摘要本文介绍了金属焊接性以及焊接裂纹的概念，主要介绍冷裂纹的形成与影响因素、金属焊接性的试验研究方法，论述了低碳调质钢的焊接性及焊接工艺特点。
在总结大量资料和焊接实验的基础上，通过低碳调质钢18MnMoNb钢斜Y型焊接裂纹试验，即小铁研试验、18MnMoNb焊接热影响区组织性能试验、18MnMoNb 焊接裂纹断口的扫描电镜分析，分析低碳调质钢的焊接性及产生冷裂纹的原因，并讨论了预热对焊接冷裂纹倾向的减小作用；并对18MnMoNb焊接热影响区组织进行了金相分析和性能研究，最后对18MnMoNb焊接热影响区的显微硬度进行了测试。
完成了低碳调质钢18MnMoNb钢的可焊性研究。
关键词：可焊性；焊接接头；热影响区；焊接裂纹AbstractThis paper introduces the concepts of metal welding and welding cracks，mainly on the formation and cold crack factors，and experimental methods of metal weldable capability，discussed the welding and welding technology features of low-carbon-quality steel．On the base of investigation and weld experiments，through low-carbon-quality steel of 18MnMoNb Y-Silt Type Cracking Test，structure and performance test of 18MnMoNb weld heat affected zone，the scanning electron microscope analysis of 18MnMoNb welding crack fracture，and analysis the welding of low-carbon-quality steel and the reasons of the cold crack and summarize the influence of preheat on cold cracking；and the study completed Metallographic analysis and properties of the metal materials 18MnMoNb weld heat affected zone．Finally，micro-rigidity of 18MnMoNb weld heat affected zone was tested．The metal weldable capability of 18MnMoNb was completed．Key words：weldable；welding joint；HAZ；welding crack目录第1章焊接技术概述 (1)第2章低碳调质钢的焊接基础理论 (3)2.1 焊接冶金过程特点 (3)2.2 焊接接头的组织与性能 (4)2.3 低碳调质钢热影响区的组织分析 (7)2.4 低碳调质钢的焊接性理论分析 (7)2.5 低碳调质钢常用焊接方法 (12)第3章低碳调质钢焊接性能研究试验基础 (14)3.1 低碳调质钢常用焊接工艺 (14)3.2 低碳调质钢的焊接工艺特点研究 (17)3.3 低碳调质钢焊接性试验及分类 (19)3.4 斜Y形坡口焊接裂纹试验法 (20)3.5 渗透探伤法在焊接检测中的应用 (22)3.6 焊接接头金相试样的制备 (23)3.7 焊接裂纹的断裂形式及断口形态 (24)第4章18MnMoNb钢的焊接性试验及分析 (25)4.1 焊接试验准备 (25)4.2 低碳调质钢18MnMoNb斜Y型焊接裂纹试验 (26)4.3 低碳调质钢18MnMoNb焊接裂纹断口扫描电子显微镜分析 (30)4.4 18MnMoNb焊接热影响区组织及性能试验 (31)4.5 18MnMoNb焊接接头的硬度试验 (32)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (37)第1章焊接技术概述焊接技术，又称连接工程，是一种重要的材料加工工艺。
所谓焊接就是把两种或两种以上的材料（同种或异种），通过加热或加压或两种并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。
焊接与其他连接方式不同，不仅在宏观上形成了永久的接头，而且在微观上建立了组织上的内在联系[1]。
由于焊接方法具有节省金属，生产效率高，产品质量好和大大改善劳动条件等优点，在半个世纪内得到飞速发展。
近代焊接技术，从1882年出现碳弧焊开始直到本世纪30年代，在生产上还只是应用气焊和手工电弧焊等简单的焊接方法。
尤其是四十年代，出现了优质电焊条，使焊接技术得到一次飞跃。
以后随着埋弧焊和电阻焊的应用，使焊接过程的机械化和自动化成为现实。
后来又出现电渣焊，各种气体保护焊，直到六十年代发展起来的等离子弧焊、电子束焊、激光焊接等先进的焊接方法的涌现，使焊接技术达到了一个先进的水平。
近年来又在研究能量束焊接，例如太阳能焊接、冷压焊接等新的焊接方法。
可以说焊接方法层出不穷。
金属材料在焊接时要经受加热、熔化、化学反应、结晶、冷却、固态相变等一系列复杂的过程，这些过程又都是在温度、成分及应力极不平衡的条件下发生的，有时可能在焊接区造成缺陷，或者使金属的性能下降而不能满足使用时的要求。
