第5章金屬焊接性PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第第5章金屬焊接性章金屬焊接性第1頁/共52頁工藝焊接性：在一定焊接工藝條件下，能否獲得優(yōu)質(zhì)致密、無缺陷的焊接接頭的能力。使用焊接性：焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足某種使用性能的程度焊接性含義含義 金屬在焊接加工中形成完整焊接接頭的能力即金屬對形成缺陷的敏感性（結(jié)合性能） 焊成的接頭在一定的使用條件下可靠運(yùn)行的能力 （使用性能） 第2頁/共52頁工藝焊接性熱焊接性：評價(jià)被焊材料對熱的敏感性。冶金焊接性：冶金反應(yīng)對焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響1）熱焊接性）熱焊接性 在焊接過程條件下，焊接熱循環(huán)對HAZ 組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度 評定被焊金屬對熱的敏感性，主要與被焊材質(zhì)及焊接工藝條件有關(guān) （與焊縫

2、金屬不同，焊接時(shí)熱影響區(qū)的化學(xué)成分一般不會(huì)發(fā)生明顯的變化，而且不能通過改變焊接材料來進(jìn)行調(diào)整，即使有些元素可以由熔池向熔合區(qū)或熱影響區(qū)粗晶區(qū)擴(kuò)散，那也是很有限的。為了改善熱焊接性，除了選擇母材之外，還要正確選定焊接方法和熱輸入。 ） 第3頁/共52頁2）冶金焊接性）冶金焊接性 冶金反應(yīng)對焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度 具體來講是指熔焊高溫下的熔池金屬與氣相、熔渣等相之間發(fā)生化學(xué)冶金反應(yīng)所引起的焊接性變化。 這些冶金反應(yīng)包括：合金元素的氧化、還原、蒸發(fā)；氧、氫、氮等的溶解、析出對生成氣孔或?qū)缚p性能的影響；在焊縫結(jié)晶及冷卻過程中，由于焊接熔池的化學(xué)成分、凝固結(jié)晶條件以及接頭區(qū)熱脹冷縮和拘束應(yīng)力等影

3、響，對裂紋，特別是熱裂紋或冷裂紋的敏感性。 影響焊縫金屬化學(xué)成分和性能4、影響金屬焊接性的因素。（1）材料因素母材焊接材料：焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體第4頁/共52頁 由于這些材料 在焊接時(shí)將直接參與熔池或半熔化區(qū)的冶金反應(yīng)過程，影響或決定接頭的焊接質(zhì)量，因此是影響焊接性的首要因素。母材自身的材質(zhì)對焊接性起決定作用焊接材料對焊縫金屬的成分和性能至關(guān)重要，對母材的焊接性也有影響 若焊接材料選擇不當(dāng)或成分不合格，焊接時(shí)也會(huì)出現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷，甚至?xí)菇宇^的強(qiáng)度、塑性、耐蝕性等使用性能變差。焊接方法焊接工藝措施 （2）工藝因素 對于同一種母材，采用不同的焊接方法和工藝措施，所表現(xiàn)出來的焊接性有很大

4、的差異。 發(fā)展新的焊接方法和新的工藝措施是改善工藝焊接性的重要途徑。第5頁/共52頁 在結(jié)構(gòu)材料和焊接材料選擇正確、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的情況下，工藝因素是對結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量起決定性作用的因素。 焊接方法對焊接性的影響主要有兩個(gè)方面： （1）焊接熱源的特點(diǎn)： 各種焊接方法所采用的焊接熱源在功率、能量密度、最高加熱溫度等方面均不同，這可直接改變焊接熱循環(huán)的各項(xiàng)參數(shù)（如峰值溫度、高溫停留時(shí)間及相變區(qū)的冷卻速度等），從而影響接頭的組織和性能。（2）對熔池和接頭附近區(qū)域的保護(hù) 各種焊接方法對焊接區(qū)的保護(hù)方式不同，其保護(hù)效果和保護(hù)下的接頭質(zhì)量就有差別，因此保護(hù)方式對焊接性也有影響。工藝措施 焊前預(yù)熱焊后緩冷 焊后熱

