第一章1. 金屬焊接性：金屬能否適應焊接加工而形成完整的、具備一定使用效能的焊接接頭的特性。
它的內涵：1、是否適合焊接加工？－－金屬在焊接加工中是否容易形成缺陷2、焊後使用可靠性？
－－效能焊成的接頭在一定的使用條件下可靠使用的能力。
2．影響金屬焊接性的因素：1、材料本身因素—母材和焊接材料的成分及效能2、工藝條件—焊接方法、工藝措施；3、結構因素—剛度、應力集中、多軸應力；4、使用條件—工作溫度、負荷條件、工作環境。
3.金屬的焊接性的分析方法: （一）從金屬特性分析金屬焊接性1、利用金屬本身的化學成分分析（1）碳當量法:
指將各種元素按相當於若干含碳量折合並疊加起來求得所謂碳當量（ce和ccq），用其來估計冷裂傾向的大小。ce=c+mn/6+ni+cu/15+cr+mo+v/ (2)焊接冷裂紋敏感指數pc=c+si/30+mn/20+ni/60+cr/20+mo/15+v/10+5b+δ/600+h/60（%）式中δ—板厚（mm）h—焊縫中擴散氫含量（ml/100g）. 2、利用金屬本身的物理效能分析:
3、利用金屬本身的化學效能分析 4、利用合金相圖分析（二）從焊接工藝條件分析焊接性: 1、熱源特點2、保護方法3、熱迴圈控制4、其他工藝因素
4. 選擇或制定焊接性試驗方法的原則:
1、焊接性試驗的條件盡量與實際焊接時的條件相一致。 2、焊接性試驗的結果要穩定可靠，具有較好的再現性。 3、注意試驗方法的經濟性。
5.焊接性試驗的內容:（一）焊縫金屬抗熱裂的能力（二）焊縫及熱影響區金屬抗冷裂紋的能力（三）焊接接頭抗脆性轉變的能力（四）焊接接頭的使用效能
6. 常用焊接性試驗方法:
（一） 斜y坡口焊接裂紋試驗法: 此法主要用於評定碳鋼和低合金高強鋼焊接熱影響區對冷裂紋的敏感性。(二) 插銷試驗:
此法是測定鋼材焊接熱影響區冷裂紋敏感性的一種定量試驗方法。測定載入16~24 h而不斷裂的最大應力σcr
（三）壓板對接焊接裂紋試驗法
（四）可調拘束裂紋試驗法
第二章：
1．合金結構鋼：在碳素結構鋼的基礎上新增一定數量的合金元素來達到所需要求的鋼材。包括 ：結構鋼、碳素結構鋼、合金結構鋼。
2．高強鋼：可分為三種型別：熱軋及正火鋼、低碳調質鋼、中碳調質鋼。
3．專用鋼：除通常的力學效能外，還必須要求特殊效能主要用於一些特殊的條件下工作的機械零件和工程結構，如耐高溫、低溫和耐腐蝕。大致可分為：珠光體耐熱鋼、低溫鋼、低合金耐蝕鋼。
4．鋼的強韌化: 固溶強化（置換固溶、間隙固溶） 細晶強化第二相強化位錯強化：
5．鋼的相變：成分和工藝（溫度、時間）影響奧氏體的穩定性，通過控制冷卻速度和第二次處理得到組織。
※熱軋及正火鋼
1、熱軋鋼
供貨狀態：熱軋態
效能特點：強度最低 σs294～392mpa，具有滿意的綜合力學效能和加工工藝效能，**便宜
成分特點：熱軋鋼屬於c- mn 或 mn-si系的鋼種，有時用一些v、nb等代替部分mn。
基本成分：c≤0.2%,si≤0.55,mn≤1.5強化機制：主要以固溶強化為主
典型鋼種：q345(16mn)、14mnnb、q294(09mnv)
2、正火鋼
（1 )正火態供貨的鋼
效能特點：最低強度σs343～450mpa，具有比熱軋鋼更高的強度和塑韌性
成分特點：0.15～0.2%c，在c-mn、mn-si系的基礎上加入一些碳化物和氮化物生成元素v、n b、ti等
強化機制：在固溶強化的基礎上，通過沉澱強化和細化晶粒來進一步提高強度和保證韌性
典型鋼種：q390(15mnti、15mnvn)等。
（2 )正火＋回火態供貨的鋼
效能特點：最低強度σs490mpa。具有比正火態鋼更好的強度和中溫效能
成分特點：mn-mo系列低碳低合金鋼，0.15～0.2%c，在c-mn、mn-si系的基礎上加入mo、nb等
強化機制：在固溶強化的基礎上，通過沉澱強化和細化晶粒來進一步提高強度和保證韌性,同時還需通過回火改善韌性
典型鋼種：q490(18mnmonb)、14mnmov、a299（美astm標準c-mn-si系）、bhw-35(德國蒂森公司，13mnnimo54）等。
（3)微合金控軋鋼
效能特點：在控軋狀態可以達到正火狀態的質量，具有高強、高韌和良好的焊接效能
成分特點：在c-mn基礎加入微量nb、v、ti等，同時降c、降s.
