国际焊接工程师(IWE)、技术员(IWT)培训教程(6-2)

材料和焊接接头的检验ⅠⅡIWE-1/2.12-134/65缺口冲击试验相关标准冲击试验ISO148-1-2006（EN10045，GB/T229）焊缝的冲击试验ISO9016-2001（EN875）金属材料在承受冲击形式载荷时的韧性可通过缺口冲击试验求取。韧性钢具有较大的可变形性，相反，其脆性较大。试验过程一个带缺口的试样受到摆锤的冲击载荷；测出试样在被冲断时所必需的冲击能（冲击功），试样中的缺口由于受到变形的限制及产生多轴应力，从而加大了脆断倾向。试样的这种撞击形式的载荷（冲击）增强了脆断趋势。试验原理见图5，试验温度对冲击功的影响如图6，试样形状对冲击功的影响如图7。材料特征值a)缺口冲击功AVJ说明用于缺口冲击试样断裂或塑性变形所必需的冲击能，它是衡量材料韧性的尺度h-h12与缺口冲击功是成比例的）。)缺口冲击韧性akJ/cm2与试样横截面相关的冲击能。材料的缺口冲击功与试验温度及试样形状有关。因此，缺口冲击功的试验结果必须用试样形状和试验温度加以补充说明。图5冲击试验原理图材料和焊接接头的检验ⅠⅡIWE-1/2.12-135/6图6试验温度的影响(普通结构钢时的温度对冲击功影响趋势)图7试样形状的影响表3不同冲击试样尺寸尺寸（未开缺口情况下）试样种类示意图高度宽度长度mmmmmm101055ISO.V8644DVMK101055DVM10855DVMF6导热性与热膨胀的确定导热性：各种不同的材料将局部输入的热量以不同的速度传导到较冷的区域。例如铜具有将一定温度在相同的时间后传递到比结构钢远八位的地方。钢的导热性能（导热系数）是⋅⋅=scmJ548.0λ℃热膨胀：每种金属加热时各向都会产生膨胀，而冷却时都要收缩。就杆件而言，加热时的膨胀主要是伸长。各种不同的材料具有不同的热膨胀特征值。钢的平均热膨胀系数是α=0.000012/℃举例：将一根一米长的钢棒从0℃加热到100℃，它可伸长1.2mm。比值图8各种不同金属的导热性能图9一个均匀加热物体的各向膨胀示例基础课程材料版权归哈尔滨焊接技术培训中心所有材料和焊接接头的检验ⅠⅡIWE-1/2.12-136/6图10钢加热时的线膨胀图11各种不同金属的膨胀7抗腐蚀性能腐蚀是金属材料与周围介质的反应，这种介质会导致损害金属材料的性能。这些反应大多是电化学的，例如钢的锈蚀和铜合金的铜绿。在大多数情况下，腐蚀的后果是导致材料损失；a)横截面减弱，因此在载荷作用下出现有较大应变的高应力或者发生断裂；b)表面受到损伤；因此，对于承受动载部件，其持久强度受到严重损害。腐蚀出现的形式图12腐蚀的形式（1）表面腐蚀是匀称的，由于大气的影响并与灰尘微粒和气体相结合使表面均匀的受到侵蚀。（2）孔洞腐蚀是以垂直表面的，部分在表面下掏空的形式形成深深地侵蚀（剥蚀）。它能在很短的时间内在管道中的容器内导致裂口。（3）晶间腐蚀（晶粒衰变）是沿着晶界进行的一种腐蚀形式。因此使晶粒失去了它们之间的联系。引起这种腐蚀的原因是在晶粒内部和晶粒边缘区，即晶界区域之间存在浓度差别。例如出现在淬火状态中奥氏体化的铬镍钢上，由于焊接或其它方式再加热，在晶界上形成铁-铬-碳化物。因此在晶粒边缘区域出现贫铬。当存在腐蚀性介质时，晶粒便发生衰变。表4抗腐蚀措施及其效果措施效果采用合金钢例如用铬和镍使钢钝化涂上保护涂层，例如涂上油漆层、镀锌、通过保护层使表面钝化镀铜、涂油（各种保护层的保护持续时间是有差别的）改变腐蚀介质的作用，使用不太贵重的金属作为保护阳极钝化腐蚀介质，例如对水进行脱氧，用保护阳极代替构件损坏铝能用铝的氧气层复盖在其表面上，从而避免了进一步腐蚀使用自身会形成保护层的材料，例如铝://、按EN10020标准，钢的分类1.1按合金元素的含量分类1.1.1碳钢（非合金钢）各种合金元素在碳钢中的含量的极限值合金元素铝铂铅铬1)钴铜1)镧锰钼1)镍1)铌锗极限含量（重量百分比）0.100.00080.400.300.100.400.051.653)0.080.300.060.10合金元素硅碲钛2)铋钒2)锆2)钨其它(不包括碳,磷,硫氮和氧)每种极限含量(重量百分比)0.500.100.050.100.100.050.050.051)当以2种、3种或4种元素之和作为规定值，并合金元素含量不超过此表中值时，将以这2种、3种或4种元素的单个值之和的70%作为极限值。2)这几种元素作为一组时上述规定则适用。3)Mn单独最大可达1.8%，但不适用于70%这一规定。