5、處理 后熱合理裝配焊接順序 第6頁/共52頁3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素 結(jié)構(gòu)和接頭形式、焊縫布置不同板厚、不同接頭形式或坡口形狀的焊件傳熱方向和傳熱速度不一樣，對熔池結(jié)晶和晶粒成長有影響 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響接頭的剛度、拘束度以及應(yīng)力狀態(tài)，影響接頭產(chǎn)生各種裂紋的傾向 例如結(jié)構(gòu)剛度過大或過小，斷面突然變化，焊接接頭的缺口效應(yīng)，過大的焊縫體積以及過于密集的焊縫數(shù)量，都會(huì)不同程度地引起應(yīng)力集中，造成多向應(yīng)力狀態(tài)而使結(jié)構(gòu)或焊接接頭脆斷敏感性增加。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素也是影響焊接性的重要因素。 在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量使接頭處于剛度、拘束度較小的狀態(tài)，以便焊縫能較為自由地收縮，防止裂紋，改善材料的焊接性。同時(shí)應(yīng)盡量

6、減少焊縫的數(shù)量，使焊縫在焊件上分布均勻。第7頁/共52頁 對體積和重量有要求的焊接結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇比強(qiáng)度較高的材料，如輕合金材料，以達(dá)到縮小體積、減輕重量的目的。 對體積和重量無特殊要求的焊接結(jié)構(gòu)，選用強(qiáng)度等級較高的材料也有其技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義，不僅可減輕結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約大量鋼材和焊接材料。4. 使用條件 工作溫度、受載類別、工作環(huán)境等 一定工作環(huán)境和運(yùn)行條件要求焊接結(jié)構(gòu)必須具有相應(yīng)的使用性能，因此使用條件的苛刻程度必然影響到某些金屬的焊接性 總之，焊接性與材料、設(shè)計(jì)、工藝和服役環(huán)境等因素有密切關(guān)系，人們不可能脫離這些因素而簡單地認(rèn)為某種材料的焊接性好或不好，也不能只用某一種指標(biāo)來概括某種材料的焊接

7、性。第8頁/共52頁5.1.2 焊接性分析方法焊接性分析方法1 .從金屬的特性分析焊接性（1）化學(xué)成分 1）碳當(dāng)量法 鋼材中的各種元素，碳對淬硬及冷裂影響最顯著，所以有人將鋼材中各種元素的作用按照相當(dāng)于若干含碳量折合并迭加起來，求得所謂的“碳當(dāng)量”(Ceq)，以Ceq值的大小估價(jià)冷裂紋傾向的大小，認(rèn)為Ceq值越小，鋼材的焊接性能越好 。 2）焊接冷裂紋敏感系數(shù) 除碳當(dāng)量外，考慮到焊縫含氫量和接頭拘束度 （2） 利用物理性能分析 金屬的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)、密度、線脹系數(shù)、熱容量等因素、都對熱循環(huán)、熔化、結(jié)晶、相變等過程產(chǎn)生影響，從而影響焊接性。 第9頁/共52頁 （3 3）利用化學(xué)性能分析）利用化學(xué)

8、性能分析 考慮焊縫金屬被有害元素侵害的傾向性，如鋁、鈦合金與氧的親和力較強(qiáng)，在焊接高溫下極易氧化因而需要采取較可靠的保護(hù)方法，如：惰性氣體保護(hù)焊，真空中焊接等，有時(shí)焊縫背面也需要保護(hù)。 （4 4）利用合金相圖分析）利用合金相圖分析 主要是分析熱裂紋傾向。依照成分范圍，查找相圖，可知道結(jié)晶范圍，脆性溫度區(qū)間的大小，是否形成低熔點(diǎn)共晶物，形成何組織等。 （5）利用SHCCT圖分析 SHCCT圖：焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖，它反映了焊接熱影響區(qū)從高溫連續(xù)冷卻時(shí)，熱影響區(qū)顯微組織和室溫硬度與冷卻速度的關(guān)系。利用熱影響區(qū)SHCCT圖可以方便地預(yù)測熱影響區(qū)組織、性能和硬度變化，預(yù)測某種鋼焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向

