8-第八章　常用金屬的焊接（焊工工藝-第3版）

1、第八章常用金屬的焊接第一節(jié)碳鋼的焊接表8-1碳鋼焊接性與碳含量的關(guān)系 碳鋼是以鐵為基礎(chǔ)，以碳為主要合金元素的鐵碳合金，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過(guò)1.0%。其他常存元素因含量較低皆不作為合金元素。因此，碳鋼的焊接性主要取決于碳含量的高低。隨著碳含量的增加，焊接性逐漸變差，見(jiàn)表8-1。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13304.1-2008中以“非合金鋼”取代傳統(tǒng)“碳素鋼”，非合金鋼包括的一些內(nèi)涵比碳素鋼更廣泛。本書(shū)仍沿用碳鋼一詞。第一節(jié)碳鋼的焊接一、低碳鋼的焊接特點(diǎn) 低碳鋼的碳含量較低(w025%)，除Mn、Si、S、P等常規(guī)元素外，很少有其他合金元素，因而焊接性良好。1、焊接時(shí)特點(diǎn)：1)可裝配成各種不同的接頭，

2、適應(yīng)各種不同位置的施焊，且焊接工藝和技術(shù)較簡(jiǎn)單，容易掌握。2)焊前一般不需預(yù)熱，只有在環(huán)境溫度較低或結(jié)構(gòu)剛性過(guò)大時(shí)，才考慮預(yù)熱措施。3)塑性較好，焊接接頭產(chǎn)生裂紋的傾向小，適合制造各類(lèi)大型結(jié)構(gòu)件和受壓容器。4)不需要使用特殊和復(fù)雜的設(shè)備，對(duì)焊接電源沒(méi)有特殊要求，交直流弧焊機(jī)都可以焊接。5)低碳鋼焊接時(shí)，如果焊條直徑或工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，也可能出現(xiàn)熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大或時(shí)效硬化傾向。第一節(jié)碳鋼的焊接2、低碳鋼的焊接工藝 低碳鋼幾乎可以采用所有的焊接方法進(jìn)行焊接，并都能保證焊接接頭的良好質(zhì)量，用的最多的是焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊及CO2氣體保護(hù)焊等。（1）焊條電弧焊 焊條電弧焊時(shí)焊前準(zhǔn)備、焊材選用、焊

3、接方法選定、焊接參數(shù)、操作要求等工藝內(nèi)容中，關(guān)鍵是選擇電焊條，而焊條的選用主要是根據(jù)母材的強(qiáng)度等級(jí)及焊接結(jié)構(gòu)的工作條件來(lái)確定的，見(jiàn)表8 2。（2）埋弧焊 低碳鋼的埋弧焊接頭的等強(qiáng)度，主要靠選擇相應(yīng)的焊絲和焊劑來(lái)獲得。焊絲和焊劑見(jiàn)表8 2。第一節(jié)碳鋼的焊接表8-2常用低碳鋼焊接材料的選擇3、低碳鋼典型零件焊接 油田輸油管線材質(zhì)為20鋼，其外徑為?60mm、壁厚35mm，采用手工鎢極氬弧焊打底，焊條電弧焊蓋面進(jìn)行施焊。(1)坡口形式及加工方法坡口為Y形，坡口角度為605，鈍邊1.5mm，間隙1.5mm，如圖8-1所示。(2)焊接材料及電源的選擇焊條可用E5015(J507)或E5016(J506)

4、堿性低氫型焊條，直徑為?3.2mm。(3)焊接參數(shù)見(jiàn)表8-3。表8-3焊 接 參 數(shù)圖8-1油田輸油管線第一節(jié)碳鋼的焊接(4)焊接檢驗(yàn)焊縫表面不允許有氣孔、裂紋、夾渣等缺陷。表8 4焊縫外觀尺寸要求(單位：mm)表8-4焊縫外觀尺寸要求(單位：mm)第一節(jié)碳鋼的焊接二、中碳鋼的焊接1、特點(diǎn)：中碳鋼的碳含量WC只比低碳鋼提高02%03%，在0.25%0.6%之間，但是這點(diǎn)變化卻引起了焊接性的嚴(yán)重惡化。同時(shí)在物理性能方面，中碳鋼比低碳鋼線膨脹系數(shù)略高，熱導(dǎo)率稍低，這也就增加了中碳鋼焊接的熱應(yīng)力和過(guò)熱傾向。2、中碳鋼的焊接工藝(1)焊接方法中碳鋼焊件焊接時(shí)，焊條電弧焊是最恰當(dāng)?shù)暮附臃椒?，?yīng)采用相應(yīng)強(qiáng)

5、度級(jí)別的堿性低氫型焊條。(2)坡口制備中碳鋼焊接時(shí)，為了限制焊縫中的含碳量、減少熔合比，一般開(kāi)成帶鈍邊的U形或V形坡口，并將坡口兩側(cè)油、銹等污物清除干凈。第一節(jié)碳鋼的焊接(3)預(yù)熱大多數(shù)情況下，中碳鋼焊接需要預(yù)熱和控制層間溫度以降低焊縫和熱影響區(qū)冷卻速度，防止產(chǎn)生馬氏體，預(yù)熱溫度取決于碳當(dāng)量、母材厚度、結(jié)構(gòu)剛度、焊條類(lèi)型和工藝方法等。(4)焊接電源一般選用直流弧焊電源，反極接，這樣可以使熔深減少，起到降低裂紋傾向和氣孔敏感性的作用。(5)焊后熱處理焊后盡量立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，特別對(duì)于厚度大或剛性大的工件。 如果焊后不能立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，也要進(jìn)行后熱，即采取保溫、緩冷措施，使擴(kuò)散氫逸出

6、，以減少裂紋的產(chǎn)生。（6）焊后可錘擊焊縫，以減少焊接殘余應(yīng)力，細(xì)化晶粒。第一節(jié)碳鋼的焊接3、中碳鋼典型零件焊接(1)法蘭長(zhǎng)軸材料為35鋼，主要尺寸如圖8-2所示。焊件預(yù)熱150，焊前仔細(xì)清理焊口，定位焊縫45段，每段長(zhǎng)50mm。焊件水平放置，焊縫處于立焊位置。圓周焊縫分成6段或4段，分段跳焊以減小焊接應(yīng)力和變形，第一道焊縫焊速稍慢，焊肉稍厚，滅弧注意填滿弧坑。(2)機(jī)車(chē)用萬(wàn)向軸材料為40Cr，結(jié)構(gòu)如圖8-3所示。圖8-2焊接法蘭長(zhǎng)軸圖8-3焊接萬(wàn)向軸第一節(jié)碳鋼的焊接三、高碳鋼的焊接1、特點(diǎn)：1)高碳鋼比中碳鋼焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋的傾向更大。2)高碳鋼對(duì)淬火更加敏感，所以近縫區(qū)極易形成馬氏體淬硬組織

7、，如工藝措施不當(dāng)，則在近縫區(qū)會(huì)產(chǎn)生冷裂紋。3)高碳鋼焊接時(shí)由于受焊接高溫的影響，晶粒長(zhǎng)大快，碳化物容易在晶界上積聚、長(zhǎng)大，焊縫脆弱，使焊接接頭強(qiáng)度降低。4)高碳鋼導(dǎo)熱性能比低碳鋼差，因此在熔池急劇冷卻時(shí)會(huì)在焊縫中引起很大的內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力很容易導(dǎo)致形成裂紋。第一節(jié)碳鋼的焊接2、高碳鋼的焊接工藝高碳鋼的焊條電弧焊工藝1)高碳鋼焊接時(shí)，一般不要求接頭與基本金屬等強(qiáng)度，通常選用低氫型焊條。2)焊前要嚴(yán)格清理待焊處的鐵銹和油污，焊件厚度大于10mm時(shí)，焊前應(yīng)預(yù)熱至200，一般直流反接，焊接電流應(yīng)比焊低碳鋼小10%左右。3)焊條在焊接前應(yīng)進(jìn)行400烘干(12)h，以除去藥皮中潮氣及結(jié)晶水，并在下保溫，

