一、名詞解釋
1.金屬焊接性;p11
金屬焊接性是指同質或異質金屬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;p22
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,該引數指標就是碳當量。
3.焊接線能量;
熔焊時由焊接熱源輸入給單位長度焊縫上的熱量,又稱為線能量。
4.熔合比;
熔合比是指熔焊時,被熔化的母材在焊縫金屬中所佔的百分比。
5.t8/3(t8/5,t100);
t8/3是指從800-300℃的冷卻時間;t8/5是指從800-500℃的冷卻時間;t100是指從峰值溫度冷卻至100℃的冷卻時間。
6.微合金化;p47
v、ti、nb強烈形成碳化物,al、v、ti、nb還形成氮化物,析出的微小vc、tic、nbc及aln、vn、tin、nb(c、n)產生明顯的沉澱強化作用,在固溶強化的基礎上屈服強度提高50-100mpa,並保持了韌性。上述元素均是微量加入,故稱為微合金化。
7.焊縫成形係數;p56
焊縫成形係數是指焊縫寬度與厚度之比。
8.回火脆性;p100
鉻鉬耐熱鋼及其焊接接頭在350-500℃溫度區間長期執行過程中發生脆變的現象稱為回火脆性。
9.點腐蝕;p116
點腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕徽,而分散發生的區域性腐蝕,又稱坑蝕或孔蝕。
10.凝固模式;p126
所謂凝面模式,首先是指以何種初生相相(γ或δ)開始結晶進行凝固過程,其次是指以何種相完成凝固過程。
11.穩定化處理;p117
為避免碳與鉻形成高鉻碳化物,在奧氏體鋼中加入穩定化元素(如ti和nb),將其加熱到875℃以上溫度時,以形成穩定的碳化物(由於ti和nb能優先與碳結合,形成tic或nbc),大大降低了奧氏體中固溶碳的濃度(含量),從而起到了犧牲ti或nb保cr的目的,以此為目的的熱處理就稱為穩定化處理。穩定化處理的工藝條件為:將工件加熱到900-950℃,保溫足夠長的時間,空冷。
12.鉻當量;p121
鉻當量是把每一鐵素體化元素,按其鐵素體化的強烈程度折合成相當若干鉻元素後的總和。
13.應力腐蝕;p117
應力腐蝕也稱應力腐蝕開裂(stress corrosion cracking,簡稱scc)是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。
14.鎳當量;p121
鎳當量,為把每一奧氏體化元素折合成相當若干鎳元素後的總和。
15.均勻腐蝕;p116
均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質的金屬表面全部產生腐蝕的現象。
16.晶間腐蝕;p116
晶間腐蝕是指在晶粒邊界附近發生的有選擇性的腐蝕現象。
17.敏化處理;p117
一般是指已經固溶處理的奧氏體不鏽鋼,在450~850℃加熱,將cr從固溶體中以碳化鉻的形式析出,由於c比cr擴散快得多,cr來不及從晶內補充到晶界附近,以至於鄰近晶界的晶粒周邊層cr的質量分數低於12%,即所謂「貧鉻」現象,造成奧氏體不鏽鋼的晶界腐蝕敏感性,這就是敏化處理。
18.熱強性;p118
熱強性是指在高溫下長時間工作時對斷裂的抗力(持久強度),或在高溫下長時間工作時抗塑性變形的能力(蠕變抗力)。
19.耐熱性能;p118
耐熱性能是指高溫下,既有抗氧化或耐氣體介質腐蝕的效能即熱穩定性,同時又有足夠的強度即熱強性。
20.475℃脆化;p118