9、和產(chǎn)生冷裂紋的可能性。同時(shí)也可以作為調(diào)整焊接熱輸入、改進(jìn)焊接工藝的依據(jù)。第10頁/共52頁第11頁/共52頁2 2、從焊接工藝條件分析焊接性、從焊接工藝條件分析焊接性1 1、熱源特點(diǎn)、熱源特點(diǎn) 各種焊接方法所采用的熱源在功率、能量密度、最高加熱溫度等方面有很大的差別，使金屬在不同工藝條件下焊接時(shí)顯示出不同的焊接性 2、保護(hù)方法 保護(hù)方法是否恰當(dāng)也會(huì)影響金屬焊接性的效果 3 3、熱循環(huán)的控制、熱循環(huán)的控制 正確選擇焊接工藝規(guī)范控制焊接熱循環(huán) 預(yù)熱、緩冷、層間溫度改變焊接性 4 4、其它工藝因素、其它工藝因素 徹底清理坡口及其附近；焊接材料處理、烘干、除銹、保護(hù)氣體要提純、去雜質(zhì)后使用；合理安排焊

10、接順序；正確制定焊接規(guī)范。 第12頁/共52頁使用焊接性評定：焊接接頭能否滿足結(jié)構(gòu)使用性能的要求，其評定要根據(jù)結(jié)構(gòu)的工作條件和設(shè)計(jì)上提出的技術(shù)規(guī)定進(jìn)行。焊接性試驗(yàn)工藝焊接性評定：評定焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，為制定合理的焊接工藝提供依據(jù)。金屬焊接性試驗(yàn)的目的 評定金屬材料的焊接性 研制和開發(fā)新型的焊接材料 擬定產(chǎn)品的焊接工藝 5.2.1焊接性試驗(yàn)內(nèi)容： 1. 評價(jià)焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力 熱裂紋是在焊接熔池金屬結(jié)晶過程中，由于存在一些有害元素或低熔點(diǎn)共晶體而在拉伸應(yīng)力的作用下產(chǎn)生。熱裂紋產(chǎn)生傾向即與母材、焊接材料有關(guān)，又與它們的匹配有關(guān)。因此，測定焊縫金屬抵抗熱裂紋的能力，可以有助于合理

11、選擇和匹配焊接材料，是焊接性試驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。通常通過熱裂紋敏感指數(shù)和熱裂紋試驗(yàn)來評定焊縫的熱裂紋敏感性。 第13頁/共52頁 冷裂紋在合金結(jié)構(gòu)鋼焊接中是最為常見的缺陷，這種缺陷的發(fā)生具有延遲性并且危害很大。也是焊接中必須避免的嚴(yán)重缺陷。 測定焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗冷裂紋的能力，是焊接性試驗(yàn)中最重要而又最常用的一項(xiàng)試驗(yàn)內(nèi)容。一般通過間接計(jì)算和焊接性試驗(yàn)來評定冷裂紋敏感性。3. 3. 評價(jià)焊接接頭抵抗脆性轉(zhuǎn)變的能力評價(jià)焊接接頭抵抗脆性轉(zhuǎn)變的能力 焊縫及熱影響區(qū)金屬經(jīng)過冶金反應(yīng)、結(jié)晶、固態(tài)相變等一系列過程，會(huì)發(fā)生粗晶脆化、組織脆化、熱應(yīng)變時(shí)效脆化等，可能導(dǎo)致接頭韌性下降，發(fā)生所謂的焊接接頭脆性轉(zhuǎn)

12、變。這對于在低溫下工作的焊接結(jié)構(gòu)和承受沖擊載荷的結(jié)構(gòu)是及其危險(xiǎn)的。 因此測定焊接接頭抵抗脆性轉(zhuǎn)變的能力也是焊接性試驗(yàn)經(jīng)常涉及的一項(xiàng)內(nèi)容。 第14頁/共52頁4. 4. 評價(jià)焊接接頭的使用性能評價(jià)焊接接頭的使用性能 焊接結(jié)構(gòu)的不同使用條件會(huì)對金屬焊接性提出不同的性能要求，因此還必須從使用角度來制定焊接性試驗(yàn)。主要包括力學(xué)性能和產(chǎn)品要求的其他使用性能，如不銹鋼的耐腐蝕性、低溫鋼的低溫沖擊韌性、耐熱鋼的高溫蠕變強(qiáng)度或持久強(qiáng)度等試驗(yàn)。5.5.2 5.5.2 焊接性試驗(yàn)方法分類焊接性試驗(yàn)方法分類1、模擬類方法： 這類焊接性評定方法一般不需要進(jìn)行實(shí)際焊接，只是利用焊接熱模擬裝置，模擬焊接熱循環(huán)，人為制造缺