8、隨用隨取，以便減小焊縫金屬中氧和氫的含量，防止裂紋和氣孔的產(chǎn)生。4)焊件厚度在5mm以下時(shí)，可不開(kāi)坡口直接從兩邊焊接，焊條應(yīng)作直線往返擺動(dòng)。5)為了降低熔合比，以減少焊縫中的碳含量，高碳鋼最好開(kāi)坡口多層焊接。6)定位焊時(shí)應(yīng)采用小直徑焊條焊透。第一節(jié)碳鋼的焊接第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接一、概述：1. 分類(lèi) 高強(qiáng)度鋼的種類(lèi)很多，強(qiáng)度差別也很大，在討論焊接性時(shí)，按照鋼材供貨的熱處理狀態(tài)將其分為熱軋及正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼三類(lèi)。采用這樣的分類(lèi)方法，是因?yàn)殇摰墓┴洘崽幚頎顟B(tài)是由其合金系統(tǒng)、強(qiáng)化方式、顯微組織所決定的，而這些因素又直接影響鋼的焊接性與力學(xué)性能，所以同一類(lèi)的鋼其焊接性是比較接近的。(1

9、)熱軋及正火鋼以熱軋或正火狀態(tài)供貨和使用的鋼稱為熱軋及正火鋼。表8-5幾種常用熱軋及正火鋼的力學(xué)性能(2)低碳調(diào)質(zhì)鋼這類(lèi)鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨和使用，屬于熱處理強(qiáng)化鋼。低碳調(diào)質(zhì)鋼中合金元素的主要作用是提高鋼的淬透性和鋼的抗回火性，還使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度降低得最少，以減少淬火裂紋和焊接裂紋。通過(guò)調(diào)質(zhì)處理得到低碳馬氏體或貝氏體，不但提高了強(qiáng)度，而且保證了塑性和韌性。對(duì)同一強(qiáng)度級(jí)別的鋼來(lái)說(shuō)，調(diào)質(zhì)鋼比正火鋼的合金元素含量低，從而具有更好的韌性和焊接性。低碳調(diào)質(zhì)鋼的缺點(diǎn)是生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高，進(jìn)行熱加工時(shí)對(duì)工藝參數(shù)限制比較嚴(yán)格。典型低碳調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能見(jiàn)表8 6。表8-6典型低碳調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)

10、鋼的焊接(3)中碳調(diào)質(zhì)鋼這類(lèi)鋼屬于熱處理強(qiáng)化鋼，其碳含量較高(wC0.3%)，屈服強(qiáng)度為8801170MPa，與低碳調(diào)質(zhì)鋼相比，合金系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。表8-7幾種中碳調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接2.專業(yè)用鋼 把滿足某些特殊工作條件的鋼種總稱為專業(yè)用鋼。按用途的不同，其分類(lèi)品種很多，常用于焊接結(jié)構(gòu)制造的有：(1)珠光體耐熱鋼這類(lèi)鋼主要用于制造工作溫度在500范圍內(nèi)的設(shè)備，具有一定的高溫強(qiáng)度和抗氧化能力，該鋼的熱處理方式包括調(diào)質(zhì)處理在內(nèi)的各種形式。(2)低溫用鋼用于制造在-20低溫下工作的設(shè)備。(3)低合金耐蝕鋼主要用于制造在大氣、海水、石油、化工產(chǎn)品等腐蝕介質(zhì)中工作的各種設(shè)備，除要求鋼材

11、具有合格的力學(xué)性能外，還要對(duì)相應(yīng)的介質(zhì)有耐蝕能力。第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性三、合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性：1、合金元素對(duì)合金合金結(jié)構(gòu)鋼焊接性的影響2、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性1）焊接裂紋 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)容易產(chǎn)生的裂紋是冷裂紋。隨著鋼材強(qiáng)度等級(jí)的提高,淬硬傾向增加,冷裂紋的傾向也增大。又因厚板的剛度大,焊接接頭的殘余應(yīng)力也大。因此,冷裂紋主要發(fā)生在強(qiáng)度級(jí)別較高的厚板結(jié)構(gòu)中。2）焊接熱影響區(qū)脆化 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí),熱影響區(qū)中被加熱到1100以上的粗晶區(qū),是焊接接頭的薄弱區(qū),熱影響區(qū)粗晶脆化主要與焊接熱輸入有關(guān)。對(duì)于熱軋鋼,焊接熱輸人較大時(shí),粗晶區(qū)將因晶粒長(zhǎng)大或出現(xiàn)魏

12、氏組織等而降低韌性;焊接熱輸入較小時(shí),會(huì)由于粗晶區(qū)組織中馬氏體比例的增大而降低韌性。 對(duì)于正火鋼,受熱輸入影響更大。采用過(guò)大的熱輸入時(shí),粗晶區(qū)在正火狀態(tài)下彌散分布的.TiC、VC和VN等溶入奧氏體中,將失去抑制奧氏體晶粒的長(zhǎng)大及削弱組織細(xì)化作用, 粗晶區(qū)將出現(xiàn)粗大組織而使初性顯著降低。三、合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝：1、焊接材料的選擇 選擇焊接材料最重要的原則就是確保焊縫金屬的力學(xué)性能，使之滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求，從而保證產(chǎn)品在使用中正常運(yùn)行。表8-8熱軋及正火鋼常用焊接材料示例第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性表8-9典型低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接材料選用示例第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性表8-10中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接材料選用示例

13、第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性2、焊接方法選擇 目前用于低合金鋼的焊接方法可分成兩類(lèi)。一類(lèi)是焊接熱輸入大的焊接法，如單絲和多絲埋弧焊以及電渣焊等。這種方法往往會(huì)引起焊縫金屬和熱影響區(qū)的晶粒粗大，加之在較低的冷卻速度下所發(fā)生的其他冶金變化，可能對(duì)接頭的韌性產(chǎn)生不利影響，具有再熱裂紋傾向的合金鋼，其熱影響區(qū)組織對(duì)消除應(yīng)力裂紋的敏感性增加。另一類(lèi)是焊接熱輸入較小的焊接方法，如焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊以及窄間隙埋弧焊等。采用這種方法時(shí)，焊縫截面大大減小，可顯著縮短焊接周期，節(jié)約大量的焊接材料，保證焊接接頭具有優(yōu)良的性能；其不利的一面是對(duì)焊接設(shè)備和操作技能提出了較高的要求。第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼

14、的焊接性第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性3、焊前準(zhǔn)備（1）接頭形式及坡口制備 接頭形式和坡口的幾何形狀、尺寸、制備方法，會(huì)直接影響到合金結(jié)構(gòu)鋼接頭的質(zhì)量和生產(chǎn)成本。在設(shè)計(jì)坡口時(shí)，首先應(yīng)避免采用易產(chǎn)生未焊透的坡口形式，因?yàn)楹缚p根部缺口往往是各種裂紋的起源區(qū)。其次是盡量減少焊縫的橫截面積，以降低接頭的殘余應(yīng)力，同時(shí)也可以減少焊接材料的消耗量，提高生產(chǎn)效率。表8-1116Mn鋼埋弧焊接頭形式與焊縫性能的關(guān)系(采用焊劑HJ431)（2）焊接區(qū)的清理 合金結(jié)構(gòu)鋼接頭焊接區(qū)的清理是建立低氫環(huán)境的主要環(huán)節(jié)之一，鋼材的淬硬傾向越大，對(duì)焊接區(qū)清理的要求亦越高。焊縫邊緣和坡口表面不應(yīng)有氧化皮、銹斑、油脂及其它污染物。焊

