材料焊接性

2022-03-01 09:11:17 字數 4507 閱讀 9399

@冶金焊接性:冶金焊接性是指熔焊高溫下的熔池金屬與氣相、熔渣等相之間發生化學冶金反應所引起的焊接性變化。【除材料本身外化學成分和組織效能對焊接性的影響之外,焊接材料、焊接方法、保護氣體等對冶金焊接性有重要的影響。

】@熱焊接性:焊接過程中要向街頭區域輸入很多能量,對焊縫區域附近形成加熱和冷卻過程,這對靠近焊縫的熱影響區域的組織效能有很大影響,從而引起熱影響區硬度、強度、韌性、耐腐蝕性等的變化。

@影響焊接性的因素:1、材料因素,材料的因素包括母材本身和使用的焊接材料;2、設計因素,焊接接頭的結構設計會影響應力狀態,設計結構時應使接頭處的應力處於較小的狀態,能夠自由收縮,這樣有利於減少應力集中和防止焊接裂紋;3、工藝因數,包括施工時所採用的焊接方法、焊接工藝規程和焊後處理等;4、服役環境,指焊接結構的工作溫度、負荷和工作環境。

@屈強比:屈服強度與抗拉強度之比。

@粗晶區脆化:被加熱到1200℃以上的熱影響區過熱區域可能產生粗晶區輸入時,韌性明顯降低。這是由於熱軋鋼焊接時,採用過大的焊接熱輸入,粗晶區將因晶粒長大或出現魏氏組織而降低韌性;焊接熱輸入過小,粗晶區中馬氏體組織所佔的比例增大而降低韌性。

@熱影響區脆化:在焊接熱迴圈作用下,t(冷卻時間)繼續增加時低碳調質鋼熱影響區過熱區易發生脆化,即衝擊韌性明顯下降。熱影響區脆化的原因除了奧氏體晶粒粗化的原因外,更主要的是由於上貝氏體格m-a組元的形成。

@熱影響區軟化:低碳調質鋼熱影響區峰值溫度高於母材回火溫度至ac1的區域會出現軟化

@低碳調質鋼的特點是:碳含量低,基體組織是強度和韌性都較高的低碳馬氏體+下貝氏體,這對焊接有利,但是,調質狀態下的鋼材,只要加熱溫度超過它的回火溫度,效能就會發生變化,焊接時由於熱迴圈的作用使熱影響區強度和韌性的下降幾乎無可避免。

@低碳調質鋼的焊接方法:為了消除裂紋和提高焊接效率,一般採用熔化氣體保護焊(mig)或活性氣體保護焊(mag)等自動化或半自動機械化焊接方法;對於調質鋼焊後熱影響區強度和韌性下降的問題,可焊後重新重新進行調質處理,對於不能調質處理的,要限制焊接過程中熱量對木材的作用,常用的化解方法有焊條電弧焊、co2焊和ar+co2混合氣體保護焊等。

@中碳調質鋼熱影響區軟化:中碳調質鋼的強度級別越高軟化問題越突出。低溫回火的鋼材,熱影響區軟化區的溫度範圍越大,相對於母材的軟化程度也越大。

從韌性方面出發,過熱區是接頭中最薄弱的環節;而從

強度方面考慮,軟化區是接頭中最薄弱的環節。焊接熱輸入越小,加熱和冷卻速度越快,軟化程度越小,軟化區的寬度越窄。環節熱源越集中,對減少軟化越有利。

@不鏽鋼及耐熱鋼分類:1、按主要化學成分,(1)鉻不鏽鋼,(2)鉻鎳不鏽鋼,(3)鉻錳氮不鏽鋼;2、按用途,(1)不鏽鋼,(2)抗氧化鋼,(3)熱強鋼;3、按組織,(1)奧氏體鋼,(2)鐵素體鋼,(3)馬氏體鋼,(4)鐵素體-奧氏體雙相鋼,(5)沉澱硬化鋼。

@不鏽鋼的耐腐蝕性能。(1)均勻腐蝕,指接觸腐蝕介質的金屬表面全部產生腐蝕的現象。(2)點腐蝕,指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微;防止:

1)減少氯離子含量和氧含量,加入緩蝕劑,降低介質溫度,2)在不鏽鋼中加入鉻、鎳、鉬、矽、銅等合金元素,3)盡量不進行冷加工,以減少位錯露頭出發生點腐蝕的可能,4)降低鋼種的碳含量。(3)縫隙腐蝕,(4)晶間腐蝕,在晶粒邊界附近發生的腐蝕現象。為了改善耐晶間腐蝕效能,應適當提高鋼中的鐵素體化元素(cr、mo、nb、ti、si等),同時降低奧氏體化元素(ni、c、n)。

