国际焊接工程师材料复习

•材料及材料焊接行为在基础课程和主课程中都涉及到，此部分需要掌握金属材料的基本知识和焊接冶金基本知识，更需要掌握常用的金属材料性能及其焊接性。•基本知识内容包括：铁碳相图及相关知识、焊接裂纹及焊接性、材料及接头热处理、金属材料特性及其试验方法。IIWAuthorisedTrainingBody•具体金属材料要从以下几个方面了解这种材料：标准、标记方法、典型钢种、化学成分、机械性能、材料特性、焊接性、焊接材料的选择、焊接工艺要点。•本部分涉及到的标准有：材料的分类和标记体系、每种材料的标准和标记方法、焊接填充材料的标准和标记。IIWAuthorisedTrainingBody材料基础知识•金属结构、铁碳合金、铁碳相图•金属材料中常见的晶格形式•纯铁的结晶过程•置换固溶体、间隙固溶体、金属化合物•共晶相图、包晶相图•铁碳合金相图中各特征点的意义•铁素体、奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体、莱氏体、渗碳体，魏氏组织•共析钢、亚共析钢、过共析钢、共晶白口铁、亚共晶白口铁、过共晶白口铁•钢的冷却转变，TTT曲线，CCT曲线IIWAuthorisedTrainingBody•焊接冶金•焊接接头构成和各区的特点•焊接裂纹的种类和形成机理•焊接接头断裂形式和裂纹试验•热处理•热处理种类、作用•正火、淬火、回火、调质、消除应力退火、时效强化、固溶处理•金属材料性能，试验方法，材料特征值•强度、塑性、韧性、硬度、导热性、热膨胀性、耐腐蚀性IIWAuthorisedTrainingBodyIIWAuthorisedTrainingBodyIIWAuthorisedTrainingBodyIIWAuthorisedTrainingBody裂纹形成机理肉眼或≤6:1的放大镜能够识别借助V＞6:1的显微镜的识别焊接接头中的缺陷裂纹裂纹尺寸宏观裂纹微观裂纹冷裂纹裂纹形成晶间裂纹穿晶裂纹裂纹形成的原因/条件热裂纹凝固裂纹液化裂纹层状撕裂淬硬裂纹氢致裂纹时效裂纹析出裂纹脆化裂纹收缩裂纹缺口裂纹再热裂纹（两种形成均可能）IIWAuthorisedTrainingBody裂纹分布1焊缝中纵向裂纹（多为结晶裂纹）2焊缝中横向裂纹（多为延迟裂纹）3熔合区横向裂纹（多为延迟裂纹）4焊缝根部裂纹（延迟、热应力裂纹）5HAZ根部裂纹（延迟裂纹）6焊趾纵向裂纹（延迟裂纹）7焊趾纵向裂纹（液化、再热裂纹）8焊道下裂纹（延迟、液化、再热裂纹）9层状撕裂10弧坑裂纹（纵向、横向、星形）IIWAuthorisedTrainingBody裂纹分类•凝固裂纹（结晶裂纹）•液化裂纹——热裂纹•再热裂纹•延迟裂纹——冷裂纹IIWAuthorisedTrainingBody钢的工业生产•高炉炼铁过程•还原过程，焦碳既作为燃料又作为还原剂，成品为生铁。•炼钢过程•基本氧化过程，由生铁炼成钢要求去除不期望存在的铁的伴生杂质，如碳、硅、锰、磷和硫。•精炼方法：酸性转炉炼钢法、平炉炼钢法、电炉炼钢法IIWAuthorisedTrainingBody•钢的浇注•浇注的钢水中仍含有大量氧的成份。应进行脱氧，这一过程为还原。•沸腾钢•镇静钢（在钢水中添加约0.15%的硅和少量的锰和铝）•特别镇静钢（在钢水中添加约0.2%的硅，约0.02%的铝和少量的锰）IIWAuthorisedTrainingBody•合金元素对钢性能的影响性能CSiMnPSCrNiMoCuAl抗拉强度++++(－)+++++硬度+++++++++屈服极限+++++++++延伸率－＜2%(－)(－)－－(－)－(－)－冲击韧性－－+－－(－)+－(－)冷变形性－－(－)－－(+)－(－)深冲性－－－(－)－(－)－(+)－(－)锻造－－+－(－)(－)－(－)压力焊能力－－(+)－－－(+)(－)－熔化焊能力－－+－－－－+(－)热脆性－－++++淬硬性++++++(+)+热强性+至400++－+(+)同C+临界冷却速度－－－－－(－)耐腐蚀性+(+)－++(+)同C(+)+抗高温氧化性+++(+)+冷作硬化性++++(+)疲劳性能(+)间接(+)同C(+)同C(+)同C(+)同CIIWAuthorisedTrainingBody•硫硫在铁中几乎不溶解，它与铁形成化合物硫化铁。