15、前還必須清除焊接區(qū)鋼板表面的吸附水分，特別是在相對(duì)濕度較高的環(huán)境下焊接時(shí)，更應(yīng)注意這一點(diǎn)。第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性（3）焊接材料的焊前處理 在合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接過(guò)程中，為防止產(chǎn)生焊接冷裂紋，保證接頭的性能，通常選用低氫型堿性焊條。但堿性焊條、熔煉型焊劑和燒結(jié)型焊劑，均容易吸潮，所以焊條和焊劑在使用之前，應(yīng)按技術(shù)條件的規(guī)定或生產(chǎn)廠推薦的規(guī)范進(jìn)行烘干。對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別高的焊條應(yīng)使用焊條保溫筒，隨用隨取。表9 8列出了常用低合金鋼焊條和焊劑的典型烘干規(guī)范，可供參考。表8-12常用低合金鋼焊條和焊劑的烘干溫度4、焊接參數(shù)的選擇 焊接參數(shù)包括能量參數(shù)、溫度參數(shù)和操作參數(shù)三部分。能量

16、參數(shù)是指焊接電流、電弧電壓和焊接速度。溫度參數(shù)則包括預(yù)熱溫度、層間溫度和后熱溫度。操作參數(shù)主要由焊接位置、焊接順序、焊接方向和焊道層次等參數(shù)組成。正確地選擇焊接參數(shù)可使焊縫金屬和熱影響區(qū)的性能達(dá)到最佳化。表8-13幾種熱軋及正火鋼的預(yù)熱溫度和焊后熱處理規(guī)范第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性5、焊后熱處理 合金結(jié)構(gòu)鋼接頭在焊完一部分，或在整個(gè)焊接結(jié)構(gòu)的所有接頭焊完后，為保證其力學(xué)性能，要按技術(shù)要求作焊后熱處理。一般情況下焊后熱處理的形式有下列幾種：（1）消除應(yīng)力退火處理 焊后是否需要熱處理，要根據(jù)鋼板的化學(xué)成分、板厚、結(jié)構(gòu)剛性、焊接方法及使用條件等因素進(jìn)行考慮。對(duì)于冷裂及傾向較大的低合金高強(qiáng)鋼、厚壁高壓

17、容器等，要求焊后應(yīng)作消除應(yīng)力的熱處理。消除應(yīng)力熱處理是指將焊件均勻地以一定的速度加熱到Ac3點(diǎn)以下足夠高的溫度，保溫一段時(shí)間后隨爐均勻地冷卻到300，最后將焊件移到爐外空冷。第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性1)母材屈服強(qiáng)度490MPa，為防止延遲裂紋，焊后進(jìn)行退火處理。2)對(duì)厚壁壓力容器，為防止三向應(yīng)力場(chǎng)所造成的脆性破壞，焊后應(yīng)進(jìn)行退火處理。3)對(duì)可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂或要求尺寸穩(wěn)定的產(chǎn)品，焊后進(jìn)行退火處理。低碳調(diào)質(zhì)鋼一般不必進(jìn)行退火處理，只有屬下列情況之一者，才需要進(jìn)行退火處理：1)鋼材在焊后或冷變形加工后，韌性達(dá)不到要求。2)結(jié)構(gòu)要求尺寸保持穩(wěn)定。3)鋼材對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感。第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性

18、（2）正火+回火熱處理 合金結(jié)構(gòu)鋼厚板，在電渣焊之后，或者熱校、熱成形之后，需作正火熱處理，以細(xì)化電渣焊接頭的晶粒，調(diào)整高溫?zé)岢尚蔚哪覆暮秃缚p金屬的性能。鋼材的正火溫度應(yīng)選在該鋼種的Ac3點(diǎn)以上30，正火處理的保溫時(shí)間通常按12min/mm計(jì)算，保溫結(jié)束后將焊件放在平靜的空氣中冷卻。（3）淬火+回火熱處理 當(dāng)鋼材的屈服強(qiáng)度達(dá)到或超過(guò)500MPa時(shí)，在正火狀態(tài)下鋼材的韌性會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定，采用淬火+回火熱處理方法，可以提高鋼材的強(qiáng)度，同時(shí)改善韌性。第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性6、焊后檢驗(yàn) 合金結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭的焊后檢驗(yàn)比普通碳鋼接頭要嚴(yán)格。常用的無(wú)損檢測(cè)法有射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、滲透檢測(cè)和磁粉檢測(cè)等。在低

19、合金結(jié)構(gòu)鋼接頭焊后檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)考慮這種鋼的焊接特點(diǎn)，制定合理的檢查規(guī)程。對(duì)于具有延遲裂紋傾向的焊接接頭，應(yīng)規(guī)定在焊接工作全部結(jié)束后經(jīng)過(guò)48h后再進(jìn)行焊縫的無(wú)損檢測(cè)。對(duì)消除應(yīng)力裂紋敏感的低合金結(jié)構(gòu)鋼接頭進(jìn)行檢查時(shí)，規(guī)定在焊后、消除應(yīng)力處理后分別對(duì)接頭作無(wú)損檢測(cè)。由于表面裂紋對(duì)結(jié)構(gòu)的安全構(gòu)成極大的威脅，故在低合金結(jié)構(gòu)鋼焊縫及熱影響區(qū)表面都應(yīng)作表面磁粉檢測(cè)。低合金結(jié)構(gòu)鋼接頭的強(qiáng)度越高，裂紋敏感性越大，無(wú)損檢測(cè)包括磁粉檢測(cè)的檢查幾率也應(yīng)相應(yīng)提高。第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性四、典型低合金高強(qiáng)度鋼的焊接工藝(一）、Q345(16Mn)鋼的焊接工藝 Q345(16Mn)鋼是典型的熱軋鋼，板厚t30mm的焊件，

20、焊前一般不必預(yù)熱。但Q345鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大，所以在低溫下，或在大剛度、大厚度結(jié)構(gòu)上焊接時(shí)，為防止出現(xiàn)冷裂紋，仍需采取預(yù)熱措施1.焊前準(zhǔn)備 鋼板可采用氧乙炔焰切割、等離子弧切割下料。板厚t90mm時(shí)，切割切緣不必預(yù)熱；t90mm時(shí)，鋼板切割起點(diǎn)處應(yīng)預(yù)熱至100。采用碳弧氣刨制備坡口時(shí)，t30mm的鋼板，氣刨前應(yīng)預(yù)熱至100。2.焊條電弧焊工藝 可采用V形或U形坡口。3.埋弧焊工藝 可采用I形、V形和U形坡口。第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性（二）、13MnNiMoNb鋼厚板的焊接工藝 13MnNiMoNb鋼是典型的低碳調(diào)質(zhì)鋼，是以Mn、Mo、Nb為主要的合金元素，屈服強(qiáng)度392MPa，是中溫