(5)應力腐蝕,又稱應力腐蝕開裂,指不鏽鋼在特定的腐蝕介質和拉應力作用下出現的低於強度極限的脆性開裂現象。大部分由氯引起。

@奧氏體不鏽鋼焊接接頭的耐蝕性。(1) 晶間腐蝕鋼有三個部位出現晶間腐蝕:焊縫區、haz敏化區、熔合區。

部位取決於鋼和焊縫的成分。即haz敏化區和熔合區腐蝕只出現乙個,焊縫區腐蝕取決於焊接材料,通常通過技術手段,焊縫區腐蝕可以避免。

1)焊縫區晶間腐蝕, 防止措施:①使焊縫金屬或者成為超低碳,或者含有足夠的穩定化元素nb(不由ti,ti不易過度到焊縫)②調整焊縫成分、組織 — 獲得一定數量的鐵素體(δ)相。注意:

若母材不是超低碳時,第一種方法不可靠,熔合比作用使焊縫增碳,宜採用第二種 。

焊縫中δ相的有利作用:①可打亂單一奧氏體柱狀晶的方向性,從而避免貧cr層貫穿於晶粒之間構成腐蝕介質的集中通道;②δ相富cr,且cr在δ相中易擴散碳化鉻可優先在δ相內部邊緣沉澱,並由於供cr條件好,不會在奧氏休晶粒表層形成貧cr層。因此,δ相的存在有利於提高焊縫的抗晶問腐蝕性能

2)熱影響區敏化區晶間腐蝕在焊接熱影響區中峰值溫度處於敏化溫度區間的部位(可稱敬化區)所發生的腐蝕。。工藝措施:快冷,減少處於敏化區加熱的時間

3)刀狀腐蝕在熔合區產生的晶間腐蝕,如刀削切口形式。。固溶處理:將鋼加熱到1050-1100℃,保溫一段時間,而後進行水淬,得到單一的奧氏體組織。

目的:消除碳化物,提高塑性和韌性。。形成機理:

以含碳0.08%的18-8ti為例,一般經l0

l050—1150℃水淬固溶。少部分碳和很少量ti溶入固溶體,其餘大部分碳與ti結合成為游離的tic,因為溫度在1150℃以下時tic在鋼中的溶解度不大,在固溶處理時,m23c6將可全部溶入固溶體。但是焊接時,溫度超過1200的過熱區中首先出現的變化,就是tic可以不斷地向奧氏體中溶解而形成固溶體。

峰值溫度越高,tic的固溶量越多。

@奧氏體鋼焊接熱裂的基本原因:1、奧氏休鋼的導熱係數小和線膨賬係數大,在焊接區域性加熱和冷卻條件下,接頭在冷卻過程中可形成較大的拉應力。焊縫金屬凝固期間存在較大拉應力是產生凝固裂紋的必要條件。

2、奧氏體鋼易形成方向性強的柱狀晶的焊縫組織,有利於有害雜質的偏析而促使形成晶間液態夾層,促使產生焊縫凝固裂紋3、奧氏體鋼及其焊縫的合金組成較複雜,不僅s、p、sn、sb銻之類雜質可形成易熔液膜,一些合金元素因溶解度有限,也能形成有害的易熔共晶(矽化物、鈮化物)。焊縫及近縫區均可能產生熱裂。在高ni穩定奧氏體鋼焊接時,si、nb是產生熱裂的重要原因。

ni促使這些元素偏析造成的。

@鋁及鋁合金的焊接性:鋁及其合金的化學活性很強,表面極易形成難熔氧化膜,加之鋁及其合金導熱性強,焊接時易造成不熔合現象。由於氧化膜密度與鋁的密度接近,也易成為焊縫金屬夾雜物。

同時,氧化膜(特別是有mgo存在的不很緻密的氧化膜)可吸收較多的水分而成為焊縫氣孔的重要原因之一。此外,鋁及其合金的線膨脹係數大,焊接容易產生翹曲變形。這些都是焊接生產中頗感困難的問題。

@水分對焊縫中氣孔產生的影響:(1)鋁及其合金熔焊時形成氣孔的原因: 氫是鋁及其合金熔焊時產生氣孔的主要原因,氫的**是弧柱氣氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分,其中焊絲及母材表面氧化膜的吸附水分對焊縫氣孔的產生有重要的影響。

@弧柱氣氛中水分的影響:弧柱空間或多或少存在一定量的水分,尤其在潮濕季節或濕度大的地區進行焊接時,由弧柱氣氛中水分分解而來的氫,溶入過熱的熔融金屬中,凝固時來不及析出成為焊縫氣孔。這時所形成的氣孔具有白亮內壁的特徵。

