第一章：1. 金属焊接性：金属能否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。

它的内涵：1、是否适合焊接加工？－－金属在焊接加工中是否容易形成缺陷2、焊后使用可靠性？－－性能焊成的接头在一定的使用条件下可靠使用的能力。

2．影响金属焊接性的因素：1、材料本身因素—母材和焊接材料的成分及性能2、工艺条件—焊接方法、工艺措施；3、结构因素—刚度、应力集中、多轴应力；4、使用条件—工作温度、负荷条件、工作环境。

3.金属的焊接性的分析方法:（一）从金属特性分析金属焊接性1、利用金属本身的化学成分分析（1）碳当量法:指将各种元素按相当于若干含碳量折合并叠加起来求得所谓碳当量（CE和Ccq），用其来估计冷裂倾向的大小。

CE=C+Mn/6+Ni+Cu/15+Cr+Mo+V/ (2)焊接冷裂纹敏感指数Pc=C+Si/30+Mn/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B+δ/600+H/60（%）式中δ—板厚（mm）H—焊缝中扩散氢含量（ml/100g）. 2、利用金属本身的物理性能分析: 3、利用金属本身的化学性能分析4、利用合金相图分析（二）从焊接工艺条件分析焊接性: 1、热源特点2、保护方法3、热循环控制4、其他工艺因素4. 选择或制定焊接性试验方法的原则:1、焊接性试验的条件尽量与实际焊接时的条件相一致。

2、焊接性试验的结果要稳定可靠，具有较好的再现性。

3、注意试验方法的经济性。

5.焊接性试验的内容:（一）焊缝金属抗热裂的能力（二）焊缝及热影响区金属抗冷裂纹的能力（三）焊接接头抗脆性转变的能力（四）焊接接头的使用性能6. 常用焊接性试验方法:（一）斜Y坡口焊接裂纹试验法:此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。

(二) 插销试验:此法是测定钢材焊接热影响区冷裂纹敏感性的一种定量试验方法。

测定加载16~24 h而不断裂的最大应力σcr（三）压板对接焊接裂纹试验法（四）可调拘束裂纹试验法第二章：1．合金结构钢：在碳素结构钢的基础上添加一定数量的合金元素来达到所需要求的钢材。

包括：结构钢、碳素结构钢、合金结构钢。

2．高强钢：可分为三种类型：热轧及正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢。

3．专用钢：除通常的力学性能外，还必须要求特殊性能主要用于一些特殊的条件下工作的机械零件和工程结构，如耐高温、低温和耐腐蚀。

大致可分为：珠光体耐热钢、低温钢、低合金耐蚀钢。

4．钢的强韧化: 固溶强化（置换固溶、间隙固溶）细晶强化第二相强化位错强化：5．钢的相变：成分和工艺（温度、时间）影响奥氏体的稳定性，通过控制冷却速度和第二次处理得到组织。

※热轧及正火钢1、热轧钢供货状态：热轧态性能特点：强度最低σs294～392MPa，具有满意的综合力学性能和加工工艺性能，价格便宜成分特点：热轧钢属于C- Mn 或Mn-Si系的钢种，有时用一些V、Nb等代替部分Mn。

基本成分：C≤0.2%,Si≤0.55,Mn≤1.5% 强化机制：主要以固溶强化为主典型钢种：Q345(16Mn)、14MnNb、Q294(09MnV)2、正火钢（1 )正火态供货的钢性能特点：最低强度σs343～450MPa，具有比热轧钢更高的强度和塑韧性成分特点：0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基础上加入一些碳化物和氮化物生成元素V、N b、Ti等强化机制：在固溶强化的基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来进一步提高强度和保证韧性典型钢种：Q390(15MnTi、15MnVN)等。

（2 )正火＋回火态供货的钢性能特点：最低强度σs490MPa。

具有比正火态钢更好的强度和中温性能成分特点：Mn-Mo系列低碳低合金钢，0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基础上加入Mo、Nb等强化机制：在固溶强化的基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来进一步提高强度和保证韧性,同时还需通过回火改善韧性典型钢种：Q490(18MnMoNb)、14MnMoV、A299（美ASTM标准C-Mn-Si系）、BHW-35(德国蒂森公司，13MnNiMo54）等。