21、厚壁壓力容器用鋼。該鋼具有較好的綜合力學(xué)性能，可在以下的各種溫度下工作。1.焊前準(zhǔn)備 用火焰切割厚度為80mm的鋼板時(shí)，在切割前應(yīng)將切割起點(diǎn)周?chē)?00mm處預(yù)熱至以上。不作機(jī)械加工的切割邊緣，焊前應(yīng)作表面磁粉探傷。采用碳弧氣刨清根或制備坡口。氣刨時(shí)應(yīng)將焊件預(yù)熱至150。氣刨后鋼板表面應(yīng)采用砂輪打磨清理。第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性2.焊條電弧焊工藝坡口選擇：可采用V形或U形坡口。3.埋弧焊工藝坡口選擇：可采用I形、V形和U形坡口。第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性第三節(jié) 不銹鋼的焊接一、概述： 定義：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼和耐熱鋼牌號(hào)及化學(xué)成分規(guī)定，以不銹、耐腐蝕為主要特性，且鉻含量至少為10.5%，碳含量

22、最大不超過(guò)1.2%的鋼，稱為不銹鋼。（一）類(lèi)型：不銹鋼的分類(lèi)方法很多，通常按金相的組織分類(lèi)如下：(1)馬氏體鋼馬氏體鋼包括Cr13系及以Cr12為基的多元合金化的鋼。(2)鐵素體鋼正火狀態(tài)下以鐵素體組織為主，wCr=11%30%的高鉻鋼屬于此類(lèi)，主要用作抗氧化鋼，也可作耐熱鋼用。(3)奧氏體鋼奧氏體鋼是不銹鋼中最重要的類(lèi)別，其生產(chǎn)量和使用量約占不銹鋼總量的70%。(4)鐵素體-奧氏體雙相鋼這類(lèi)鋼是在超低碳鐵素體不銹鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的雙相不銹鋼。（二）、不銹鋼的性能特點(diǎn)1.不銹鋼的物理性能 與碳鋼相比，不銹鋼的導(dǎo)電性能差；奧氏體不銹鋼線膨脹系數(shù)比碳鋼約大50%，而馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的線

23、膨脹系數(shù)大體上和碳鋼相等；奧氏體不銹鋼的熱導(dǎo)率比碳鋼低，僅為其1/3左右，馬氏體與鐵素體不銹鋼的熱導(dǎo)率均為碳鋼的1/2左右。合金元素含量越多，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性越差，線膨脹系數(shù)越大。2.不銹鋼的腐蝕形式 金屬受介質(zhì)的化學(xué)及電化學(xué)作用而被破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕，不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕、晶間腐蝕、點(diǎn)狀腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等。第三節(jié) 不銹鋼的焊接(1)均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬整個(gè)表面產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象，如圖8-4a所示，受腐蝕的金屬由于截面不斷縮小而最后破壞。(2)晶間腐蝕是一種起源于金屬表面沿晶界深入金屬內(nèi)部的腐蝕現(xiàn)象，如圖8-4b所示。圖8-4腐蝕的破壞形式a)均勻腐蝕b)晶間腐蝕c)點(diǎn)狀腐蝕(3

24、)點(diǎn)狀腐蝕腐蝕首先集中于金屬表面的局部范圍，然后迅速向內(nèi)部發(fā)展，最后穿透，如圖8-4c所示。(4)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是一種金屬在拉應(yīng)力與電化學(xué)介質(zhì)共同作用下所產(chǎn)生的一種延遲開(kāi)裂的現(xiàn)象。對(duì)焊接結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，晶間腐蝕與應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂較為常見(jiàn)，危害也較大。第三節(jié) 不銹鋼的焊接二、不銹鋼的焊接性（一）合金元素對(duì)不銹鋼接頭耐蝕性的影響 不銹鋼中常用的合金元素有C、Cr、Ni、Mo、Ti、Nb、Mn、Si等，其中Cr、Ni是保證不銹鋼耐蝕性能的最重要元素。(1)鉻(Cr)鉻是決定不銹鋼耐蝕性最重要的元素。(2)鎳(Ni)鎳也是不銹鋼中的主要元素，當(dāng)wNi15%時(shí)，對(duì)硫酸和鹽酸有很高的耐蝕性。(3)碳(C)碳一方面是穩(wěn)

25、定奧氏體的元素，作用相當(dāng)于鎳的30倍；另一方面，碳與鉻的親和力較大，能與鉻形成一系列的碳化物，而使固溶于基體中的鉻減少，使鋼的耐蝕性下降。第三節(jié) 不銹鋼的焊接(4)錳(Mn)和氮(N)錳和氮都是形成和穩(wěn)定奧氏體的元素，錳的作用是鎳的1/2，氮的作用是鎳的40倍，有時(shí)用錳和氮部分或全部代替鎳，組成Cr-Mn-N系列不銹鋼。(5)鈦(Ti)和鈮(Nb)鈦和鈮都是強(qiáng)碳化物形成元素，一般作為穩(wěn)定劑加入不銹鋼中，防止碳與鉻形成碳化物，以保證鋼的耐蝕性。(6)鉬(Mo)鉬可以增強(qiáng)鋼的鈍化作用，對(duì)提高抗點(diǎn)狀腐蝕有顯著效果。第三節(jié) 不銹鋼的焊接（二）、不銹鋼的焊接性分析1.焊接接頭的晶間腐蝕傾向 奧氏體不銹鋼

26、在400800C范圍內(nèi)加熱后對(duì)晶間腐蝕最為敏感，此溫度區(qū)間一般稱為敏化溫度區(qū)間。這主要是由于奧氏體鋼在固溶狀態(tài)下，碳以過(guò)飽和的形式溶解于固溶體中。加熱時(shí)，過(guò)飽和的碳以Cr23C6的形式沿晶界析出，當(dāng)使晶界附近wCr降到低于鈍化所需的最低數(shù)量(wCr12%)時(shí)，在晶界形成了貧鉻層，從而使晶界的電極電位遠(yuǎn)低于晶內(nèi)。當(dāng)金屬與腐蝕介質(zhì)接觸時(shí)，電極電位低的晶界就被腐蝕，這種腐蝕就是晶間腐蝕。圖8-5奧氏體不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕1焊縫晶間腐蝕2敏化區(qū)腐蝕3刀蝕第三節(jié) 不銹鋼的焊接2.提高焊接接頭耐晶間腐蝕能力的措施(1)降低含碳量減少奧氏體不銹鋼和焊條中的含碳量，是防止晶間腐蝕最根本的辦法。(2)加入穩(wěn)

27、定劑在鋼和焊接材料中加入鈦、鈮等與碳的親和力比鉻強(qiáng)的合金元素，這些合金元素能夠優(yōu)先與碳結(jié)合成穩(wěn)定的碳化物，從而避免在奧氏體晶界形成碳化鉻而產(chǎn)生貧鉻層，對(duì)提高抗晶間腐蝕能力有十分良好的作用。(3)焊后進(jìn)行固溶處理將焊件加熱到10501100C，使已經(jīng)析出的Cr23C6重新溶入奧氏體中，然后快速冷卻，形成穩(wěn)定的奧氏體組織，此過(guò)程稱為固溶處理。第三節(jié) 不銹鋼的焊接(4)改變焊縫的組織狀態(tài)即使焊縫由單一的相改變?yōu)?雙相。(5)減少焊接熱輸入盡量選用較小的焊接熱輸入，以減少在高溫停留的時(shí)間，對(duì)減小敏化區(qū)的形成和刀蝕的形成都具有一定的作用。(6)合理安排焊接順序防止刀狀腐蝕的產(chǎn)生還應(yīng)注意合理安排焊接順序，

