材料焊接性

一、名词解释1.金属焊接性: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。2.Ceq（碳当量）：把钢中合金元素的含量按相当于若干碳含量折算并叠加起来，作为粗略评定钢材冷裂纹倾向的参数指标。3.焊接线能量：单位长度焊缝上吸收热源的能量4.熔合比：焊缝是由局部熔化的母材和填充金属组成，局部熔化的母材所占总体的质量比为熔合比5.t8/5：在HAZ区中，温度从800到500℃的冷却时间6.t8/3：在HAZ区中，温度从800到300℃的冷却时间7.t100：在HAZ区中，温度从峰值温度到100℃的冷却时间8.微合金化：加入微量的合金元素形成碳化物或氮化物，析出微小的这些化合物产生明显的沉淀强化作用，在固溶强化的基础上屈服强度提高50~100MPa,并保持了韧性，故称为微合金化。9.焊缝成形系数：熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）与焊缝计算厚度（H）的比值（FAI=B/H）10.回火脆性:铬钼耐热钢及其焊接接头在350~500℃温度区间长期运行过程中发生脆变的现象称为回火脆性11.点腐蚀：是指在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微，而分散发生的局部腐蚀12.凝固模式：首先是指以何种初生相（γ或δ）开始结晶进行凝固过程，其次是指以何种相完成凝固过程。13.稳定化处理：将含有Ti和Nb的不锈钢，先经过固溶处理，再经850~950℃，保温1~4小时后，空冷的一种处理方式，其目的是使——的碳化物溶解，使碳化物保留，从而达到防止晶间腐蚀的目的14.铬当量：为把每一铁素体元素，按其铁素体化的强烈程度折合成相当若干铬元素后的总和15.应力腐蚀：是指不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现的低于强度极限的脆性开裂现象16.镍当量：为把每一奥氏体元素折合成相当若干镍元素后的总和17.均匀腐蚀：是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象18.晶间腐蚀：在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象19.敏化处理：指经过固溶处理的奥氏体不锈钢，在500~850℃加热，将铬从固溶体中以碳化铬的形式析出，由于碳比铬扩散快，铬来不及从晶内补充到晶界，造成奥氏体不锈钢的晶界“贫铬”现象，产生晶界腐蚀敏感性20.热强性：是指在高温下长时间工作时对断裂的抗力（持久强度），或在高温下长时间工作抗塑性变形的能力（蠕变抗力）21.耐热性能：是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时又有足够的强度即热强性22.475℃脆化：在430~480℃之间长期加热并缓冷，就可导致在常温时或负温时出现强度升高而韧性下降的现象，称之为475℃脆性二、选择题1.焊接性试验（冷裂、热裂）冷：斜Y形坡口对接裂纹试验、刚性拘束裂纹试验、刚性固定对接裂纹试验、窗形拘束裂纹试验、搭接接头焊接裂纹试验、插销试验热：压板对接焊接裂纹试验、可调拘束裂纹试验、可变刚性裂纹试验2.奥氏体钢化学元素作用(P121)3.合金钢焊接性比较(资料)4.合金钢焊接性的组织(P43)5.不锈钢的析出脆化(P136)6.铝焊接气孔(氢气孔)7.铜焊接气孔(扩散气孔：氢气孔合金反应气孔：水蒸气CO2)8.强化方式(热轧及正火P50)9.微合金化(P47)10.铸铁、石墨存在形貌(P198)三、简答题1.16Mn与15MnTi的强化机制有何不同？二者焊接性有何差异？16Mn的焊接工艺是否完全适用于15MnTi的焊接？为什么？热轧钢：固溶强化，可以加入V，Nb，Ti以达到细化晶粒的作用，主要元素有C，Mn，Si，E可以大一些，在较大范围内韧性都较好。正火钢：固溶强化基础上进行沉淀强化和细化晶粒，主要元素有C，Mn，V，W，Nb，E较小，冷裂纹倾向大，故要预热，同时采用小E和预热预防脆化。热裂纹：含C量低，含Mn量高，Mn/S比达到要求，正常情况下焊缝不会产生焊接热裂纹。冷裂纹：由于合金元素的加入使得淬硬倾向比低碳钢要大些，冷速较高时热轧钢的冷裂纹敏感性高于低碳钢。再热裂纹：热轧及正火钢中18MnMo钢对再热裂纹比较敏感，其他不敏感，可通过提高预热温度或焊后及时后热来防止。层状撕裂：与板厚及硫化物夹杂的分布有关。