13、口或電解充氫等，估價(jià)材料焊接過程中焊縫或熱影響區(qū)可能發(fā)生的組織性能變化和出現(xiàn)的問題，為制定合理的焊接工藝提供依據(jù)。 熱模擬試驗(yàn)機(jī)是動(dòng)態(tài)熱形模擬試驗(yàn)設(shè)備。它可以動(dòng)態(tài)地模擬金屬受熱及變形過程?？梢赃M(jìn)行焊接工藝、金屬熱處理工藝、動(dòng)態(tài)過程模擬試驗(yàn)，可以測定金屬高溫力學(xué)性能、金屬熱物性及CCT曲線、應(yīng)力應(yīng)變曲線等。 第15頁/共52頁2、實(shí)焊類方法 這類方法是比較直觀地對施焊的接頭甚至產(chǎn)品進(jìn)行檢查，焊接接頭是否發(fā)生缺陷或在使用條件下進(jìn)行各種性能試驗(yàn)，以實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果來評定其焊接性。常用方法：斜Y坡口對接裂紋試驗(yàn)、窗口拘束試驗(yàn)、剛性固定對接裂紋試驗(yàn)以及不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)。3、理論計(jì)算類方法 在大量生產(chǎn)和科學(xué)

14、研究的基礎(chǔ)上歸納總結(jié)出來的理論計(jì)算方法。主要依據(jù)母材或焊縫金屬的化學(xué)成分和某些其它條件（如接頭拘束度、焊縫擴(kuò)散氫含量），通過一定的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，估計(jì)冷裂、熱裂、再熱裂紋的傾向大小。由于是經(jīng)驗(yàn)公式，這類方法的應(yīng)用是有條件限制的，而且大多是間接、粗略估計(jì)焊接性問題。 常用方法：碳當(dāng)量法、冷裂敏感指數(shù)法、熱影響區(qū)最高硬度法等第16頁/共52頁焊接性試驗(yàn)方法工藝焊接性使用焊接性直接法直接法間接法間接法焊接熱裂紋試驗(yàn)焊接冷裂紋試驗(yàn)再熱裂紋試驗(yàn)層狀撕裂試驗(yàn)熱應(yīng)變時(shí)效脆化試驗(yàn)由碳當(dāng)量推測焊接性裂紋敏感指數(shù)及臨界應(yīng)力裂紋敏感性的臨界冷卻時(shí)間連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖斷口分析、金相組織分析焊接熱影響區(qū)最高硬度焊接熱、力

15、模擬試驗(yàn)直接法直接法間接法實(shí)際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)運(yùn)行的服役試驗(yàn)壓力容器的爆破試驗(yàn)焊縫及接頭的常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn)焊縫及接頭的低溫脆性試驗(yàn)焊縫及接頭的斷裂韌性試驗(yàn)焊縫及接頭的高溫性能試驗(yàn)焊縫及接頭的疲勞、動(dòng)載試驗(yàn)焊縫及接頭的抗腐蝕性試驗(yàn)應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)第17頁/共52頁 2、選擇或制定焊接性試驗(yàn)方法的原則 評定焊接性的試驗(yàn)方法多種多樣，且每種試驗(yàn)的研究角度、試驗(yàn)條件、適用范圍、難易程度以及試驗(yàn)精度等都有較大差別。一般情況下，正確、快速選擇已有的或設(shè)計(jì)新的焊接性試驗(yàn)方法應(yīng)把握以下幾個(gè)基本原則：（1）應(yīng)盡量使試驗(yàn)條件與實(shí)際焊接條件一致（針對性） 焊接性試驗(yàn)條件應(yīng)盡可能接近實(shí)際焊接時(shí)的條件，只有這樣才能使焊接性試驗(yàn)