28、這是因?yàn)榈稜罡g除產(chǎn)生于焊后在敏化溫度再次受熱外，在多層焊和雙面焊時(shí)，后一條焊縫的熱作用可能對(duì)先焊焊縫的過(guò)熱區(qū)起到敏化加熱的作用(如圖8-6a所示)。圖8-6第二面焊縫的敏化區(qū)對(duì)刀狀腐蝕的影響a)敏化區(qū)與腐蝕介質(zhì)不接觸，雙面焊b)敏化區(qū)與腐蝕介質(zhì)接觸，多層焊第三節(jié) 不銹鋼的焊接3.焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂 這是不銹鋼在靜應(yīng)力(內(nèi)應(yīng)力或外應(yīng)力)與腐蝕介質(zhì)同時(shí)作用下發(fā)生的破壞現(xiàn)象。純金屬一般沒(méi)有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向，而在不銹鋼中，奧氏體不銹鋼比鐵素體或馬氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕傾向大。因?yàn)閵W氏體不銹鋼導(dǎo)熱性差，線膨脹系數(shù)大，所以焊后會(huì)產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，因而容易造成應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。第三節(jié) 不銹鋼的焊接(1

29、)正確選用材料根據(jù)介質(zhì)特性選用對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性低的材料是防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂最根本的措施。(2)消除焊件的殘余應(yīng)力通?？刹捎缅N擊焊件表面來(lái)松弛殘余應(yīng)力，也可以進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。(3)對(duì)材料進(jìn)行防蝕處理通過(guò)電鍍、噴鍍、襯里等方法，用金屬或非金屬覆蓋層將金屬與腐蝕介質(zhì)隔離開(kāi)。(4)接頭設(shè)計(jì)應(yīng)注意防止“死區(qū)”，這是為了避免縫隙的存在。第三節(jié) 不銹鋼的焊接4.焊接接頭的熱裂紋 熱裂紋是奧氏體不銹鋼焊接時(shí)比較容易產(chǎn)生的一種缺陷，特別是含鎳量較高的奧氏體不銹鋼更易產(chǎn)生。其產(chǎn)生的主要原因是由于奧氏體不銹鋼的液、固相線區(qū)間較大、結(jié)晶時(shí)間較長(zhǎng)，而且?jiàn)W氏體結(jié)晶方向性強(qiáng)，使低熔點(diǎn)雜質(zhì)偏析嚴(yán)重而集中于晶界處；此外，

30、奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)大，冷卻收縮時(shí)應(yīng)力大，所以易產(chǎn)生熱裂紋。(1)嚴(yán)格限制焊縫中的S、P等雜質(zhì)的含量。(2)產(chǎn)生雙相組織對(duì)于wNi15%的188型不銹鋼，具有+的雙相組織焊縫有較高的抗裂性，鐵素體含量()應(yīng)控制在3%8%。第三節(jié) 不銹鋼的焊接 當(dāng)wNi15%，單相奧氏體組織的高鎳不銹鋼不宜采用+雙相組織(高溫時(shí)相促進(jìn)生成相，導(dǎo)致相脆化)時(shí)，可采用+碳化物或+硼化物的雙相組織，亦有較高的抗裂性。(3)合理的進(jìn)行合金化在不允許采用雙相組織的情況下，可以通過(guò)調(diào)整焊縫金屬的合金成分，如加入wMn4%6%，對(duì)防止單相奧氏體焊縫產(chǎn)生熱裂紋相當(dāng)有效。(4)工藝上的措施為降低焊縫的熱裂傾向，制定焊接工藝時(shí)

31、應(yīng)盡可能減少熔池過(guò)熱和接頭的殘余應(yīng)力。第三節(jié) 不銹鋼的焊接5.焊接接頭的脆化(1)相脆化奧氏體或鐵素體不銹鋼在高溫(375875C)長(zhǎng)時(shí)間加熱就會(huì)形成一種FeCr金屬間化合物，即相。(2)粗大的原始晶粒高鉻鐵素體鋼在加熱與冷卻過(guò)程中不發(fā)生相變，晶粒很容易長(zhǎng)大，而且用熱處理也無(wú)法消除，只能用壓力加工才能使粗大的晶粒破碎。(3)475C脆性wCr15%的鐵素體不銹鋼，在400550C范圍內(nèi)長(zhǎng)期加熱后，鋼在室溫下變得很脆，其沖擊韌度和塑性接近于零。此外，由于鐵素體不銹鋼焊接接頭有明顯的脆化傾向，馬氏體不銹鋼焊接時(shí)淬硬傾向大，都會(huì)造成接頭部位冷裂紋的形成。第三節(jié) 不銹鋼的焊接第三節(jié)不銹鋼的焊接三、奧氏

32、體不銹鋼的焊接工藝 對(duì)奧氏體不銹鋼結(jié)構(gòu)，多數(shù)情況下都有耐蝕性的要求。因此，為保證焊接接頭的質(zhì)量，需要解決的問(wèn)題比焊接低碳鋼或低合金鋼時(shí)要復(fù)雜得多，在編制工藝規(guī)程時(shí)，必須考慮備料、裝配、焊接各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)接頭質(zhì)量可能帶來(lái)的影響。此外，奧氏體鋼本身的物理性能特點(diǎn)，也是編制焊接工藝時(shí)必須考慮的重要因素。1.焊接材料的選擇 奧氏體不銹鋼焊接材料的選用原則，應(yīng)使焊縫金屬的合金成分與母材成分基本相同，并盡量降低焊縫金屬中的碳含量和S、P等雜質(zhì)的含量。奧氏體不銹鋼焊接材料的選用見(jiàn)第三節(jié)不銹鋼的焊接表8-14奧氏體不銹鋼焊接材料的選用第三節(jié)不銹鋼的焊接2.焊接方法的選擇 奧氏體不銹鋼具有較好的焊接性，可以采用焊條

33、電弧焊、埋弧焊、惰性氣體保護(hù)焊和等離子弧焊等熔焊方法，其工藝特點(diǎn)是小熱輸入，快焊速、不預(yù)熱、不消除應(yīng)力熱處理（應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂除外）因?yàn)殡娫傅臒徇^(guò)程特點(diǎn)，會(huì)使奧氏體不銹鋼接頭的抗晶間腐蝕能力降低，并且在熔合線附近易產(chǎn)生嚴(yán)重的刀蝕，所以一般不應(yīng)用電渣焊。3.焊前準(zhǔn)備(1)下料方法的選擇奧氏體不銹鋼中有較多的鉻，用一般的氧乙炔切割有困難，可用機(jī)械切割、等離子弧切割及碳弧氣刨等方法進(jìn)行下料或坡口加工，機(jī)械切割最常用的有剪切、刨削等。第三節(jié)不銹鋼的焊接第三節(jié)不銹鋼的焊接(2)坡口的制備在設(shè)計(jì)奧氏體不銹鋼焊件坡口形狀和尺寸時(shí)，應(yīng)充分考慮奧氏體不銹鋼較大的線膨脹系數(shù)會(huì)加劇接頭的變形，應(yīng)適當(dāng)減小V形坡口角度。

34、(3)焊前清理為了保證焊接質(zhì)量，焊前應(yīng)將坡口及其兩側(cè)2030mm范圍內(nèi)的焊件表面清理干凈，如有油污，可用丙酮或酒精等有機(jī)溶劑擦拭。(4)表面防護(hù)在搬運(yùn)、坡口制備、裝配及定位焊過(guò)程中，應(yīng)注意避免損傷鋼材表面，以免使產(chǎn)品的耐蝕性降低。4.焊接參數(shù)的選擇 焊接奧氏體不銹鋼時(shí)，應(yīng)控制焊接熱輸入和層間溫度，以防止熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大及碳化物的析出。第三節(jié)不銹鋼的焊接表8-15不銹鋼焊條電弧焊工藝參數(shù)表8-16不銹鋼鎢極氬弧焊工藝參數(shù)第三節(jié)不銹鋼的焊接表8-17奧氏體不銹鋼熔化極氬弧焊工藝參數(shù)表8-1818-8型奧氏體不銹鋼埋弧焊的工藝參數(shù)第三節(jié)不銹鋼的焊接5.奧氏體不銹鋼的焊后處理 為增加奧氏體不銹鋼的耐蝕