弧柱氣氛中的氫之所以能使焊縫形成氣孔,與它在鋁中的溶解度變化有關。純鋁對氣氛中的水分最為敏感。同樣焊接條件下,純鋁焊縫產生氣孔的傾向比al-mg合金要大些。

原因:al-mg合金mg含量增高,氫的溶解度和引起氣孔的臨界氫分壓ph2隨之增大,因而對吸收氣氛中水分不太敏感。

@不同的焊接方法對弧柱對弧柱氣氛中水分的敏感性:相比之下,tig焊或mig焊時氫的吸收速率和吸氫量有明顯差別。?mig焊時,焊絲以細小熔滴

形式通過弧柱落入熔池,由於弧柱溫度高,熔滴比表面積大,熔滴金屬易於吸收氫;?tig焊時,熔池金屬表面與氣體氫反應,因比表面積小和熔池溫度低於弧柱溫度,吸收氫的條件不如mig焊時容易。?mig焊的熔深一般大於tig焊的熔深,也不利於氣泡的浮出。

所以,在同樣的氣氛條件下,mig焊時焊縫氣孔傾向比tig焊時大。

@氧化膜中水分的影響:焊絲或工件氧化膜中所吸附的水分將是生成焊縫氣孔的主要原因。氧化膜不緻密、吸水性強的鋁合金(如al-mg合金),比氧化膜緻密的純鋁具有更大的氣孔傾向。

由於al-mg合金比純鋁更易於形成疏鬆而吸水性強的厚氧化膜,所以al-mg合金比純鋁更容易產生這種集中的氧化膜氣孔。因此,焊接鋁鎂合金時,焊前須仔細清除坡口端部的氧化膜。mig焊由於熔深大,坡口端部的氧化膜能迅速熔化,有利於氧化膜中水分的排除,氧化膜對焊縫氣孔的影響就小得多。

tig焊時,在熔透不足的情況下,母材坡口根部未除淨的氧化膜所吸附的水分是產生焊縫氣孔的主要原因。這種氧化膜不僅提供了氫的**,而且能使氣泡聚集附著。

@焊接接頭白口及淬硬組織。

焊縫區:當焊縫成分與灰鐵鑄件成分相同時,則在一般電弧焊情況下,由於焊縫冷卻速度遠遠大於鑄件在砂型中的冷卻速度,焊縫主要為共晶滲碳體、二次滲碳體及珠光體所組成,即焊縫基本為白口鑄鐵組織(硬而脆)。。防止焊縫出現白口及脆硬組織的途徑:

1、對鑄鐵焊縫 ,減慢焊縫冷速,調整焊縫化學成分增強其石墨化能力;2、異質焊縫,組織非鑄鐵,可防止焊縫白口產生半熔化區:此區溫度範圍較窄,處於固相線和液相線之間,約為1150~1250℃,焊接時處於半熔化狀態,故稱之為半熔化區。

奧氏體區:處於固相線與共析溫度上限之間(820~1150℃),無液相,基體已奧氏體化。。措施:緩冷使奧氏體直接析出石墨,而避免二次滲碳體析出,同時防止馬氏體的形成 。

部分重結晶區:該區很窄(780-820℃),電弧焊時,該區加熱速度很快,母材只有部分原始組織可轉變為奧氏體。在隨後冷卻過程中,奧氏體轉變為珠光體.冷速很快時,也可能出現一些馬氏體。

球墨鑄鐵由於含有球化劑,加劇了焊縫和半熔化區液相金屬的過冷傾向,促進形成白口鑄鐵。球化劑元素還增加奧氏體的穩定性,促進奧氏體區形成馬氏體組織。因此,球墨鑄鐵的焊接性比灰鑄鐵差。

焊接冶金學 材料焊接性

1 焊接性 指同質材料或異質材料在製造工藝條件下,能夠焊接形成完整接頭並滿足預期使用要求的能力。2 碳當量 把鋼中合金元素的含量按相當於若干碳含量折算並疊加起來,作為粗略評定鋼材冷裂紋傾向的引數指標。3 475 脆化 wcr 15 的普通純度鐵素體不鏽鋼在400 500 長期加熱後,即可出現475 ...

材料焊接性每章總結

焊接冶金學 材料焊接性 總結 第一章 概述 1.常見的焊接方法的工作原理及其特點 1 手工焊條電弧焊接 工作原理 手工電弧焊由焊接電源 焊接電纜 焊鉗 焊條 焊件 電弧構成迴路,焊接時 電弧在焊條與被焊件之間燃燒,電弧熱使工件和焊條同時熔化成熔池,焊條的藥皮熔化或燃燒,產生渣氣,保護熔池 當電弧向前...

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...