16、具有較強(qiáng)的針對性，才有可能使試驗(yàn)結(jié)果比較確切地反映實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)的焊接性本質(zhì), 試驗(yàn)結(jié)果也才能比較確切地顯示出實(shí)際生產(chǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么問題或可能獲得的結(jié)果。（2）試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)穩(wěn)定可靠，具有較好的再現(xiàn)性（可靠） 試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)穩(wěn)定、準(zhǔn)確，不能過于分散，否則很難準(zhǔn)確顯示出變化規(guī)律和導(dǎo)出正確的結(jié)論。 較好的再現(xiàn)性能較好地展現(xiàn)實(shí)際接頭中存在的問題，并確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性 因此，試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡量避免人為因素的影響，多采用自動(dòng)化，少采用人工操作，并嚴(yán)格規(guī)定試驗(yàn)條件。 樣加工比較容易，而且材料消耗較少，試驗(yàn)周期較短的試驗(yàn)方法，以節(jié)約試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。第18頁/共52頁 Ceq =C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu

17、)/15 (%) 適用范圍：中等強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)鋼（強(qiáng)度為 500700MPa）5.3.1碳當(dāng)量的間接估測法 鋼材的化學(xué)成分是直接影響HAZ淬硬傾向和冷裂傾向的重要因素之一。因此，利用化學(xué)成分可簡接分析鋼材的焊接性。碳當(dāng)量(Ceq) ：將鋼材中各種元素對淬硬傾向和冷裂紋的作用按照相當(dāng)于若干含碳量的作用折合，并把折合后的碳量迭加起來。國際焊接協(xié)會(huì)推薦 美國焊接學(xué)會(huì)（AWS）推薦 Ceq = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/4 + (Cu/13 + P/2)(%) 適用范圍：適用于含碳量較高的低合金高強(qiáng)鋼 C0.6 %；Mn1.6%；Ni3.3%；C

18、r1.0%；Mo0.6%；Cu0.51%，P =0.050.15%，當(dāng)Cu0.5或P0.5%時(shí)，鋼材易淬硬，焊接性變差，焊接時(shí)需預(yù)熱才能防止裂紋，隨板厚增大預(yù)熱溫度相應(yīng)提高。 Ceq0.6% 鋼材的冷裂傾向大，焊接性差，采取嚴(yán)格的工藝措施，如焊前預(yù)熱，焊后熱處理，嚴(yán)格控制線能量等。 第20頁/共52頁 2) 使用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）的碳當(dāng)量公式時(shí)，當(dāng)鋼板厚度25mm和采用焊條電弧焊時(shí)（焊接熱輸入為17kJ/cm），對于不同強(qiáng)度級別的鋼材規(guī)定了不產(chǎn)生裂紋的碳當(dāng)量界限和相應(yīng)的預(yù)熱措施，見下表2-5。 鋼材強(qiáng)度和碳當(dāng)量確定預(yù)熱溫度 單純用Ceq值估價(jià)材料的冷裂傾向比較片面，因?yàn)樗鼉H考慮了材料的化學(xué)

19、成分對冷裂紋的影響，忽略了焊縫含氫量、接頭拘束度和熱循環(huán)等重要因素，因此碳當(dāng)量不能用于判斷實(shí)際焊接時(shí)是否一定產(chǎn)生冷裂紋。第21頁/共52頁2 冷裂敏感指數(shù) 日本學(xué)者采用Y形坡口“鐵研試驗(yàn)”對200多種不同成分的鋼材、不同厚度及不同的焊縫含氫量進(jìn)行試驗(yàn)，提出了與化學(xué)成分、擴(kuò)散氫和拘束度（或板厚）相聯(lián)系的冷裂紋敏感性指數(shù)等公式。H擴(kuò)散氫含量（ml/100g）；h板厚（mm）； Pw考慮到拘束度的焊接裂紋敏感指數(shù)（）；Pc焊接裂紋敏感指數(shù)（）；RF焊縫拉伸拘束度N/(mm2)；Pcm為合金元素的冷裂敏感系數(shù)（） 第22頁/共52頁適用范圍：適用范圍： C：0.070.22%；Si：00.60 %；M