由于硫化铁的熔点较低（1200℃），它一般沉淀在晶界上，硫化铁在800～900℃时变脆。此时，钢很容易在晶界处破坏（红脆性）。当温度超过1200℃时，晶界上的硫化铁熔化，钢以热脆形式发生破坏。在偏析区特别容易出现热裂倾向。•磷磷使钢变脆。由于磷—铁化合物的熔点较低，因此易产生热裂纹。•氮温度大约超过600℃时，氮可溶解在铁素体中，但在室温时，氮就会析出，它阻碍钢的可变形性（时效）。在特殊镇静钢中，至少0.02%的铝含量与氮相结合，因此在特殊镇静钢中避免了时效现象。IIWAuthorisedTrainingBody钢的分类，EN10020标准•按合金元素的含量分类•碳钢（非合金钢）•低合金钢∑合金元素含量5%例如13CrMo4-5•高合金钢∑合金元素含量≥5%例如X6CrNi16-13•按使用要求分类•普通钢•优质钢•特殊优质钢IIWAuthorisedTrainingBody钢的标记体系，EN10027EN10027-2材料的数字标记×××××××①②③④⑤①－材料分组：0=纯铁1=钢2=重金属如Cu、Ni3=轻金属如Al②－分类组别见表2③－不同品种的数字编号④⑤－钢种的数量有要求时的标记数字IIWAuthorisedTrainingBody例：1．0116按EN10025-2对S235J2钢的数字编号01=一般结构钢Rm500N/mm2材料类别号：1=钢材分类号IIWAuthorisedTrainingBody非合金钢合金钢普通钢优质钢特殊优质钢优质钢特殊优质钢工具钢其它各类特殊钢耐化学腐蚀钢结构、机械制造和钢筋用钢0090普通钢10特殊物理性能的钢20Cr3040不锈钢Ni2.5%不含Mo,Nb,Ti50Mn,Si,Cu60Cr-Ni含含≥2.03%Cr70CrCr-B80Cr-Si-MoCr-Si-Mn-MoCr-Si-Mo-VCr-Si-Mn-Mo-V0191一般钢结构用钢Rm500N/㎜²11结构制造和钢筋用含C0.5%21Cr-SiCr-MnCr-Mn-Si3141不锈钢Ni2.5%含Mo,Nb,Ti51Mn-SiMn-Cr6171Cr-SiCr-MnCr-Mn-BCr-si-Mn81Cr-Si-VCr-Mn-VCr-Si-Mn-V92RM500N/㎜²12机械制造用钢含C0.5%22Cr-VCr-V-SiCr-V-MnCr-V-Mn-Si32高速工具钢含Co4252Mn-CuMn-VSi-VMn-SiV62Ni-SiNi-MnNi-Cu72Ni-Mo含0.35%MoCr-Mo-B82Cr-Mo-WCr-M0-W-VIIWAuthorisedTrainingBody•按EN10027-1和ECISSIC10标准：材料符号标记主要符号（EN10027-1）（钢种）附加符号（ECISSIC10）对于钢对于钢的制造IIWAuthorisedTrainingBody*主要符号标记①G－铸钢如GS-35，GG-灰口铸铁②根据钢的使用及其机械性能和物理性能的主要符号：S－普通结构用钢P－压力容器用钢L－管道用钢E－机器制造用钢B－钢筋用钢Y－应力钢R－钢轨用钢H－高强度拉伸性能的冷轨钢板例如：EN10025-2S235J2IIWAuthorisedTrainingBody按化学成分含量标记:i）碳素钢和锰1%的碳锰钢（不含易切削钢），标记为：CXX。