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材料焊接性复习
第二章 焊接性及其试验评定 1.焊接性概念：
焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。
焊接性包括两个方面的含义：一是结合性能，即在给定的焊接工艺条件下对形成焊接缺陷的敏感性；二是使用性能，指一定的材料在规定的焊接工艺条件下所形成焊接接头适应使用性能的要求。
焊接性影响因素：1）材料因素：焊材、母材；2）工艺因素：焊接方法、焊接工艺；3）结构因素：结构形式、接头形式；4）使用因素：工况环境、负载等条件、要求。
2.焊接性分析方法：
焊接性试验方法：（1）直接试验法；（2）间接分析法——1）根据金属的特性——a)利用化学成分分析（Ceq）、b)利用CCT图或SHCCT图分析；2）根据工艺条件
3.碳当量法：
钢材的化学成分对焊接热影响区的淬硬及冷裂倾向有直接影响。碳是各元素中对冷裂敏感性影响最显著的，因而人们就将各种元素都按相当与若干含碳量折合叠加起来求得所谓碳当量（CE或Ceq），用来估计冷裂倾向的大小。 焊接性与碳当量的关系
不同条件下的预热要求（参见课本第23页表2-6）
4.焊接性试验：
（1）焊接性试验的内容：
1）焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力；
2）焊缝及热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力；
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3）焊接接头金属抵抗脆性转变能力； 4）焊接接头的使用能力。
（2）斜Y坡口对接裂纹试验（小铁研试验）
斜Y坡口对接裂纹试验主要用于评价打底焊缝及其热影响区冷裂纹倾向。试验焊缝只有一道，目的是鉴定第一层焊道根部裂纹敏感性。
试验焊缝两端都不得与拘束焊缝相连，应各相距2－3mm。熔敷焊缝试验以后，至少放置24小时，然后进行裂纹检验。
（3）插销试验：
插销试验是一种简便又省材料的试验方法,主要用于考核材料的氢致延迟裂纹敏感性。
当加载试棒时，插销可能在载荷持续时间内发生断裂，记下承载时间。在不预热条件下，载荷保持16h而试棒未断裂即可卸载。预热条件下，载荷保持至少24h才可卸载。可用金相或氧化等方法检测缺口根部是否存在断裂。
经多次改变载荷，可求出在试验条件下不出现断裂的临界应力σcr，根据临界应力σcr的大小可相对比较材料抵抗产生冷裂纹的能力。
（4）压板对接（FISCO）焊接裂纹试验法：
此法主要用于评定热裂纹敏感性，也可以做钢材与焊条匹配性的试验。 （5）可调拘束裂纹试验法
1）用途：评定热裂纹敏感性； 2）试验方法：
纵向可调拘束裂纹试验法 横向可调拘束裂纹试验法
试验原理：
改变模块的R即可改变应变量，而达到一定值时，就会在焊缝或热影响区发生热裂纹，随着增加，裂纹的数目及长度的总和也增加，从而获得一定的规律。
（6）拉伸拘束裂纹试验（TRC）
基本原理是模拟焊接接头承受的平均拘束应力，主要评定冷裂纹敏感性。 （7）刚性拘束裂纹试验（RRC） 基本原理是模拟焊接接头承受外部拘束，由于接头冷却时金属收缩所产生的应力而引起裂纹。可以用作评价冷裂纹敏感性的尺度。此试验比TRC试验的恒载拉伸更接近实际焊接情况。
（8）刚性固定对接裂纹试验（巴东试验） 此法主要用于测定焊缝的冷裂纹和热裂纹倾向，但也可以测定热影响区的冷裂纹倾向。
（9）窗形拘束裂纹试验
此法主要用于测定多层焊时焊缝横向冷裂纹及热裂纹的敏感性。焊后放置24小时再检查，一般以有无裂纹为准，也可以裂纹率为相对比较。
（10）Z向拉伸试验
此法用于测定层状撕裂敏感性。试棒拉伸破坏后，以Z向断面收缩率为层状
??撕裂敏感性的判据。 <5~8%时层状撕裂敏感性严重； >15~25%时，才能较好地抵
抗层状撕裂。
（11）Z向窗口试验
此法也是测试层状撕裂敏感性的试验方法。焊接顺序：先焊1、2两条拘束焊缝，再焊3、4两条试验焊缝。
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第三章 合金结构钢的焊接 5.合金结构钢的分类
凡是用做机械零件和各种工程结构的钢材都称为结构钢。合金结构钢可分两类：（1）强度用钢；（2）专用钢。
强度用钢主要应用在一些要求常规条件下能承受静载和动载的机械零件和工程结构，主要性能是力学性能。
专用钢主要应用在特殊条件下工作的机械零件和工程结构，除满足力学性能外，还要满足特殊性能要求。
6.热轧、正火钢的主要介绍
热轧钢：强化机理——固溶强化；屈服强度为294~343MPa；合金系C-Mn或Mn-Si系；主合金化元素：Mn、Mn-Si；辅合金化元素：V、Nb代替部分Mn；典型钢种：16Mn。
正火刚：强化机理——固溶强化＋沉淀强化或细晶强化；屈服强度为343~490MPa；合金系：C-Mn或Mn-Si ( V、Nb、Ti、Mo )系；主合金化元素：Mn、 Mn-Si；辅合金化元素：V、Nb、Ti、Mo (碳化物、氮化物元素)；热处理状态：正火，充分发挥碳化物形成元素的作用；典型钢种：15MnVN。
7.热轧、正火钢的焊接性分析
(1)焊缝中的热裂纹：
热轧、正火钢一般含碳量较低，而Mn含量较高，因此Mn/S比能达到要求，具有较好的抗热裂性能。焊接过程中的热裂纹倾向较小，正常情况下焊缝中不会出现热裂纹。但个别情况下也会在焊缝中出现热裂纹，这主要与热轧及正火钢中C、S、P等元素含量偏高或严重偏析有关。
（2）冷裂纹： 从材料本身看，淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。热轧钢的含碳量并不高，但含有少量的合金元素，其淬硬倾向比低碳钢要大些，但冷裂纹敏感性不大；正火钢由于含合金元素较多，淬硬倾向有所增加。强度级别及碳当量较低的正火钢冷裂纹倾向不大，但随着正火钢碳当量及板厚的增加，淬硬性及冷裂倾向随之增大。
（3）再热裂纹：
一般C-Mn和Mn-Si系的热轧钢由于不含碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感。正火钢中的18MnMoNb和14MnMoV有一定的再热裂纹倾向，这是因为Mn-Mo-Nb和Mn-Mo-V系低合金钢对再热裂纹的产生有一定的敏感性。
（4）层状撕裂：
一般板厚在16mm以下就不会产生层状撕裂，从钢材本身的来讲，主要取决于冶炼条件，钢中的片状硫化物等杂质。层状撕裂两个基本条件是厚板焊接，且在厚度方向上存在拉应力。
（5）热影响区的性能变化：
主要是过热区的脆化，及还有可能是热应变脆化问题。
1）过热区脆化：主要原因有:a）大线能量时奥氏体严重长大，得到魏氏体和粗大马氏体或混合组织、M-A组元；b）难溶质点的溶入。
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