cr的質量分數超過15%的鐵素體鋼不鏽鋼在在430-480℃之間長期加熱並緩冷,就可導致在常溫時或負溫時出現強度公升高而韌性下降的現象,稱之為475℃脆性。
21.固溶處理
將奧氏體不鏽鋼加熱到1100℃左右,使碳化物相全部或基本溶解,碳固溶於奧氏體中,然後快速冷卻至室溫,使碳達到過飽和狀態(碳已經穩定了,沒有能力和機會與鉻形成高鉻碳化物)。這種熱處理稱為固溶處理。
22.時效強化
時效強化的本質是從過飽和固溶體中析出許多非常細小的沉澱物顆粒(一般是金屬化合物,也可能是過飽和固溶體中的溶質原子在許多微小地區的聚集),以達到沉澱強化的目的。
23.鑄鐵電弧熱焊p212
電弧熱焊是鑄鐵焊接應用最早的一種工藝。將鑄鐵件預熱到600-700℃,然後在塑性狀態下進行焊接,焊接溫度不低於400℃,為防止焊接過程中開裂,焊後立即進行消除應力處理及緩冷。此鑄鐵焊補工藝稱為電弧熱焊。
24. 鑄鐵電弧半熱焊p212
鑄鐵預熱溫度在300-400℃時的電弧焊稱為半熱焊。
二、選擇題
1.焊接性試驗(冷裂紋、熱裂紋)
2.奧氏體鋼化學元素的作用
3.合金鋼焊接性的比較
4.合金鋼的組織
5.不鏽鋼的析出脆化
6.鋁焊接氣孔
7.銅焊接氣孔
8.強化方式
9.微合金化
10.鑄鐵石墨存在形貌
11.比較焊接方法或合金的焊接性,p14-15
12.不同不鏽鋼的效能特點
13.不同鑄鐵的組織效能特點
14.不同鑄鐵焊條型號的焊接接頭的組織效能區別
1、評定低合金鋼焊接熱影響區冷裂敏感性的焊接試驗是
a. 壓板對接b. 斜y坡口焊接裂紋試驗
c. 視窗拘束試驗 d. 直y坡口焊接裂紋試驗
三、問答題
1. q345(16mn)與q390(15mnti)的強化機制有何不同?二者焊接性有何差異?16mn的焊接工藝是否完全適用於15mnti的焊接?為什麼?
答:16mn是q345鋼,屬於熱軋鋼,主要強化方式是固溶強化;而15mnti是q390鋼,屬於正火鋼,主要強化方式是tic和tin的細晶強化和沉澱強化。(3分)
1)、冷裂紋(1分)
15mnti的淬硬性略大於16mn的淬硬性,對冷裂紋略為敏感。
2)、熱裂紋(1分)
16mn與15mnti都含有足夠的mn元素,保證適當的mn/s值,熱裂紋敏感性不大。
3)、熱影響區脆化(2分)
熱軋鋼16mn存在粗晶脆化,正火鋼15mnti存在粗晶脆化和上貝氏體、m-a組元等的組織脆化。
因此,16mn的焊接工藝不能完全適用於15mnti的焊接。(1分)
首先是焊接材料的選擇,16mn只能選擇50級別的焊條,而15mnti可以選擇50級別或55級別的焊條。其次,焊接熱輸入的選擇要合適,防止焊接接頭出現冷裂紋(過小)或熱影響區脆化(偏大)。由於16mn和15mnti的cct曲線有差異,兩者的最佳線能量應不一樣。
(2分)
2. 低碳調質鋼和中碳調質鋼都屬於調質鋼,它們的焊接熱影響區脆化機制是否相同?為什麼低碳調質鋼焊後一般不希望後熱處理?為什麼中碳調質鋼焊後需要進行後熱處理?
答:不相同。低碳調質鋼熱影響區的脆化在焊接線能量較小時是由於馬氏體的出現,而當線能量較大時,由於上貝氏體和m-a組元的出現。
而高碳調整鋼無論線能量的大小,脆化的原因都是由於馬氏體的出現,當線能量大時會出現粗大的馬氏體。
由於低碳調質鋼含碳量低,馬氏體形成溫度較高,工藝上能提供乙個自回火條件,生成的回火馬氏體具有較高的強度和優良的韌性,所以焊後一般不需要回火。另外,低碳調質鋼有再熱裂紋傾向,回火有助於產生裂紋,所以焊後一般不要求回火。
中碳調質鋼含碳量高,馬氏體形成溫度低,不能進行自回火。焊接後形成的粗大馬氏體嚴重降低焊縫的效能,所以焊後必須回火處理,一方面該善焊縫組織,另一方面還能消除焊接應力,減少焊接裂紋。
3. 奧氏體鋼焊接時為何需採用「超合金化」焊接材料?