（3)微合金控轧钢性能特点：在控轧状态可以达到正火状态的质量，具有高强、高韧和良好的焊接性能成分特点：在C-Mn基础加入微量Nb、V、Ti等，同时降C、降S.强化机制：多元微合金化＋控轧在固溶强化的基础上，通过细化晶粒+沉淀强化以及控扎改善夹杂物形态、分布，减少夹杂物数量（提高纯净度）典型钢种：X60、X65、X70、X80等二、热轧、正火钢的焊接性分析这类钢焊接性问题表现为焊接引起的各种缺陷，主要是各类裂纹；焊接时材料性能的变化，主要是脆化。

（一）热裂纹倾向正常：热轧、正火钢的含碳量都较低，而含锰量较高，因此Mn/S比都能达到要求，具有较好的抗热裂性能，正常情况下热裂纹倾向很小。

异常：钢板存在C、S偏析，则热裂可能出现（二）冷裂纹冷裂是这类钢焊接时的主要问题淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素，因此评价这类钢的冷裂敏感性可以通过分析淬硬倾向来进行。

1.通过SHCCT图来评价2.通过碳当量分析3.通过HAZ最高硬度来评价。

热轧钢的含碳量虽然不高，但含有少量的合金元素，因此这类钢的淬硬性比低碳钢大一些。

正火钢的强度级别较高，合金元素的含量较多，与低碳钢相比，焊接性差别较大。

18MnMoNb与15MnVN相比，前者的淬硬性高于后者，故冷裂敏感性也比较大。

（三）再热裂纹热轧钢中由于不含强碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感。

正火钢中，15MnVN钢对再热裂纹不敏感；18MnMoNb和14MnMoV有轻微的再热裂纹敏感性。

可以采取提高预热温度或焊后立即后热等措施来防止再热裂纹的产生。

（四）层状撕裂层状撕裂与板厚、钢材的冶炼条件有关，而与钢材强度等级无关。

硫的含量和Z向断面收缩率是评定钢材层状撕裂敏感性的主要指标。

一般冶炼条件下生产的热轧、正火钢很难达到ZC和ZD级，所以在大板厚和存在大的Z向应力时易产生层状撕裂。

（五）热影响区的性能变化在这类钢中热影响区的性能变化与所焊的钢材的类型和合金系统有很大关系热影响区主要性能变化是过热区的脆化问题，合金元素含量较低的钢中有时还会出现热应变脆化1、过热区脆化过热区温度接近熔点，导致（1)难熔质点（Cm)的溶入等过程, A稳定性增加淬硬性增加（2)奥氏体晶粒的显著长大，A稳定性增加粗大脆性组织对于热轧钢属C-Mn和Mn-Si系钢，因不含强碳化物（Cm)形成元素,故组织对焊接热的敏感性不大。

但其低温韧性(－40度）因与组织中的马氏体比例和晶粒度有关，故与线能量及成分相关。

1)线能量线能量过大，奥氏体晶粒度增加导致M-A数量和尺寸增加线能量过小，马氏体比例增加2)成分：主要是含碳量对于正火钢组织对焊接热的敏感性较大；线能量对HAZ韧性影响更大：含Ti等正火钢，由于Ti等扩散能力很小，焊接时溶入后（破坏正火态），冷却过程中不易在A中析出而残留在铁素体中，使得F硬度增加，易致脆。