強化機制：多元微合金化＋控軋在固溶強化的基礎上，通過細化晶粒+沉澱強化以及控扎改善夾雜物形態、分布，減少夾雜物數量（提高純淨度）
典型鋼種：x60、x65、x70、x80等
二、熱軋、正火鋼的焊接性分析
這類鋼焊接性問題表現為焊接引起的各種缺陷，主要是各類裂紋；焊接時材料效能的變化，主要是脆化。
（一）熱裂紋傾向
正常：熱軋、正火鋼的含碳量都較低，而含錳量較高，因此mn/s比都能達到要求，具有較好的抗熱裂效能，正常情況下熱裂紋傾向很小。異常：鋼板存在c、s偏析，則熱裂可能出現
（二）冷裂紋
冷裂是這類鋼焊接時的主要問題淬硬組織是引起冷裂紋的決定因素，因此評價這類鋼的冷裂敏感性可以通過分析淬硬傾向來進行。1.通過shcct圖來評價2.
通過碳當量分析3.通過haz最高硬度來評價。
熱軋鋼的含碳量雖然不高，但含有少量的合金元素，因此這類鋼的淬硬性比低碳鋼大一些。正火鋼的強度級別較高，合金元素的含量較多，與低碳鋼相比，焊接性差別較大。18mnmonb與15mnvn相比，前者的
淬硬性高於後者，故冷裂敏感性也比較大。
（三）再熱裂紋
熱軋鋼中由於不含強碳化物形成元素，對再熱裂紋不敏感。正火鋼中，15mnvn鋼對再熱裂紋不敏感；18mnmonb和14mnmov有輕微的再熱裂紋敏感性。可以採取提高預熱溫度或焊後立即後熱等措施來防止再熱裂紋的產生。
（四）層狀撕裂
層狀撕裂與板厚、鋼材的冶煉條件有關，而與鋼材強度等級無關。硫的含量和z向斷面收縮率是評定鋼材層狀撕裂敏感性的主要指標。一般冶煉條件下生產的熱軋、正火鋼很難達到zc和zd級，所以在大板厚和存在大的z向應力時易產生層狀撕裂。
（五）熱影響區的效能變化
，合金元素含量較低的鋼中有時還會出現熱應變脆化
1、過熱區脆化過熱區溫度接近熔點，導致
（1)難熔質點（cm)的溶入等過程, a穩定性增加淬硬性增加
（2)奧氏體晶粒的顯著長大， a穩定性增加
粗大脆性組織
對於熱軋鋼屬c-mn和mn-si系鋼，因不含強碳化物（cm)形成元素,故組織對焊接熱的敏感性不大。
但其低溫韌性(－40度）因與組織中的馬氏體比例和晶粒度有關， 故與線能量及成分相關。
1)線能量線能量過大，奧氏體晶粒度增加導致m-a數量和尺寸增加
線能量過小，馬氏體比例增加
2)成分： 主要是含碳量
對於正火鋼組織對焊接熱的敏感性較大；線能量對haz韌性影響更大：含ti等正火鋼，由於ti等擴散能力很小，焊接時溶入後（破壞正火態），冷卻過程中不易在a中析出而殘留在鐵素體中，使得f硬度增加，易致脆。故宜用小線能焊接，因碳化物溶入少，此時即使得到m,其含碳低，韌性好。
若必須用大線能焊接，則焊後必須進行正火處理。
注意： 熱軋鋼和正火鋼在熱影響區脆化問題上的差別以及由此決定的在選擇焊接線能量上的差別，根本原因在於合金化方式不同。
2、熱應變脆化本質上由固溶氮引起的。在熱和應變同時作用下產生的動態應變時效，一般認為在200℃～400℃最為明顯。消除熱應變脆化的有效措施是焊後退火處理。
16mn和15mnvn具有一定的熱應變脆化傾，15mnvn比16mn的熱應變脆化傾向小。（關於兩類回火脆性的概念）
三、熱軋、正火鋼的焊接工藝特點：
（一）焊接材料的選擇
需考慮兩方面的問題：焊縫沒有缺陷；滿足使用效能要求。 1．選擇相應強度級別的焊接材料（等強原則） 2.
