【正文】 目，該項(xiàng)目的長期目標(biāo)是高教，價廉，無污染，汽車輕量化也是重要研究內(nèi)容之一。增加鋁材的使用量是其中的重要措施之一，所以在汽車工業(yè)生產(chǎn)中，采用“鋼+鋁”雙金屬焊接結(jié)構(gòu)成為汽車輕量化的首選方案，這必然涉及到鋁和鋼兩種材料之間的連接。當(dāng)今世界的許多最新科研成果、前沿技術(shù)和高新技術(shù)，諸如：計算機(jī)、微電子、數(shù)字控制、信息處理、工業(yè)機(jī)器人、激光技術(shù)等，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于焊接領(lǐng)域，這使得焊接的技術(shù)含量得到了空前的提高，并在制造過程中創(chuàng)造了極高的附加值。目前我國微電子及IT行業(yè)中的發(fā)展，高強(qiáng)有色金屬、光釬、超導(dǎo)和復(fù)合材料及高分子材料的應(yīng)用，都對焊接工藝、設(shè)備和材料提出了很多新的要求，因而得到了相應(yīng)發(fā)展。有些直接出焊接產(chǎn)品或在現(xiàn)場裝焊接后投入使用，有些是作成主體結(jié)構(gòu)然后在其上安裝動力和機(jī)電設(shè)備后應(yīng)用，有焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全保證在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的情況下，主要決定與焊接聯(lián)結(jié)部位的結(jié)構(gòu)、材料匹配、工藝設(shè)計、先進(jìn)的焊接制造工藝及設(shè)備和準(zhǔn)確的無損檢測技術(shù)，這些都決定了焊接聯(lián)結(jié)部位的的內(nèi)在和外觀質(zhì)量，形成了分布在各工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)部門各具特色的焊接結(jié)構(gòu)行業(yè)，同時也形成了結(jié)構(gòu)焊接需要的焊接設(shè)備行業(yè)和焊接材料行業(yè)。 焊接技術(shù)概述焊接是一種將材料永久性的連接，并成為具有給定功能結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。很少有人注意到這個過程何時開始，何時結(jié)束。The use of different types of steel welding design the basic knowledge, the first of 16MnR, 20MnMoNb steel welding, in order to prevent prepared for the welding defects and then analyzed the different types of steel welded joints characteristics, position and joint control and 16MnR and 20MnMoNb. The welding of dissimilar steel, welding method identified, welding parameters, developed a welding process card and do the corresponding welding test, analyzed the test results。C）140℃1烏極氬弧焊H08Mn2SiA反接110~13020~2510~1522層間溫度（186。C）1802焊條電弧焊J5074反接150～18022~2610~1522焊后熱處理640℃2h3電弧焊J5074反接150～18022~2610~1522后 熱4電弧焊J5074反接150～18022~2610~1522鎢極直徑5電弧焊J507 4反接150～18022~2612~1522噴嘴直徑8mm脈沖頻率脈寬比（%）氣體成分氬氣氣體流量6～10L/min要確定接 頭 焊 接 工 藝 卡 16MnR與20MnMoNb異種鋼的焊接工藝設(shè)計 摘 要首先根據(jù)焊接母材的化學(xué)成分與力學(xué)性能的分析，在焊接應(yīng)力與變形的條件下可能產(chǎn)生的各種裂紋，分析了其影響因素，然后根據(jù)產(chǎn)生裂紋的原因，在焊接時的選擇坡口、焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計和焊接工藝的編制采取相應(yīng)的對策。Key words: Dissimilar steel，Analysis of welding，Welding parameters，welding process目錄1 緒論 1 焊接技術(shù)概述 1 現(xiàn)代焊接的特征 2 異種材料焊接的發(fā)展 2 異種材料焊接的方法 3 異種材料焊接的工藝特點(diǎn) 42 16MnR與20MnMoNb鋼的焊接性 6 16MnR的化學(xué)成分及力學(xué)性能介紹 6 合金元素在16MnR的作用 7 16MnR焊接性分析 9 16MnR焊接缺陷的分析 12 20MnMoNb的化學(xué)成分和力學(xué)性能 14 合金元素對20MnMoNb性能的影響 15 20MnMoNb的焊接性分析 16 20MnMoNb焊接缺陷的分析 213 焊接工藝的擬定 24 焊接方法及焊材選擇 24 焊前準(zhǔn)備 26 預(yù)熱和焊后熱處理 26 焊接工藝參數(shù)的選擇 274 焊接工藝評定 28 焊接工藝評定的意義、目的 28 焊接工藝評定的一般過程 28 16MnR與20MnMoNb的焊接工藝評定 285 焊接檢驗(yàn) 31 焊接前的檢驗(yàn) 31 焊接過程中的檢驗(yàn) 32 焊后成品檢驗(yàn) 32 焊縫返修和合格焊縫 33結(jié)論 35致謝 36參考文獻(xiàn) 37 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 焊接技術(shù)及自動化 學(xué)生姓名: 崔高潮 學(xué) 號: 061303317 論文題目: 16MnR與20MnMoNb異種鋼的焊接工藝設(shè)計起迄日期: 2009年3 月16 日 ~ 5 月 16 日 指導(dǎo)教師: 崔國明 發(fā)任務(wù)書日期: 2009 年 3 月 16 日畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的：課題來源和應(yīng)達(dá)到的目的： 本課題源于16MnR與20MnMoNb異種鋼的焊接性研究。