制定焊接工艺：热轧钢E选择范围大，正火钢范围小，E太小容易出现冷裂，太大脆化2.低碳调质钢和中碳钢都属于调质钢，它们的焊接热影响区脆化机制是否都相同？为什么低碳调质钢焊后一般不希望后热处理？为什么中碳调质钢焊后需要进行后热处理？脆化机制：低碳调制钢脆化的主要原因是出了奥氏体晶粒粗化外，更主要的是由于上贝氏体和M-A组元的形成。中碳调制钢脆化的主要原因是热影响区产生大量的脆硬马氏体，尤其是高碳粗大的马氏体。低碳调制钢的特点是马氏体中碳含量很低，所以它开始转变的温度Ms点较高，所以在马氏体形成后能从工艺上提供一个自回火处理的条件，即保证马氏体转变时的冷却速度较慢，得到强度和韧性都较高的回火马氏体和回火贝氏体，焊接冷裂纹也可以避免，低碳调制钢焊接结构一般是在焊态下使用，正常情况下不进行焊后热处理。中碳调制钢除了淬硬倾向大外，还由于Ms点较低，在低温下形成马氏体难以产生自回火效应，不能形成强度和韧性较高的回火马氏体和回火贝氏体，由于马氏体中碳含量较高，有很大的过饱和度，点阵畸变更严重，因而硬度和脆性更大，冷裂纹敏感性也更突出，为了保证焊接质量，一般焊后进行后热处理。3.奥氏体钢焊接时为何需采用“超合金化”焊接材料？因为奥氏体钢容易发生点蚀和晶间腐蚀，而焊材的超合金化是防止这两种腐蚀的重要措施，奥氏体不锈钢由于Cr的存在使钝化层局部破坏，或由于耐点蚀成分Cr和Mo的偏析，会形成点蚀，并常成为应力腐蚀的热源，在其中加入Cr，Mo，Ni等合金元素，Cr可以稳定氧化膜，阻止Cr入侵活性点，Mo，Ni可以减少Cr，Mo的负偏析，从而防止点蚀。另外奥氏体不锈钢由于晶间贫Cr而出现晶间腐蚀，通过适当提高铁素体元素，同时降低奥氏体元素，获得含有一定δ相的双相不锈钢，δ相弥散分布，且Cr在δ相均匀化，而不致形成贫Cr层。4.18—8不锈钢焊接接头区域哪些部位可能产生晶间腐蚀？为什么？18-8钢焊接接头在HAZ敏化区，焊缝区，熔合区三个部位可以出现晶间腐蚀。根据贫铬理论，为了防止焊缝出现晶间腐蚀：一是通过焊接材料，使焊缝金属成为超低碳情况或者含有足够的稳定化元素Nb二是调整焊缝成分以获得一定数量的铁素体相。5.25—20钢为何比18—8不锈钢容易产生热裂纹？决定热烈倾向的关键是决定凝固模式的Cr/Ni值，18-8系列奥氏体钢，因Cr/Ni在1.5~2.0之间，凝固模式是FA，一般不会轻易发生热烈，而25-20系列奥氏体钢因Cr/Ni1.5,凝固模式为AF其具有明显的热裂敏感性。6.简述铝合金焊缝产生气孔的原因。氢是铝及其铝合金熔焊时产生气孔的主要原因，氢的来源数弧柱气氛中的水分，还接材料以及母材所吸附的水分。1.弧柱空间存在着一定量的水分，由于弧柱气氛中的水分分解而来的氢。溶入过热的熔融金属中，凝固时，熔融金属的溶解度下降，氢来不及析出形成焊缝气孔2.氧化膜中水分的影响。在正常的焊接条件下，对于气氛中的水分已严格控制，这时，焊丝或是共建氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因，铝合金氧化膜不致密，吸水性强比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向，铝合金的氧化膜更易吸收水分而促使产生气孔。7.简述铜合金焊缝产生气孔的原因。（1）熔共晶的存在是合金产生热裂纹的重要原因之一。（2）铝合金的线膨胀系数比钢约大1倍，再在拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力，这也是促使铝合金产生裂纹的原因之一。（3）铝合金焊接过程无相变，柱状晶粗大，容易偏析。8.简述铝及其合金焊接时，产生焊缝凝固裂纹的原因。（1）由氢引起的气孔称为扩散气孔，氢在铜中的溶解度随温度下降而降低。由液态转为固态时（1083℃），氢的溶解度突变，氢的上升速度小于结晶速度形成气孔。（2）通过冶金反应生成的气体引起的称为反应气孔。高温时同于杨，铜与氧有较大亲和力生成Cu2O,它在1200℃以上能溶于液态铜，在1200℃从液态铜中析出，与溶解在液态铜中的氢或CO发生以下反应Cu2O+2H=2Cu+H2O↑Cu2O+CO=2Cu+CO2↑形成的水蒸气和二氧化碳不容于铜中，凝固速度大于上浮速度，形成气孔。9.简述铜及铜合金的焊接性。一、难熔合及易变性；二、热裂纹；三、气孔；四、焊接接头性能的变化10.简述铸铁采用同质焊条时的焊接性。一、预热二、焊前清理三、造型四、焊接（大电流长电弧连续焊）五、焊后缓冷采用保温材料覆盖，最好随炉冷却11.简述铸铁采用异质焊条时的冷焊工艺。短段断续分散焊，较小电流熔深浅，每段锤击消应力，退火焊道前段焊