必須考慮熔合比和冷卻速度的影響 3.同時考慮對焊縫金屬的使用效能提出的特殊要求
（二）焊接工藝引數的確定
1. 焊接方法無特殊要求
2. 焊接線能量的選擇
主要取決於過熱區的脆化和冷裂兩個因素 1.焊接含碳量較低的熱軋鋼及正火鋼時，因淬硬傾向較小，從過熱區的塑性和韌性出發，線能量偏小些更有利（可避免粗晶脆化及碳化物過熱溶解） 2.焊接含碳量較高的熱軋鋼時，因淬硬傾向增加及冷裂傾向增加，故寧可選線能量大些.
3.對於含碳量和合金元素較高的正火鋼（如18mnmonb），因淬硬傾向大，線能小易引起冷裂，線能大則易引起脆化，故一般採用小線能量+預熱更合理.
3. 預熱作用： 防冷裂，改善韌性
預熱溫度的選擇與材料的淬硬傾向、焊接時的冷卻速度、拘束度、含氫量、焊後是否進行熱處理有關
to=1440pc-392oc其中pc=pcm+h/60+δ/600
4. 焊後熱處理
一般情況下，熱軋和正火鋼焊後不需要熱處理要求抗應力腐蝕的焊接結構、低溫下使用的焊接結構及厚壁高壓容器，焊後需要進行消除應力的高溫回火。
※低碳調質鋼
一、低碳調質鋼典型鋼種成分及效能
強化機制： 熱處理組織強化
效能： σs一般為441～980mpa；良好的綜合性能和焊接性。
成分: c≤0.22%，新增cr、ni、mo、v、nb、b、ti、zr、cu等合金元素保證足夠的淬透性和抗回火性。
σs441~490mpa:18mnmonb(正火＋回火）14mnmonbb（調質）
典型鋼種：hy80、hy130、a517j、t-1、14mnmonbb、cf鋼。
二、低碳調質鋼的焊接性分析
（一）焊縫中的熱裂紋
低碳調質鋼一般含碳量都較抵，含錳量高，而且對s、p雜質的控制較嚴，因此熱裂傾向低。
（二）熱影響區液化裂紋
1. 主要發生於高ni低mn的低合金高強鋼中。液化裂紋的傾向與mn/s比有關。含碳量越高，要求mn/s越高。
2 . hy80鋼，由於mn/s低，含ni量又較高，所以對液化裂紋較敏感。hy130鋼，雖然含ni量比hy80高，但含碳量低，含s量低，mn/s比高，因此對液化裂紋不敏感。
金屬材料的焊接性
3 選擇合適的焊接方法和規範，降低焊件冷卻速度。5.普通低合金鋼的焊接 屈服強度294 392mpa的普通低合金鋼，其ce大多小於0.4 焊接效能接近低碳鋼。焊縫及熱影響區的淬硬傾向比低碳鋼稍大。常溫下焊接，不用複雜的技術措施，便可獲得優質的焊接接頭。當施焊環境溫度較低或焊件厚度 剛度較大時，則應採...
金屬工藝學 焊接 總結
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