答:1).能提高焊縫的耐蝕性
焊縫中含有一定量的鐵素體相,能增強焊縫抗晶間腐蝕的能力,所以在焊材中應提高鐵素體化元素,另外生成雙相組織也有助於提高焊縫抗應力腐蝕和點蝕的能力。
2).能提高焊縫的抗裂性
不鏽鋼容易產生熱裂紋,熱裂紋的產生與焊縫金屬的凝固模式有很大的關係,當焊縫金屬以鐵素體-奧氏體形式凝固時,能形成理想的介面,具有較強的抗裂性,研究表明當鉻當量與鎳當量的比值大於1.5時能形成這種介面,這就要求焊接材料適當的超合金化。
3).減少高溫脆化
當焊縫中含有鐵素體時容易產生σ相脆化,此時應增加焊縫中奧氏體化元素的含量,也要求焊縫超合金化。
4).彌補焊接過程中造成的合金元素燒損
4. 18-8不鏽鋼焊接接頭區域哪些部位可能產生晶間腐蝕,如何防止?
1)、焊縫區晶間腐蝕
為防止焊縫區晶間腐蝕可採取:a、通過焊接材料,使焊縫金屬或者成為超低碳情況,或者含有足夠的穩定化元素nb(因ti不易過渡到焊縫中而不採用ti),一般希望wnb≥8wc或wnb≈1%;b、調整焊縫成分以獲得一定數量的鐵素體(δ)相。
2)、熱影響區敏化區晶間腐蝕
對於不含ti和nb的奧氏體不鏽鋼,在焊接熱影響區450-850℃受熱或者停留時間較長時,過飽和的碳向晶界擴散,與晶界附近的鉻結合形成鉻的碳化物cr23c6或(fe,cr)c6,並在晶界析出,由於碳原子的擴散速度比鉻快得多,鉻來不及從晶內補充到晶界附近,以至於鄰近晶界的晶粒周邊層鉻的質量分數低於12%,既所謂「貧鉻」現象,從而造成晶間腐蝕。
防止措施一是採用含ti和nb的奧氏體不鏽鋼母材。二是減少焊縫過熱,加快450-850℃冷卻速度。
3)、熔合區刀狀腐蝕
刀蝕只發生在含nb和ti的不鏽鋼中,焊前奧氏體不鏽鋼經過固溶處理,m23c6全部固溶,tic則呈沉澱游離態,在焊態下的熔合區由於經歷了1200℃以上的高溫過熱,發生的變化是tic將大部分固溶,這種狀態如果在450-850℃再次受熱或者停留時間較長時,碳向晶界擴散,ti來不及擴散而保留在原地,碳與晶界附近的鉻結合形成鉻的碳化物cr23c6或(fe,cr)c6,並在晶界析出,以至於鄰近晶界的晶粒周邊層鉻的質量分數低於12%,既所謂「貧鉻」現象,從而造成晶間腐蝕。
防止措施一是使母材超低碳。二是減小焊縫熔合區過熱,加快冷卻速度,面向介質的焊縫最後施焊,避免交叉焊縫,採用小的線能量,加入稀土元素。
5. 25-20鋼為何比18-8不鏽鋼容易產生熱裂紋?
6. 簡述鋁合金焊縫產生氣孔的原因?
7. 簡述鋁及其合金焊接時,產生焊縫凝固裂紋的原因?
1)、鋁合金屬於共晶型合金,易熔共晶的存在,是鋁合金焊縫產生凝固裂紋的重要原因之一。
在焊縫金屬凝固結晶的後期,低熔點的共晶被排擠在柱狀晶交遇的中心部位,形成一種所謂「液態薄膜」,此時由於收縮而受到了拉伸應力,這時焊縫中的液體薄膜就形成了薄弱地帶。在拉伸應力的作用下就有可能在這個薄弱地帶開裂而形成結晶裂紋。
2)、鋁合金的線膨脹係數比鋼約大1倍,在拘束條件下焊接時易產生較大的焊接應力,也是促使鋁合金具有較大裂紋傾向的原因之一。
焊接冶金學複習
一 名詞解釋 1 金屬焊接性 p11 金屬焊接性是指同質或異質金屬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 p22 把鋼中合金元素的含最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,該引數指標就是碳當量。3 焊接線能量 熔焊時由焊接熱源...
焊接冶金學考試複習總結
編輯 章敏 金屬焊接性及其試驗方法 一 金屬焊接性的定義 金屬材料在一定的焊接工藝條件下,獲得優質焊接接頭的難易程度以及該接頭能否在使用條件下可靠執行。它包括兩方面的內容 工藝焊接性和使用焊接性。工藝焊接性是指在一定焊接工藝條件下,能否獲得優質 無缺陷的焊接接頭的能力。使用焊接性是指焊接接頭或整體結...
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 ...