故宜用小线能焊接，因碳化物溶入少，此时即使得到M,其含碳低，韧性好。

若必须用大线能焊接，则焊后必须进行正火处理。

注意：热轧钢和正火钢在热影响区脆化问题上的差别以及由此决定的在选择焊接线能量上的差别，根本原因在于合金化方式不同。

2、热应变脆化本质上由固溶氮引起的。

在热和应变同时作用下产生的动态应变时效，一般认为在200℃～400℃最为明显。

消除热应变脆化的有效措施是焊后退火处理。

16Mn和15MnVN具有一定的热应变脆化倾，15MnVN比16Mn的热应变脆化倾向小。

（关于两类回火脆性的概念）三、热轧、正火钢的焊接工艺特点：（一）焊接材料的选择需考虑两方面的问题：焊缝没有缺陷；满足使用性能要求。

1．选择相应强度级别的焊接材料（等强原则）2.必须考虑熔合比和冷却速度的影响 3.同时考虑对焊缝金属的使用性能提出的特殊要求（二）焊接工艺参数的确定1. 焊接方法无特殊要求2. 焊接线能量的选择主要取决于过热区的脆化和冷裂两个因素 1.焊接含碳量较低的热轧钢及正火钢时，因淬硬倾向较小，从过热区的塑性和韧性出发，线能量偏小些更有利（可避免粗晶脆化及碳化物过热溶解） 2.焊接含碳量较高的热轧钢时，因淬硬倾向增加及冷裂倾向增加，故宁可选线能量大些. 3.对于含碳量和合金元素较高的正火钢（如18MnMoNb），因淬硬倾向大，线能小易引起冷裂，线能大则易引起脆化，故一般采用小线能量+预热更合理.3. 预热作用：防冷裂，改善韧性预热温度的选择与材料的淬硬倾向、焊接时的冷却速度、拘束度、含氢量、焊后是否进行热处理有关To=1440Pc-392oC其中Pc=Pcm+H/60+δ/6004. 焊后热处理一般情况下，热轧和正火钢焊后不需要热处理要求抗应力腐蚀的焊接结构、低温下使用的焊接结构及厚壁高压容器，焊后需要进行消除应力的高温回火。

※低碳调质钢一、低碳调质钢典型钢种成分及性能强化机制：热处理组织强化性能：σs一般为441～980MPa；良好的综合性能和焊接性。

成分: C≤0.22%，添加Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Ti、Zr、Cu等合金元素保证足够的淬透性和抗回火性。

σs441~490Mpa:18MnMoNb(正火＋回火）14MnMoNbB（调质）典型钢种：HY80、HY130、A517J、T-1、14MnMoNbB、CF钢。

二、低碳调质钢的焊接性分析（一）焊缝中的热裂纹低碳调质钢一般含碳量都较抵，含锰量高，而且对S、P杂质的控制较严，因此热裂倾向低。

（二）热影响区液化裂纹1. 主要发生于高Ni低Mn的低合金高强钢中。

液化裂纹的倾向与Mn/S比有关。

含碳量越高，要求Mn/S越高。

2 . HY80钢，由于Mn/S低，含Ni量又较高，所以对液化裂纹较敏感。

HY130钢，虽然含Ni量比HY80高，但含碳量低，含S量低，Mn/S比高，因此对液化裂纹不敏感。

3. 工艺因素对液化裂纹影响很大。

线能量越大，晶粒长得越大，晶界液化越严重液化裂纹倾向越大；4. 液化裂纹与熔池形状有关，蘑菇形状易诱发凹处过热区液化裂纹。

低碳调质钢的焊缝组织为强度高韧性好的低碳马氏体和部分下贝氏体的混合组织，虽具有较大的淬硬倾向，但在马氏体转变的过程中有自回火，故冷裂倾向并不一定很大（关键是马氏体转变时的冷却速度）。

如果速度很快，冷裂倾向较大。

（四）再热裂纹1. 低碳调质钢的合金系统中，大多数是属于能引起再热裂纹的元素，如Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Ti、Zr、Cu等，因此具有再热裂纹倾向。

2. 对再热裂纹的敏感性的影响：一般V影响最大，Mo次之，Mo-V联合影响更大，Mo-Nb联合影响也较大。

（五）层状撕裂生产这类钢时，由于对夹杂物控制较严，纯净度较高，因此它的层状撕裂敏感性较低。

（六）热影响区的性能变化1、过热区的脆化（1）对于低碳调质钢，强韧性最好的组织状态是低碳马氏体＋30%下贝氏体（2）t8/5增加时，易出现粗晶、上贝氏体和M-A组元（3）t8/5过小时，马氏体比例增加，从而引起过热区脆化。