例如：C25，C45ii）锰1%的碳锰非合金钢、非合金钢的易切削钢、合金元素5%的合金钢（不含高速钢），用数字+化学元素符号+数字来标记。例如：13CrMo4-513-C=0.13%Cr-Cr=1%Mo-Mo=0.5%钢的合金系数元素4Co,Cr,Mn,Ni,Si,W10Al,B,Be,Cu,Mo,No,Pb,Ta,Ti,V,Zr100C,Ce,N,P,SIIWAuthorisedTrainingBodyiii）合金元素总含量≥5%的合金钢用X+数字+化学元素+数字来标记，例如：X5CrNi18-10X-高合金钢Cr-Cr=18%Ni-Ni=10%IIWAuthorisedTrainingBody•附加符号符号具有特殊要求标记+C粗晶粒钢+F细晶粒钢+H具有特别淬硬性钢+Z15厚度方向上最小断面收缩率为15%+Z25厚度方向上最小断面收缩率为25%+Z35厚度方向上最小断面收缩率为35%IIWAuthorisedTrainingBody符号表面涂层标记+A热渗铝+AK表面轧制铝涂层+ASAl－Si合金涂层+AZAl－Zn合金涂层(50%Al)+CE镀铬表层+CV镀铜表层+IC无机涂层+OC有机涂层+S热渗锡+SE镀锡表层+T热浸镀铅锌合金+TE电镀/铅锌合金涂层+Z镀锌+ZA镀锌铝+ZE电镀锌+ZF扩散锌涂层+ZN锌镍涂层IIWAuthorisedTrainingBody符号热处理状态标记+A软化处理+AC渗碳处理+C冷作硬化+Cnnn冷作硬化后的最低抗拉强度+CR冷轧+HC热/冷成型+LC稍微冷拔和轻微冷轧（表面）+Q淬火+S急冷处理+ST固溶退火+U无处理IIWAuthorisedTrainingBody按欧洲标准材料标记示例•机械性能一致的钢的标记、按欧洲EN标准非合金结构钢对S、E、P、L、B钢的标记IIWAuthorisedTrainingBody按EN10027标准主要符号按钢铁IC10附加符号字母性能对于钢对于钢的制造1组³)2组G=铸钢(如必要)S=结构用钢nnn=最小产品厚度的最小屈服强度N/mm²冲击功(焦耳)试验温度C=具有特别的冷变形能力D=液浸镀层E=瓷漆F=锻压H=空心型材L=用于低温M=热机械轧制N=正火或正火轧制O=海上用P=钢板桩Q=调质S=钢结构用钢T=管材W=热强钢an=用于规定的附加元素如Cu的符号,如需要带一个一位的数字,它乘以10为规定的含量27J40J60J℃JRKRLR+20JOKOLO0J2L2－20J3K3L3－30J4K4L4－40J5K5L5－50J6K6L6－60M－热机械轧制N－正火或正火轧制Q－调质G－其它特性，如有必要用1或2个数字GXnnnan..+an+an…1)IIWAuthorisedTrainingBody碳钢碳锰钢——应用广泛应用于民用建筑、地下工程、桥梁工程、水利工程、车辆制造和机器制造。——标准欧洲标准EN10025-2，此标准说明了八种钢材组别S185、S235、S275、S355、S450、E295、E335和E360。其在机械性能上有所不同。钢材组别为S235和S275的等级型号是JR、J0和J2。钢材组别为S355的等级型号是JR、J0、J2和K2。钢材组别为S450的等级型号是J0。IIWAuthorisedTrainingBody——标记－标准号（EN10025-2）；－标记S（结构钢）或者E（机器制造用钢）－厚度≤16mm的最低屈服强度的标识，用MPa表示－如果适用，关于冲击功数值的等级标记；－如果适用，表示特殊要求的附加标记C－标明“＋N或者＋AR”IIWAuthorisedTrainingBody•示例：一种适于冷弯边（C）的结构钢（S）,其在室温条件下的最低屈服强度为355Mpa1)，在0℃（J0）条件下的最低冲击功数值为27J，供货状态为正火轧制（或者轧制状态）•钢材EN10025-2S355J0C＋N（或者＋AR