20、n：0.41.4%；Cu：00.50%；Ni：01.20%；Cr：01.20%；Mo：00.07 %；V：00.12%；B：00.005。 此外擴(kuò)散氫1.05.0ml/100g；板厚1950mm；焊接線能量1730kJ/cm。 第23頁/共52頁3熱裂紋敏感性指數(shù)法 考慮化學(xué)成分對焊接熱裂紋敏感性的影響，在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上提出可預(yù)測或評估低合金結(jié)構(gòu)鋼熱裂紋敏感性指數(shù)的方法。(1) 熱裂紋敏感系數(shù)（簡稱HCS），其計(jì)算公式為：310VMoCrMn3100Ni25SiPSCHCS）（當(dāng)HCS4時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。HCS越大的金屬材料，其熱裂紋敏感性越高。(2) 臨界應(yīng)變增長率（簡稱CST），其

21、計(jì)算公式為： CST=(-19.2C-97.2S-0.8Cu-1.0Ni+3.9Mn+ 65.7Nb-618.5B+7.0)10-4 (2-3) 當(dāng)CST6.510-4時(shí)，可以防止產(chǎn)生熱裂紋，但這僅是按化學(xué)成分來考慮的。第24頁/共52頁4再熱裂紋敏感性指數(shù)法 預(yù)測低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接性時(shí)，根據(jù)合金元素對再熱裂紋敏感性的影響，可采用再熱裂紋敏感性指數(shù)法進(jìn)行評定。一般有兩種評定方法：(1) G法，其計(jì)算公式為： G = Cr+3.3Mo+8.1V-2，(%) (2-4) 當(dāng)G0時(shí)，不產(chǎn)生再熱裂紋；G0時(shí)，對產(chǎn)生再熱裂紋較敏感。對于wC0.1%的低合金鋼，上式可修正為： G = G+10C= Cr+3

22、.3Mo+8.1V-2+10C，(%) 當(dāng)G2時(shí)，對再熱裂紋敏感；1.5G2時(shí)，對再熱裂紋敏感性中等；G1.5時(shí)，對再熱裂紋不敏感。(2) PSR法 此法主要是用于考慮合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)Cu、Nb、Ti等元素對再熱裂紋的影響，計(jì)算公式為： PSR=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+ 10V-2，(%) 此公式適用范圍為：wCr1.5%；wMo2.0%；wCu1.0%；0.10%wC0.25%；wV+wNb+wTi0.15%。當(dāng)PSR0時(shí)，對產(chǎn)生再熱裂紋較敏感。第25頁/共52頁5.3.2 焊接性直接試驗(yàn)法1、焊接熱裂紋試驗(yàn)方法焊接熱裂紋試驗(yàn)方法 焊接熱裂紋是在焊接過程中在高溫下產(chǎn)生的一種裂紋，

23、其特征大多數(shù)是沿原奧氏體晶界擴(kuò)展和開裂。表2-13列出幾種常用的低合金鋼焊接熱裂紋試驗(yàn)方法。 常用的低合金鋼焊接熱裂紋試驗(yàn)方法第26頁/共52頁（1）可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)方法 1）試驗(yàn)原理 主要用于評定低合金鋼各種熱裂紋（結(jié)晶裂紋、液化裂紋等）敏感性。這種方法的原理是在焊縫凝固后期施加不同的應(yīng)變來研究產(chǎn)生裂紋的規(guī)律。 當(dāng)外加應(yīng)變值在某一溫度區(qū)間超過焊縫或熱影響區(qū)金屬的塑性變形能力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)熱裂紋，以此來評定產(chǎn)生焊接熱裂紋的敏感性。 2）試驗(yàn)裝置如5.3.1-1所示：第27頁/共52頁 3）試驗(yàn)步驟 試驗(yàn)時(shí)，把試板安裝在弧形模塊上，右端用壓板和螺栓固定，然后在試板上熔敷一條焊道，焊接到A點(diǎn)時(shí)，在試

