金属焊接性
热循环控制 正确选择焊接规范、预热、缓冷、层间温度等工艺措 施调节热循环,可改善金属焊接性。
其他工艺因素 ①彻底清理坡口及其附近; ②严格按规定处理焊接材料; ③合理安排焊接顺序; ④ 正确制定焊接规范。
1.2 焊接性的试验
1.2.1焊接性试验的内容
针对材料不同性能特点和使用要求,试验内容可分为 以下几种: 焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力 焊缝及热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力 焊接接头抗脆性转变能力 焊接接头的使用性能
1.2.2选择或制定焊接性试验方法的原则
焊接性试验的条件要尽量与实际焊接时的条件相一致 包括母材、焊接材料、接头形式、环境温度、接头受力 状态、焊接工艺参数等及使用条件。
焊接性试验的结果要稳定可靠,具有较好的再现性 试验方法的经济性
1.3 常用焊接性试验方法
1.3.1 斜Y形坡口焊接裂纹试验(Y-slit Type Cracking
Test)
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。
试验焊缝在各种温度下施焊,焊后静置24小时再检测 和解剖,计算表面裂纹率,根部裂纹率和断面裂纹率。
表面裂纹率
C f
l f 100 % L
根部裂纹率
Cr
lr 100 % L
断面裂纹率(在试样焊缝上切下4-6试片,检查5个断面上裂纹
1 金属焊接性
焊接加工会发生一系列物理、化学变化,会导致材 料的性能发生改变,甚至出现裂纹、气孔,破坏材料 的连续性。因此,从金属材料的基本性能本身不能较 好地判断焊接时可能出现的问题,以及焊后可能达到 的接头性能水平,这就要求从焊接的角度来研究金属 适应焊接加工特有的性能。
1.1 金属焊接性概念
σb=500MPa σb=600MPa σb=700MPa σb=800MPa
Ceq=0.46 Ceq=0.52 Ceq=0.52 Ceq=0.62
可不预热 预热75℃ 预热100℃ 预热100℃
Ceq↑,冷裂倾向↑,其估计是比较粗略的,因为包括元 素有限;不同系统中元素作用大小可能不尽相同;元 素间的相互作用公式没有反应。
1.1.2 分析焊接性的方法
采用焊接性试验对金属焊接性直接测试(缺陷敏感性和 接头使用性能);
分析金属的化学成分、与各种气体的亲合力、物理特性、 相图特点、CCT(SHCCT)图、热处理状态、焊接工 艺条件及措施、保护方法等均可在某种程度上评价焊 接性。
从金属的特性分析焊接性
利用化学成分分析
焊接பைடு நூலகம்裂敏感指数
Si Mn Cu Cr Ni Mo V
H
Pc C 30
20
5B %
60 15 10
600 60
适用条件
C=0.07~0.22 Si≤0.60 Mn=0.4~1.40 Mo≤0.70
Cu≤0.50 V≤0.12
Ni≤1.20 Cr≤1.20 Nb≤0.04 Ti≤0.05
对于各类低合金钢,可利用各自的连续冷却曲线(CCT 图)和模拟焊接热影响区连续冷却曲线(SHCCT图) 分析焊接性。
从工艺条件分析焊接性
热源特点 各种方法所采用热源在功率、能量密度、最高加热 温度差别很大,影响焊接质量,使金属在不同工艺 条件下焊接显出不同的焊接性。
保护方法 不同的保护方法适用不同的金属和合金,保护方法 选择是否恰当,会影响金属焊接性效果。
B≤0.005 δ=19~50 H=1~5ml
利用敏感指数可确定预热温度 T0 1440 Pc 392
利用物理性能分析
金属的熔点、导热系数、膨胀系数、密度、热熔等对 热循环、熔化、结晶、相变过程产生影响,影响焊接 性。
利用化学活性分析
利用相图分析
分析合金结晶过程和形态
利用CCT(SHCCT)图分析
慢速变形(变形速度为每秒0.3%~7.0%) 采用支点弯曲方式,应变量由压头下降弧形距离S 控制 S R
180
快速变形
应变量可更换弧形模块的曲率半径控制,
100%
2R
日本JIS和WES采用
Ceq
C
Mn 6
Si 24
Ni 40
Cr 5
Mo 4
V 14
(%)
适用于低合金调质钢,其成分范围:
C≤0.20 Si≤0.55 Mn≤1.50 Cu≤0.50
Cr≤1.25 Mo≤0.70 V≤0.10 B≤0.006
Ni≤2.50
δ<25mm,手弧焊E=17kJ/cm,预热范围
深度。)
Cs
Hs H
100%
这种接头形式对于低合金钢刚度较大,一般认为:
C f 20% 无根部裂纹,用于生产是安全的。
1.3.2 插销试验(Implant test)
一种定量测试钢材焊接热影响区冷
裂纹敏感性的方法
1.3.3 可调节拘束裂纹试验法(Varestraint Test)
主要用于评定热裂纹敏感性,原理是在焊缝凝固后期施 加一定应变,当外加应变值在一定温度下超过焊缝或 热影响区金属的塑性变形能力时,就出现热裂纹,从 而比较焊接热裂纹敏感性。 试验如图所示
1.1.1金属焊接性
金属焊接性: 金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具有一定
使用性能的焊接接头的特性。 包含两方面内容:①金属在焊接加工中是否容易形成 缺陷(结合性能);②形成的接头在一定使用条件下 可靠运行的能力(使用性能)。
工艺过程简单,接头质量高性能好即焊接性好,反 之焊接性差。
影响焊接性的因素 母材、焊接材料、工艺条件等是制约焊缝和热影响区 性能和缺陷产生主要因素; 应力集中、刚度大小、多轴应力等结构因素影响接头 性能和缺陷敏感性; 接头使用要求也会影响焊接性评价。
碳当量法:将各种元素的影响(冷裂纹敏感性) 按相当于若干碳量折合并叠加起来评估其综合影 响的方法。
Mn Cu Ni Cr MoV
CE( W ) C 6 15
15
(%)
适用于非调质低合金高强钢, CE 0.45% 25mm
可不预热; CE 0.41% C 0.207% 37mm 可不预热。