35、性，焊后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行表面處理，處理的方法有表面拋光、酸洗和鈍化處理。(1)表面拋光不銹鋼的表面如有刻痕、凹痕、粗糙點(diǎn)和污點(diǎn)等，會(huì)加快腐蝕。(2)酸洗經(jīng)熱加工的不銹鋼和不銹鋼焊接熱影響區(qū)都會(huì)產(chǎn)生一層氧化皮，這層氧化皮會(huì)影響耐蝕性，所以焊后必須將其除去。酸洗時(shí)，常用酸液酸洗和酸膏酸洗兩種方法。酸液酸洗又有浸洗和刷洗兩種。第三節(jié)不銹鋼的焊接1)浸洗酸液配方(體積分?jǐn)?shù))：硝酸(密度1.42g/cm3)為20%，氫氟酸為5%，其余為水。2)刷洗酸液配方(體積分?jǐn)?shù))：鹽酸50%，水50%。3)酸膏酸洗適用于大型結(jié)構(gòu)，將配制好的酸膏敷于結(jié)構(gòu)表面，停留幾分鐘，再用清水沖凈。酸膏配方：鹽酸(密度119g/cm3)

36、20mL、水100mL、硝酸(密度142g/cm3)30mL、膨潤(rùn)土150g。(3)鈍化處理鈍化處理是在不銹鋼的表面用人工方法形成一層氧化膜，以增加其耐蝕性。鈍化液配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù))：硝酸(密度142g/cm3)5%，重鉻酸鉀2%，其余為水。第三節(jié)不銹鋼的焊接6.焊后檢驗(yàn) 奧氏體不銹鋼一般都具有耐蝕性的要求，所以焊后除了要進(jìn)行一般焊接缺陷的檢驗(yàn)外，還要進(jìn)行耐蝕性試驗(yàn)。耐蝕性試驗(yàn)的目的是：在給定的條件(介質(zhì)、濃度、濕度、腐蝕方法、應(yīng)力狀態(tài)等)下測(cè)定金屬抵抗腐蝕的能力，估計(jì)其使用壽命，分析腐蝕原因，找出防止或延緩腐蝕的方法。第三節(jié)不銹鋼的焊接（二）、鐵素體不銹鋼的焊接工藝 鐵素體不銹鋼焊接時(shí)熱影響區(qū)

37、晶粒急劇長(zhǎng)大而形成粗大的鐵素體。由于鐵素體鋼加熱時(shí)沒(méi)有相轉(zhuǎn)變發(fā)生，這種晶粒粗大現(xiàn)象會(huì)造成明顯脆化，而且也使冷裂紋傾向加大。此外，焊接時(shí)，在溫度高于1000C的熔合線附近快速冷卻時(shí)會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕，但經(jīng)650850C加熱并隨后緩冷就可以加以消除。1)鐵素體不銹鋼只采用焊條電弧焊進(jìn)行焊接，為了減小475C脆化，避免焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋，焊前可以預(yù)熱，預(yù)熱溫度為70150C。2)焊接時(shí)，盡量縮短在430480C之間的加熱或冷卻時(shí)間。3)為防止過(guò)熱，盡量減少熱輸入，例如焊接時(shí)采用小電流、快速焊，焊條最好不要擺動(dòng)，盡量減少焊縫截面，不要連續(xù)焊，即待前一道焊縫冷卻到預(yù)熱溫度時(shí)再焊下一道焊縫，多層焊時(shí)要控制層間溫度

38、不宜連續(xù)施焊。第三節(jié)不銹鋼的焊接4)對(duì)于厚度大的焊件，為減少焊接應(yīng)力，每道焊縫焊完后，可用小錘輕輕敲擊焊縫表面。5)采用強(qiáng)制冷卻焊縫的方法，以減少焊接接頭的高溫脆化和475脆性，同時(shí)，還可以減少焊接接頭的熱影響區(qū)過(guò)熱，其方法主要是通氬冷卻或通水冷卻銅墊板等。6)焊后常在700750C之間退火處理，這種焊后熱處理可以改善接頭韌性及塑性。7)焊接鐵素體不銹鋼用焊條見(jiàn)表8-19。表10 6焊接鐵素體不銹鋼用焊條表8-19焊接鐵素體不銹鋼用焊條（三）、馬氏體不銹鋼的焊接工藝1) 為保證馬氏體不銹鋼焊接接頭不產(chǎn)生裂紋，并具有良好的力學(xué)性能，在焊接時(shí)，應(yīng)進(jìn)行焊前預(yù)熱，一般預(yù)熱溫度在150400之間。2)

39、焊后熱處理是防止延遲裂紋和改善接頭性能的重要措施，通常在700760之間加熱空冷。3) 常用的焊接方法是焊條電弧焊，焊條的選用見(jiàn)表8-20。表8-20焊接馬氏體不銹鋼用焊條第三節(jié) 不銹鋼的焊接四、奧氏體不銹鋼典型結(jié)構(gòu)的焊接工藝：1、試件的準(zhǔn)備及技術(shù)要求 試件的材料為1Cr18Ni9Ti，焊接位置為垂直固定；采用焊條電弧焊，要求開(kāi)U形坡口。試件及坡口尺寸如圖10 4所示。進(jìn)行單面焊雙面成形；焊接材料選用E30816(A101)焊條；電源選用ZX300型弧焊整流器，采用反接。2、焊前準(zhǔn)備與試件的裝配1) 徹底清除坡口及兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的油污、臟物，直至露出金屬光澤2) 焊條需經(jīng)250烘干，并保溫

40、12h。3) 將試件置于裝配胎具上進(jìn)行定位焊接，根部間隙為3mm。4) 定位焊采取三點(diǎn)定位，其相對(duì)位置如圖10-5所示。5) 試件錯(cuò)邊量2mm。第三節(jié) 不銹鋼的焊接圖8-71Cr18Ni9Ti鋼大直徑管垂直固定對(duì)接焊的試件及坡口尺寸圖8-81Cr18Ni9Ti鋼大直徑管垂直固定對(duì)接焊的定位焊接位置第三節(jié) 不銹鋼的焊接3、焊接參數(shù)選擇及操作要點(diǎn)1Cr18Ni9Ti鋼大直徑管垂直固定對(duì)接焊的焊條電弧焊焊接參數(shù)見(jiàn)表8-21。表8-211Cr18Ni9Ti鋼大直徑管垂直固定第三節(jié) 不銹鋼的焊接（1）、打底焊打底層的焊接可采用連弧焊手法，也可采用斷弧焊手法。1) 如圖10-5所示，在起始焊接位置坡口上側(cè)

41、引弧，然后向管子的下坡口移動(dòng)，待坡口兩側(cè)熔化后，焊條向根部下壓，并稍做停頓，聽(tīng)到電弧擊穿坡口根部的“噗噗”聲后移動(dòng)焊條，鈍邊每側(cè)應(yīng)熔化0.51mm，形成熔孔。2) 焊條與管子下側(cè)的夾角應(yīng)為8085，與管切線前進(jìn)方向的夾角為7075。3) 焊接方向?yàn)閺淖蟮接遥捎娩忼X形或斜橢圓形運(yùn)條，保持短弧施焊。4) 采用連弧焊手法時(shí)，焊條在坡口兩側(cè)停留時(shí)間，上坡口停留時(shí)間應(yīng)比下坡口長(zhǎng)些，以防止熔池下墜。5) 若采用斷弧焊時(shí)，應(yīng)逐點(diǎn)將液態(tài)金屬送到坡口根部，迅速向側(cè)后方滅弧，滅弧時(shí)間間隔要短，動(dòng)作要干凈利落，不拉長(zhǎng)弧，滅弧頻率以(7080)次/min為宜。第三節(jié) 不銹鋼的焊接6) 運(yùn)條到定位焊縫根部時(shí)，焊條要前