24、板左端施加壓力F，使試板緊貼弧形模塊。試板焊縫表面承受拉伸應(yīng)變，的大小可通過變換不同曲率R的弧形模塊進(jìn)行調(diào)整，R越小，焊縫承受的拉伸應(yīng)變越大，當(dāng)達(dá)到某一臨界值時(shí)， A點(diǎn)焊縫或熱影響金屬承受的拉伸應(yīng)變將超過變形能力而產(chǎn)生裂紋圖3.2.1-1第28頁/共52頁 （2） 壓板對接（FISCO）焊接裂紋試驗(yàn) 1）用途：主要用于評定低合金鋼焊縫金屬的熱裂紋敏感性，也可以做鋼材與焊條匹配的性能試驗(yàn)。 2）試驗(yàn)裝置 試驗(yàn)裝置如圖5.3.2-2所示。在C形夾具中，垂直方向用14個(gè)緊固螺栓以3105N的力壓緊試板，橫向用4個(gè)螺栓以6104N的力定位，把試板牢牢固定在試驗(yàn)裝置內(nèi)。 第29頁/共52頁圖5.3.3-

25、2壓板對接（FISCO）試驗(yàn)裝置 1C形拘束框架 2試板 3緊固螺栓 4齒形底座 5定位塞片 6調(diào)節(jié)板第30頁/共52頁 3）試件制備 試件的形狀與尺寸如圖5.3.2-3a所示。坡口形狀為I形，厚板時(shí)可用Y形坡口，采用機(jī)械加工，坡口附近表面要打磨干凈。 4）試驗(yàn)步驟 將試件安裝在試驗(yàn)裝置內(nèi)，在試件坡口的兩端按試驗(yàn)要求裝入相應(yīng)尺寸的定位塞片，以保證坡口間隙（變化范圍0-6mm）。先將橫向螺栓緊固，再將垂直方向的螺栓用指針式扭力扳手緊固。 按生產(chǎn)上使用的工藝參數(shù)，按5.3.2-3a所示順序焊接4條長度約40mm的試驗(yàn)焊縫，焊縫間距約10mm，弧坑不必填滿。焊后經(jīng)過10min后將試件從裝置上取出，待

26、試件冷卻至室溫后，將試板沿焊縫縱向彎斷，觀察斷面有無裂紋并測量裂紋長度，如圖5.3.1-3b所示。第31頁/共52頁 圖5.3.2.-3壓板對接（FISCO）試板尺寸及裂紋計(jì)算 a) 試板尺寸 b) 焊縫裂紋長度計(jì)算第32頁/共52頁3) 裂紋率計(jì)算方法 對4條焊縫斷面上測得的裂紋長度按下式計(jì)算其裂紋率，即：%100iifLlC式中 Cf 壓板對接（FISCO）試驗(yàn)的裂紋率（%）； li4條試驗(yàn)焊縫的裂紋長度之和（mm）； Li4條試驗(yàn)焊縫的長度之和（mm）。第33頁/共52頁2、焊接冷裂紋敏感性試驗(yàn)方法第34頁/共52頁斜Y坡口對接裂紋試驗(yàn)試樣及尺寸 3) 試件制備 試板形狀及尺寸如圖所示。

27、被焊鋼材板厚=9-38mm。對接接頭坡口用機(jī)械方法加工。試板兩端各在60mm范圍內(nèi)施焊拘束焊縫，采用雙面焊。保證中間待焊試樣焊縫處有2mm間隙。第35頁/共52頁 4) 試驗(yàn)條件 試驗(yàn)焊縫選用的焊條應(yīng)與母材相匹配，所用焊條應(yīng)嚴(yán)格烘干。推薦采用下列焊接參數(shù)：焊條直徑4mm，焊接電流（17010）A，焊接電壓（242）V，焊接速度（15010）mm/min。a) 焊條電弧焊試驗(yàn)焊縫 b) 焊絲自動(dòng)送進(jìn)的試驗(yàn)第36頁/共52頁 試驗(yàn)焊縫可在各種不同溫度下施焊，試驗(yàn)焊縫只焊一道，不填滿坡口。焊后靜置和自然冷卻24h后截取試樣和進(jìn)行裂紋檢測。3) 檢測與裂紋率計(jì)算 用肉眼或手持5-10倍放大鏡來檢測焊縫