金属本身的物理性能、化学性能和力学性能，都不足以直接说明它在焊接时可能出现什么问题或焊接后能否满足使用要求。
金属焊接性就是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。
金属焊接性包括两大方面内容，一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。
这说明，焊接性不仅包括结合性能，而且包括结合后的使用性能[2]。
从理论上分析，只要在熔化状态下能够相互形成溶液或共晶的任意两种金属或合金都可以经过熔焊形成接头。
同种金属或合金之间当然是可以形成焊接接头的。
许多异种金属或合金之间也是可以形成焊接接头的，只是有时是需要通过中间过渡层的。
因此，可以认为上述几种情况都可以看作是“具有一定焊接性”的。
差别在于有的工艺过程很简单，有的工艺过程很复杂；有的接头质量高、性能好、有的接头质量低、性能差。
所以，金属焊接工艺过程简单而有接头质量高、性能好时，就称作焊接性好；反之，就称焊接性差。
所谓工艺焊接性，是指在一定焊接工艺条件下，能否获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。
对于一般熔焊来讲，焊接过程都要经历加热熔化、冶金反应和随后冷却过程。
因此，工艺焊接性又分为“热焊接性”和“冶金焊接性”。
热焊接性是指焊接热过程中，对焊接热影响区组织性能及产生的缺陷的影响程度，它用于评定被焊金属对热作用的敏感性；冶金焊接性是指冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度。
所谓使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足各种使用性能的程度，其中包括力学性能、低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度，以及抗腐蚀性能和耐腐蚀性能等。
焊接性的提出为判断材料能否适应焊接加工，提供了可靠的依据。
现阶段，用来判断可焊性的方法很多，如可以直接采用焊接试验，也可以通过分析金属的化学成分、物理特性、与各种气体的亲和力、相图特点，CCT图或SCCT图、热处理状态、焊接工艺条件、保护方式、工艺措施等来评价焊接性。
在本论文中，将简单介绍焊接性及其试验方法，对低碳调质钢的焊接性能进行研究。
低碳调质钢的σs一般为441～980MPa，在调质态供货和使用。
其特点是含碳量更低，淬火组织为低碳马氏体，不仅强度高，并且兼有良好的塑性和韧性，可以直接在调质状态下进行焊接，焊后也不需要进行调质处理。
必要时可采取消除应力处理。
这类钢由于强度高，主要用于高压设备。
这类刚为了保证良好的综合性能和焊接性，要求C≤0.22%，实际上含碳量都在0.18%以下。
σs 441～490MPa的低合金高强钢中有调质和正火（或正火+回火）两类。
调质钢的韧性和焊接性通常都比同一强度等级的正火钢好；热影响区的淬硬倾向小，冷裂敏感性低。
焊接裂纹是金属焊接时产生的主要缺陷，是在焊缝中的应力大而该部分的塑性变形能(即延伸性)小的情况下产生的。
焊接裂纹产生的主要原因，通常随发生场所、发生时期及其形态的不同可有冷裂纹和热裂纹两种。
焊接金属裂纹主要由焊接金属凝固时的收缩应力所引起。
评定母材焊接性优劣程度的试验称为焊接性试验。
其主要内容有：焊接热裂纹试、焊接冷裂纹试验、焊接热裂纹和层状撕裂试验、焊接热影响区缺口脆性试验和焊接接头的使用性能试验。
在本论文中，对低碳调质钢18MnMoNb进行了斜Y型焊接冷裂纹实验研究并用扫描电镜对裂纹断口进行观察，判断出裂纹的断裂形式，对18MnMoNb钢焊接热影响区组织性能进行了研究，并对其焊接接头组织进行了金相分析及显微硬度分析。
随着人类社会对物质文明的追求、各种新型材料的不断开发及科学技术的不断发展，焊接技术已成为一门独立的科学。
它广泛地应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术，桥梁、船舶、舰艇，以及各种金属结构等工业部门。
而可焊性是焊接的首要条件，可以预料，随着焊接工业的发展，焊接将会向着更加高效、环保、新型的方向发展。
第2章低碳调质钢的焊接基础理论2.1焊接冶金过程特点熔焊时，金属、熔渣与气相之间进行一系列的化学冶金反应，如金属氧化、还原、脱硫、脱磷、参合金等。
这些冶金反应可直接影响焊缝的成分、组织和性能。
近年来，通过焊接材料向焊缝中加入微量合金元素（如Ti、Mo、Nb、V、Zr、B和稀土等）、适当的降低寒风中的碳、最大限度的排除焊缝中的硫、磷、氧、氮、氢等杂质强化焊缝，提高焊缝的韧性。
焊接冶金过程实质上是金属在焊接条件下的再熔炼过程，具有下列特点：（1）电弧反应区温度高电弧焊时弧柱温度可达6000℃以上，熔滴温度可达1800～2400℃，熔池平均温度也在（1770±100）℃左右。
在这样高的温度下，工件焊接区局部金属熔化形成熔池，焊条也熔化，通过电弧进入熔池。
熔池上部充满大量气体，熔池中有一定熔渣。
在这个高温的焊接区，不仅有气体分子，而且存在受热分解的气体原子及受激发的气态离子。
气体的状态不同，在金属中的溶解度也不同。
以原子、离子状态存在的气体，其化学活性显著增加，在金属中的溶解度也随之增加。
因此，电弧焊时，熔化金属吸收的气体量常常超过它的标准溶解度，从而严重影响焊缝金属的成分和性能。
（2）熔池体积小，冷却速度快电弧焊时，熔池体积最大只有30cm3，质量不超过100g，而且熔池周围被金属包围，冷却速度较快，平均冷速为4～100℃/s，与铸锭冷速相差几千倍[铸锭平均冷速为（3～150）×10-4℃/s]。