造工艺三常用钢材的焊接1金属材料的焊接性金属材料的焊接性是指材料在一定的焊接工艺条件下(包括焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式等)，能否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。因此，材料的焊接性可分为工艺焊接性和使用焊接性。第二篇过程装备制造工艺工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，能否获得组织、性能均匀一致，无缺陷的焊接接头的能力。即复杂的焊缝冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度，以及焊接热源对热影响区组织性能及产生缺陷的影响程度。压力容器要求评定工艺缺陷的内容主要是抗裂性试验，对于有色金属还包括抗气孔试验。使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足

2、技术条件所规定的各种使用性能的程度。包括常规的力学性能及特定条件下的性能，如抗脆性断裂性能，蠕变、疲劳性能，持久强度，耐腐蚀性能等。使用条件下的性能较为复杂、严格。第二篇过程装备制造工艺(2)工艺焊接性的试验方法碳当量法影响焊接性的因素很多，碳当量法就是把钢材化学成分中的碳和其他金元素的含量多少对焊后淬硬、冷裂及脆化等的影响折合成碳的相当含量，并据此含量的多少来判断材料的工艺焊接性和裂纹的敏感性。①国际焊接协会(IIW)式中,化学成分中的元素含量均取上限,表示在钢中的质量分数。适用于中、高强度的非调质低合金高强钢（σb=500~900MPa);也适用于含碳量偏高的钢种（C≥0.18％);（低碳

3、钢C≤0.25%)CE值越大，被焊材料的淬硬倾向越大，热影响区就容易产生冷裂纹，工艺焊接性越不好。根据经验：CE＜0.4％时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。一般焊接工艺条件下，焊件不会产生裂纹。但厚大工件或在低温下焊接时，应考虑预热。★CE＝0.4％～0.6％时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，焊接性能相对较差。焊前工件需要适当预热，焊后要缓冷。要采取一定的工艺措施才能防止裂纹。CE＞0.6％时，钢材塑性较低，淬硬倾向明显，焊接性不好，焊前必须预热到较高的温度，焊接时要采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理。注意，当量法估算是粗略的，因为钢材的焊接性还受结构刚度、

4、焊后应力条件、环境温度等因数影响，实际工作中根据实际情况进行抗裂试验及焊接接头使用焊接性的试验。第二篇过程装备制造工艺②CEN碳当量公式：目前应用范围较广的碳当量公式式中A（C）－碳的适用系数；该公式适用于评价0.034%~0.245%的碳钢，同时反映了碳当量与钢材冷裂纹倾向性之间的关系。当C%＞0.17％时与CE接近；当C%＜0.17％时与Pcm接近。目前应用范围较广的碳当量公式，对于确定防止冷裂的预热温度比其他碳当量公式更为可靠。③化学成分的冷裂敏感指数Pcm，日本人伊藤等通过对200多个钢种的大量试验提出的：第二篇过程装备制造工艺(3)使用焊接性的试验方法a.常规力学性能法主要是测定焊接

5、接头（包括母材焊缝金属和热影响区）在不同载荷下的强度、塑性和韧性。由于焊接接头的金相组织和化学成分的不均匀性，从而导致了接头存在力学性能的不均匀性，因此有以下试验项目：第二篇过程装备制造工艺①焊接接头的拉伸试验一般采用横向试样。如果焊缝金属强度超过母材金属强度，大部分的塑性变形将在母材金属内产生，从而造成在焊缝区域以外的颈缩和破坏，说明焊缝金属强度超过母材，但不能说明焊缝的塑性。当焊缝金属强度远远低于母材时，塑性应变集中在焊缝内发生。所以横向焊接接头拉伸试验可以作为接头抗拉强度的尺度，但不能评价接头的屈服点与伸长率。第二篇过程装备制造工艺②焊接接头的冲击试验有带V形缺口或U形缺口两种试样。V形

6、试样缺口较尖锐，它对材料脆性转变反应灵敏，断口分析比较清晰，目前国际上应用比较广泛。U形缺口的冲击试样，对于材料脆性转变反应不灵敏，目前正逐步被淘汰。击试验冲断试样时，试样经历弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。③焊接接头的弯曲试验主要用来评定焊接接头的塑性和致密性。接头弯曲试样可以与焊缝轴线平行或垂直，并有横弯、侧弯、纵弯三种弯曲方法。第二篇过程装备制造工艺④焊接接头应变时效敏感性试验焊接构件在制造与服役过程中，某些工序或工况条件使接头承受不同程度的塑性变形，例如焊后冷作成形、矫正等。随着时间的延长，有的焊接接头的冲击韧性有下降的趋势，甚至发生脆化，这种现象称为冷作时效脆化。⑤焊接接头及堆焊金

7、属硬度试验法焊接接头及堆焊金属的强度、塑性、韧性、耐磨性以至抗裂性均与硬度相关。第二篇过程装备制造工艺2碳钢的焊接（1）碳钢的分类①按含碳量分类：低碳钢C≤0.25％;中碳钢0.25％≤C≤0.60%;高碳钢C＞0.60%;②按钢材脱氧程度的不同分类：沸腾钢（F）；半镇静钢（b）；镇静钢（Z）；特殊镇静钢（TZ）第二篇过程装备制造工艺③按用途分类：结构钢，用来制造各种金属构件和机器零件；工具钢，用