28、和熱影響區(qū)的表面和斷面是否有裂紋。按下列方法分別計(jì)算試樣的表面裂紋率、根部裂紋率和斷面裂紋率。C RCl1 0 0 %l1 0 0 根 部 裂 紋 率 縱 斷 面 上 裂 紋 長 度 總 和試 驗(yàn) 焊 縫 長 度第37頁/共52頁C FCl1 0 0 %l1 0 0 表 面 裂 紋 率 表 面 裂 紋 長 度 總 和試 驗(yàn) 焊 縫 長 度第38頁/共52頁h100%5H100斷面裂紋率 橫斷面上裂紋深度總和焊縫厚度第39頁/共52頁 4）評定準(zhǔn)則: 由于該試驗(yàn)接頭的拘束度很大，遠(yuǎn)超過了實(shí)際對接接頭的拘束度，且試件坡口為斜Y型，應(yīng)力集中程度大，其試驗(yàn)條件苛刻，一般認(rèn)為試驗(yàn)中裂紋率20%，實(shí)際構(gòu)件

29、不發(fā)生冷裂紋第40頁/共52頁 2）試件圖5.3.2-4 環(huán)形缺口插銷 插銷試棒的形狀第41頁/共52頁圖5.3.2-5 b) 螺形缺口插銷插銷試棒的形狀第42頁/共52頁圖5.3.2-6 插銷試棒、底板及熔敷焊道a) 環(huán)形缺口插銷 b) 螺形缺口插銷第43頁/共52頁 1) 試樣制備 將被焊鋼材加工成圓柱形的插銷試棒，插銷試棒的形狀如圖所示。試棒上端附近有環(huán)形或螺形缺口。將插銷試棒插入底板相應(yīng)的孔中，使帶缺口一端與底板表面平齊，。 2) 試驗(yàn)過程 按選定的焊接方法和嚴(yán)格控制的工藝參數(shù)，在底板上熔敷一層堆焊焊道，焊道中心線通過試棒的中心，其熔深應(yīng)使缺口尖端位于熱影響區(qū)的粗晶區(qū)。焊道長度L約10

30、0-150mm。第44頁/共52頁（4） 其他裂紋試驗(yàn)法1）魚骨狀裂紋試驗(yàn)法9010104050AB12試驗(yàn)原理 試件上每10mm加工一個(gè)不同深度的槽，使得試件長度方向上形成不同拘束度，溝槽越深，拘束度越小。試驗(yàn)采用TIG焊，I = 70-80A,V=150-180mm/ min焊接方向由A至B。裂紋產(chǎn)生后，隨著拘束度的降低而停止裂紋的擴(kuò)展，測定裂紋長度（5個(gè)試件的平均值），即可評定裂紋敏感性的大小。第45頁/共52頁焊接方向由A至B。裂紋產(chǎn)生后，隨著拘束度的降低而停止裂紋的擴(kuò)展，測定裂紋長度（5個(gè)試件的平均值），即可評定裂紋敏感性的大小。 適用范圍 主要用于評定鋁合金、鎂合金和鈦合金薄板焊縫

31、及熱影響區(qū)的熱裂敏感性。2）剛性固定對接裂紋試驗(yàn) 先將試板點(diǎn)固在剛性底板上，焊接拘束焊縫（先兩端，再焊兩側(cè)）用于驗(yàn)證抗裂性能時(shí)，只需焊一道試驗(yàn)焊縫，進(jìn)行工藝試驗(yàn)時(shí)，工藝參數(shù)以不出現(xiàn)裂紋進(jìn)行調(diào)整。焊后接頭放置24小時(shí)后進(jìn)行裂紋檢查，可以沿橫斷面，也可以沿焊縫中心線截取試樣第46頁/共52頁3）窗形拘束裂紋試驗(yàn) 主要用于測定低合金鋼多層焊時(shí)焊縫橫向冷裂紋及熱裂紋的敏感性，為選擇焊接材料和確定工藝條件提供試驗(yàn)依據(jù)。 適用范圍 a、鋼材及焊接材料對接接頭的抗裂性試驗(yàn) 主要測定焊縫的熱裂敏感性 也可測定HAZ的冷裂敏感性 b、焊接工藝試驗(yàn) 第47頁/共52頁 4）HAZ最高硬度試驗(yàn)最高硬度試驗(yàn) HAZ最高硬度試驗(yàn)的應(yīng)用價(jià)值在于可以由給定的焊接工藝條件和規(guī)范參數(shù)估算被焊材料熱影響區(qū)的最高硬度，以此間接推斷