42、頂一下，聽(tīng)到“噗噗”擊穿聲后稍做停留，然后運(yùn)條到定位焊縫另一端再次向下壓一下，聽(tīng)到擊穿聲后稍做停留，再恢復(fù)到原來(lái)的操作手法。7) 當(dāng)焊條接近起始焊端頭時(shí)，焊條向前頂一下，讓電弧擊穿坡口根部，聽(tīng)到“噗噗”聲后稍做停留，然后繼續(xù)向前施焊10mm左右，填滿弧坑收弧。（2）、填充焊采用多層多道焊，必須認(rèn)真清除各焊層間和焊道間的焊渣和飛濺，修平凹凸處，再進(jìn)行填充層的焊接。 填充焊縫應(yīng)保持表面平整，整個(gè)填充層厚度應(yīng)低于母材表面152mm，并不得熔化坡口兩側(cè)棱邊。3、蓋面焊在蓋面焊接前，徹底清除填充層上的焊渣和飛濺。第三節(jié) 不銹鋼的焊接五、異種鋼焊接：1、珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接性 珠光體鋼與奧氏體鋼成分差

43、異大，所以它們之間的焊接實(shí)際上是異種材料的焊接。異種材料焊接，除了金屬本身物理、化學(xué)性能對(duì)焊接帶來(lái)的影響外，兩種材料在成分與性能上的差異，更大程度上會(huì)影響其焊接性，所以異種材料焊接時(shí)存在以下幾個(gè)主要問(wèn)題：（1）.在熔合區(qū)會(huì)生成馬氏體脆化層 即使采用奧氏體化能力強(qiáng)的高鉻鎳型焊接材料，使焊縫可獲得韌性很好的全部奧氏體組織，但在熔合區(qū)還是不可避免的生成馬氏體組織。由于馬氏體硬度高，在焊接時(shí)或使用中可能形成裂紋。第三節(jié) 不銹鋼的焊接（2）.熔合區(qū)碳的擴(kuò)散 除了熔合區(qū)會(huì)產(chǎn)生低塑性的馬氏體組織外，在焊接時(shí)還會(huì)由于焊縫與母材成分差異較大而導(dǎo)致元素?cái)U(kuò)散的現(xiàn)象，尤其是碳的擴(kuò)散。碳從珠光體母材通過(guò)熔合區(qū)向焊縫擴(kuò)散

44、，從而在靠近熔合區(qū)的珠光體母材上形成了一個(gè)軟化的脫碳層，而在奧氏體焊縫中形成了硬度較高的增碳層。（3）接頭復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài) 在珠光體鋼與奧氏體鋼焊接時(shí)，接頭在焊后除了產(chǎn)生由于局部加熱而引起的熱應(yīng)力外，還有因兩種材料線膨脹系數(shù)不同而造成的附加的殘余應(yīng)力，這種由于線膨脹系數(shù)不同所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，經(jīng)過(guò)熱處理是無(wú)法消除的。由于接頭應(yīng)力的增加，降低了高溫持久強(qiáng)度和塑性，易導(dǎo)致沿熔合線斷裂。第三節(jié) 不銹鋼的焊接2、珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接工藝（1）焊接材料的選用 由前面的焊接性分析可知，為了減少熔合區(qū)馬氏體脆性組織的形成，抑制碳的擴(kuò)散，應(yīng)選用含鎳量較高的填充金屬。但隨著焊縫中鎳含量的增加，使焊縫熱裂傾向加大

45、。為了防止熱裂紋的形成，最好使焊縫中含有體積分?jǐn)?shù)為3%7%的鐵素體組織或形成奧氏體+碳化物的雙相組織。焊條電弧焊時(shí)通常選用A302焊條。（2）焊接方法的選用 焊接時(shí)應(yīng)注意選用熔合比小的焊接方法，如焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊都比較合適。埋弧焊則需注意限制熱輸入，控制熔合比；不過(guò)，由于埋弧焊攪拌作用強(qiáng)，高溫停留時(shí)間長(zhǎng)，形成的過(guò)渡層較為均勻。第三節(jié) 不銹鋼的焊接（3）焊接工藝要點(diǎn) 為了減小熔合比，珠光體鋼與奧氏體鋼焊接時(shí)坡口角度應(yīng)大一些，焊接時(shí)采用小直徑的焊條或焊絲，小電流、長(zhǎng)弧、快速焊的方法。如果為了防止珠光體鋼產(chǎn)生冷裂紋而需要預(yù)熱，則其預(yù)熱溫度應(yīng)比珠光體鋼同種材料焊接時(shí)略低一些。第

46、三節(jié) 不銹鋼的焊接第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)一、鑄鐵的種類(lèi)、性能與焊接性1、定義：含碳量大于2.11%、小于6.69%的鐵碳合金稱為鑄鐵。2、種類(lèi): 鑄鐵按碳在鑄鐵中的存在形式分：灰鑄鐵(全部是G)、白口鑄鐵(全部是Fe3C)和麻口鑄鐵(G+Fe3C)；按石墨的形態(tài)分：普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵及可鍛鑄鐵；按化學(xué)成分分為普通鑄鐵和合金鑄鐵。3、灰鑄鐵的焊接性 灰鑄鐵的應(yīng)用最為廣泛。常用的普通灰鑄鐵化學(xué)成分為：wC=27%35%，wSi=10%27%，wMn=05%12%，wS015%，wP03%。其特點(diǎn)是碳及硫、磷雜質(zhì)含量高，這就增大了焊接接頭對(duì)冷卻速度變化的敏感性及對(duì)冷熱裂紋的敏感性。并且鑄鐵強(qiáng)度

47、低，基本無(wú)塑性。其焊接時(shí)的主要問(wèn)題是焊接接頭易出現(xiàn)白口組織和裂紋。（1）焊接接頭的白口組織 在鑄鐵焊接時(shí)，由于熔池體積小，存在時(shí)間短，加之鑄鐵內(nèi)部的熱傳導(dǎo)作用，使得焊縫及近縫區(qū)的冷卻速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鑄件在砂型中的冷卻速度。因此，在焊接接頭中的焊縫及半熔化區(qū)將會(huì)產(chǎn)生大量的滲碳體，形成白口組織。A.焊縫區(qū)白口組織鑄鐵焊接時(shí)，由于所用焊接材料不同，焊縫材質(zhì)有兩種類(lèi)型：一種是鑄鐵成分；另一種是非鑄鐵(鋼、鎳、鎳鐵、鎳銅或銅鐵高釩鋼等)成分。B.半熔化區(qū)白口組織該區(qū)域很窄，是固相奧氏體與部分液相并存的區(qū)域，溫度為11501250，石墨全部溶解于奧氏體。第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ) 當(dāng)焊縫為鑄鐵成分時(shí)，如果冷卻速度太快，