1.1.2低合金钢∑合金元素含量5%例如:13CrMo4-51.1.3高合金钢∑合金元素含量≥5%例如：X6CrNi16-131.2按使用要求分类按EN10020分为普通钢,优质钢和特殊优质钢1.2.1普通钢a、不进行热处理b、按规准或供货条件(表1)对不处理或正火状态下所保证的性能见表1c、附加特殊标记(对深冲、拉拔、冷成型等)d、Si-Mn钢，无附加合金元素1.2.2优质钢a)非合金优质钢：不属于普通钢和特殊优质钢的钢，对粗大晶粒、脆性、冷成型应特别注意（有要求）b)合金优质钢：可焊接细晶粒结构钢，具有特殊物理性能要求的钢如导磁性、磁感应等，钢轨、矿山结构和板桩墙用合金钢，冷作加工困难的钢，含Cu作为合金元素的软钢。钢的标记与分类IWE-1/2.142/7表1普通钢按标准或供货条件所保证的性能要求种类适用的板厚mm临界值－抗拉强度的最低值≤16≤690N/㎜²－屈服强度的最低值≤16≤360N/㎜²－最小断裂延伸率≤16≤26%－最小压头直径≥3≥1×e2）ISOV型长型试样20℃时冲击试验的最小能量消耗≥10≤16≤27焦耳－最高允许碳含量≥0.10%－最高允许磷含量≥0.045%－最高允许硫含量≥0.045%1)如果所涉及标准或供货条件不满足测量长度=5.65oLoS（为试样原始横截面积）的要求，则所给出的值要按ISO2566换算成这一测量长度oS2)e试样厚度1.2.3特殊优质钢a、非合金特殊优质钢：--具有特殊冲击韧性的调质钢--若允许回火时，具有特殊淬硬或渗碳深度的钢--具有特别少量的非金属夹杂物--熔样分析S.P≤0.02%，试样分析S.P≤0.025%--按ISOV型试样-50℃冲击功最低为27J的钢--核电用钢：Cu≤0.10%、Co≤0.05%、V=0.05%--最低电导率为≥9m/Ω.mm²--张力钢b、合金特殊优质钢：通过合金元素的精确加入获得某些性能，包括不锈钢、耐热钢和热强钢、轴承钢、工具钢用于钢结构、工程结构和特殊物理性能的钢。2、钢的标记体系按EN10027-1EN10027-2和ECISS-IC10标准，钢的标记2.1EN10027-2材料的数字编号×××××××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://钢的分类组别（数字标记）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-V0292RM500N/㎜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-V0393碳含量0.12%或Rm400N/㎜²13结构、机构制造和钢筋特殊用钢23Cr-MoCr-Mo-VMo-V33高速工具钢不含Co43不锈钢Ni2.5%不含Mo,Nb,Ti53Mn-TiSi-Ti63Ni-MoNi-Mo-MnNi-Mo-CuNi-Mn-V73Cr-Mo含≥0.35%Mo830494碳含量含≥0.12%0.25%C或Rm≥400500N/㎜²1424WCr-W3444Ni≥2.5%含Mo,不含Nb,Ti54MoNB,Ti,VW647484Cr-Si-TiCr-Mn-TiCr-Si-Mn-Ti0595含量碳≥0.25%0.55%C或Rm≥500700N/㎜²15工具钢25W-VCr-W-V35工具钢45特殊不锈钢55BMnB1.65%Mn65Cr-Ni-Mo含0.4%Mo＋2%Ni75Cr-V含2.9%Cr85渗碳钢0696含量碳≥0.55%C或Rm≥700N/㎜²16工具钢26W不包括24,26和2736特殊物理性能的材料不含Co46耐化学腐蚀Ni合金56Ni66Cr-Ni-Mo含0.4%Mo+≥2.03.5%Ni76Cr-V含2.9%Cr86钢的标记与分类IWE-1/2.144/7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0797高温P.S铸钢17工具钢27含Ni37特殊物理性能的材料含Co47耐热钢含Ni0.25%57Cr-Ni含1.0%Cr67Cr-Ni-VCr-Ni-WCr-Ni-V-W77Cr-Mo-V18工具钢0898特殊物理性能的钢28其它38特殊物理性能的材料不含Ni48耐热钢含Ni≥2.5%58Cr-Ni含≥1.01.5%Cri68Cr-Ni-VCr-Ni-WCr-Ni-V-W78190999具有不同用途的钢2939特殊物理性能的材料含Ni49高温材料59Cr-Ni含≥1.52.0%Cr69Cr-Ni其中包括57,5879Cr-Mn-MoCr-Mn-Mo-V8788不用热处理的高强焊接钢89每个格内包括下列含义:－钢的数字标号（括号内左上角）－钢的数学标号应与钢种相符合－Rm抗拉强度化学成分按EN10020标准例：1．0116=一般结构钢Rm500N/mm2材料类别号：1=钢材分类号1．4571按EN10088（DIN17440）对X6CrNiMoTi17-12-2的数字编号45=带有特殊填加元素的不锈钢材料类别号：1=钢材分类号钢的标记与分类IWE-1/2.145/7哈尔滨焊接