48、半熔化區(qū)與焊縫區(qū)一樣，會(huì)產(chǎn)生白口組織。當(dāng)焊縫為非鑄鐵成分時(shí)，由于一般都是冷焊，半熔化區(qū)的冷卻速度必然很快，該區(qū)的白口組織也必然出現(xiàn)，只不過(guò)隨所用焊條的不同(鋼、鈍鎳、鎳鐵、鎳銅或銅鐵焊條等)或焊接工藝不同，白口組織帶的寬度有差別。目前鑄鐵冷焊用的“Z308”純鎳焊條，引起的白口組織帶很窄，且為間斷出現(xiàn)。1)改變焊縫化學(xué)成分，主要是增加焊縫的石墨化元素含量或使焊縫成為非鑄鐵組織。2)減緩冷卻速度，延長(zhǎng)半熔合區(qū)處于紅熱狀態(tài)的時(shí)間，有利于石墨的充分析出，故可實(shí)現(xiàn)半熔合區(qū)的石墨化過(guò)程。第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)(2).焊接接頭裂紋灰鑄鐵焊接接頭的裂紋主要是冷裂紋，其產(chǎn)生原因有以下幾方面：1)灰鑄鐵本身強(qiáng)度較低，

49、塑性更差，承受塑性變形的能力幾乎為零，因此容易引起開(kāi)裂。2)由于焊接過(guò)程對(duì)焊件來(lái)說(shuō)，屬于局部加熱和冷卻，焊件必然產(chǎn)生焊接應(yīng)力，焊接應(yīng)力的存在是導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的又一重要原因。3)焊接接頭的白口組織又硬又脆，不能產(chǎn)生塑性變形，容易引起開(kāi)裂，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使焊縫及熱影響區(qū)交界整個(gè)界面開(kāi)裂而分離。防止裂紋的措施: 防止裂紋產(chǎn)生，主要是通過(guò)減小焊接應(yīng)力，并調(diào)整焊縫的化學(xué)成分，使其具有一定的塑性。第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)二、灰鑄鐵的焊接工藝(一）、同質(zhì)焊縫的焊條電弧焊 同質(zhì)焊縫指焊后形成鑄鐵型焊縫。它的焊條電弧焊工藝分為熱焊(包括半熱焊)和冷焊兩種。1.熱焊及半熱焊 針對(duì)灰鑄鐵焊接時(shí)白口組織和冷裂紋的問(wèn)題，人們最先采用了

50、熱焊及半熱焊工藝，以達(dá)到減小鑄件溫度，降低接頭冷卻速度的目的。熱焊一般預(yù)熱溫度為600700，半熱焊預(yù)熱溫度為300400。1)熱焊及半熱焊焊條熱焊及半熱焊的焊條有兩種類(lèi)型：一種是鑄鐵芯石墨化鑄鐵焊條(Z408)，主要用于焊補(bǔ)大厚度鑄件的缺陷；另一種是低碳鋼芯石墨化鑄鐵焊條(Z208)，外涂強(qiáng)石墨化藥皮。第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)2)熱焊工藝電弧熱焊時(shí)，一般將鑄件整體或焊補(bǔ)區(qū)局部預(yù)熱到600700，然后再進(jìn)行焊接，焊后保溫緩冷。A.預(yù)熱。B.焊前清理。C.造型。造型材料可用型砂加水玻璃或黃泥，內(nèi)壁最好放置耐高溫的石墨片，并在焊前進(jìn)行烘干。D.焊接。E.焊后緩冷。圖8-9熱焊焊補(bǔ)區(qū)造型示意圖a)中間缺陷焊

51、補(bǔ)b)邊角缺陷焊補(bǔ)第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)3)半熱焊工藝半熱焊采用300400整體或局部預(yù)熱。 半熱焊由于預(yù)熱溫度低，鑄件焊接時(shí)的溫差比熱焊條件下大，故焊接區(qū)的冷卻速度加快，易產(chǎn)生白口組織。為了防止白口組織及裂紋的產(chǎn)生，焊縫中石墨化元素含量應(yīng)高于熱焊時(shí)的含量，一般情況下可采用“Z208”或“Z248”焊條。半熱焊工藝過(guò)程基本與熱焊時(shí)相同，即大電流、長(zhǎng)弧、連續(xù)焊，焊后保溫緩冷。第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)2.電弧冷焊 電弧冷焊即焊前不預(yù)熱，焊接過(guò)程中不輔助加熱。它是在提高焊縫石墨化能力的基礎(chǔ)上，采用大直徑焊條、大焊接線能量的連續(xù)焊工藝，以增加熔池存在時(shí)間，達(dá)到降低接頭冷卻速度、防止白口組織產(chǎn)生的目的。這種方法用于中

52、厚度以上鑄件的一般大缺陷焊補(bǔ)，基本上可以避免白口組織產(chǎn)生，獲得較好的效果。(1)電弧冷焊焊條電弧冷焊時(shí)由于焊縫冷卻速度較快，為了防止出現(xiàn)白口組織，同質(zhì)焊縫冷焊焊條的石墨化元素碳、硅的含量應(yīng)比熱焊焊條高。圖8-10鑄鐵型焊條冷焊焊前準(zhǔn)備示意圖a)缺陷狀況b)型槽形狀及尺寸第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)(2)冷焊工藝要點(diǎn)1)焊前清理及坡口制備。2)造型。3)焊接。圖8-11鑄鐵型焊條冷焊示意圖第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)（二）、異質(zhì)焊縫的焊條電弧冷焊 異質(zhì)焊縫即焊后形成非鑄鐵焊縫。電弧冷焊由于焊前不需預(yù)熱，簡(jiǎn)化了焊接工藝過(guò)程，改善了操作者的工作條件，具有適應(yīng)范圍廣、可進(jìn)行全位置焊接及焊接效率高的特點(diǎn)，因此，它是一種很有發(fā)展

53、前途的焊接方法。1.異質(zhì)焊縫電弧冷焊焊條 我國(guó)目前已發(fā)展了多種系列的非鑄鐵型焊縫鑄鐵焊條，可參看GBT100442006鑄鐵焊條及焊絲。常用鑄鐵焊條的性能及用途見(jiàn)表8-22。第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)表8-22常用鑄鐵焊條的性能及主要用途第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)2.異質(zhì)焊縫的電弧冷焊工藝 異質(zhì)焊縫電弧冷焊的質(zhì)量，不僅取決于正確地選擇焊接材料，而且要采取正確的工藝措施，否則，會(huì)因工藝措施不當(dāng)而促使裂紋、白口等缺陷產(chǎn)生，影響接頭的加工性能和使用性能。(1)焊前清理焊前應(yīng)將鑄件缺陷周?chē)臍埩粜蜕?、油污清除干凈?2)坡口制備電弧冷焊焊補(bǔ)裂紋缺陷時(shí)，坡口常用U形，也有用V形的，U形比V形的熔合比小。(3)焊接采用短段、

54、斷續(xù)施焊。圖8-12裂紋缺陷的坡口a)未裂透缺陷坡口b)裂透缺陷坡口第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)1)多層焊，采用圖8-13的焊接順序，以減小焊接應(yīng)力。 2)當(dāng)母材材質(zhì)差、焊縫強(qiáng)度高時(shí)，或工件受力大，要求強(qiáng)度高時(shí)，可采用栽釘焊法。3)坡口內(nèi)裝加強(qiáng)筋條，如圖18-15所示。圖8-13鑄鐵多層焊順序圖8-14栽釘焊法示意圖圖8-15裝加強(qiáng)筋焊法第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)4)當(dāng)鑄件上有多道交叉裂紋，不便逐條補(bǔ)焊時(shí)，可采用鑲塊焊補(bǔ)法。5)當(dāng)焊補(bǔ)較大的缺陷時(shí)，為了節(jié)約價(jià)格昂貴的鎳基焊條或高釩焊條，可在第一或第一、二層采用鎳基焊條或高釩焊條，以后各層用低碳鋼焊條焊滿，這種方法稱為組合焊接法，如圖8-16所示。圖8-16組合焊接法第四節(jié)鑄鐵