但它確確實(shí)實(shí)地發(fā)生在過去的某個時段。幾乎所有的產(chǎn)品，從幾十萬噸巨輪到不足１克的微電子元件，在生產(chǎn)制造中都不同程度地應(yīng)用到焊接技術(shù)。這些行業(yè)是互相關(guān)聯(lián)促進(jìn)的行業(yè)。 現(xiàn)代焊接的特征 焊接已成為最流行的連接技術(shù)在當(dāng)今工業(yè)社會，沒有哪一種連接技術(shù)象焊接那樣被如此廣泛、如此普遍地應(yīng)用在各個領(lǐng)域。 焊接已成為關(guān)鍵的制造技術(shù)焊接作為組裝工藝之一，通常被安排在制造流程的后期或最終階段，因而對產(chǎn)品質(zhì)量具有決定性作用。從21世紀(jì)初開始，國內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)和汽車生產(chǎn)廠家便一直在尋找一種有效的焊接方法來減輕汽車的重量。汽車輕量化的要求必然涉及到鋁鋼之間的焊接。文中分別闡述了以上三種方法的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展，并且論述了不同方法的優(yōu)勢與劣勢，對今后鋁鋼焊接研究進(jìn)行了展望。 釬焊釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，低于母材熔化的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)連接焊件的一種焊接方法。按釬焊溫度的高低，釬焊通常分為低溫釬焊，中溫釬焊及高溫釬焊。對于相互溶解度有限、物理化學(xué)性能差別很大的異種材料，由于熔焊時的互相擴(kuò)散作用會導(dǎo)致接頭部位的化學(xué)成分和金相組織不均勻或生成脆性化合物，所以異種材料熔焊時應(yīng)降低稀釋率，盡量用小電流、高焊速，或是在坡口一側(cè)或兩側(cè)堆焊中間合金過渡層。2）異種材料焊接過程中，由于金相組織的變化以及新生成的物相結(jié)合或化合物，可使焊接接頭的性能惡化，給焊接帶來很大的困難。當(dāng)異種材料熱物理性能的較大差異使熔化和結(jié)晶狀態(tài)不一致時，就會給焊接造成一定的困難；倆種材料的線膨脹系數(shù)相差較大時，會使異種材料接頭區(qū)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力和變形，易使焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋；異種材料電磁性相差較大時，焊接電弧不穩(wěn)定，焊縫成形不好甚至形成不了焊縫。為了改善異種材料的焊接性，防止在異種材料接頭冷卻過程產(chǎn)生的相變組織轉(zhuǎn)變造成接頭冷裂紋，對不能形成無限固溶體的異種材料和合金，可在倆種被焊材料之間加入過度層合金應(yīng)該滿足與倆種被焊金屬均能形成固溶體的要求。過大的融合比，會增加母材對焊縫金屬的稀釋度，使過渡層更為明顯；焊縫金屬與母材的化學(xué)成分相差越大。在低合金的材質(zhì)里，此種材質(zhì)為最普通的。并會隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小16MnR是在碳素鋼的基礎(chǔ)上加入一定的合金元素所構(gòu)成,低合金鋼中的合金元素一般不超過5%，以提高鋼的強(qiáng)度并保證其具有一定的塑性和韌性。其次要具有優(yōu)良的焊接性。與16Mn低合金鋼相比16MnR降低了S、P含量，對含碳量下限不作具體規(guī)定。它是使基體本身在低溫不易于交叉滑移。 16MnR的化學(xué)成分 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）CMnSiSP≤～～≤≤屈服強(qiáng)度≥305（MPa）抗拉強(qiáng)度470～500（MPa）延伸率≥20（%）0186。按照氮在元素周期表中的位置和其原子半徑判斷，氮在鋼中的作用與碳相似。所有這些合金元素或者與Fe形成固溶體，或者形成碳化物（除了Ti、Nb和Ta），都產(chǎn)生了延遲奧氏體分解的作用，并由此提高了鋼的淬硬傾向。此外，添加一些合金元素，如Mn、Cr、Mo、V、W、Ni、Si、B和Cu等。鋼的強(qiáng)度級別不同，加入的合金元素及其含量也不同，成分設(shè)計既要能滿足性能要求，又要能滿足其經(jīng)濟(jì)性。低合金高強(qiáng)度鋼的發(fā)展和在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用日益廣泛促進(jìn)了世界各國對其的開發(fā)研究工作的不斷深入。目前，美、日、德等國家在設(shè)計上已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的合金化概念，不再是單純的依靠增加和調(diào)整鋼中的合金元素來增加鋼的性能。%，為了提高淬透性，適量加入C、Mn、Cr、Mo、V、W、Ni和Si等合金元素，具有較高的淬硬性。16MnR的焊接性能，主要取決于它的淬透性、回火性和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。因此，希望鋼中能含有某些抗回火軟化和抗回火脆化的合金元素，為了避免接近熔合線部分的晶粒因受高溫而過于粗化，也希望鋼中含有一些細(xì)化晶粒的合金元素。在這些非調(diào)質(zhì)鋼中，由于加入合金元素較多，其焊接碳當(dāng)量增大，焊接熱影響區(qū)的最高硬度隨之提高。焊接裂紋實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也表明，焊接碳當(dāng)量公式和焊接裂紋出現(xiàn)率之間，沒有明顯的規(guī)律性。現(xiàn)代工業(yè)中高強(qiáng)度鋼焊接結(jié)構(gòu)的大量運(yùn)用，易發(fā)生失效的熔合區(qū)裂紋引起人們的高度重視。目前，熔合區(qū)的研究大多集中于化學(xué)成分的不均勻性，凝固過渡層、馬氏體脆性層、擴(kuò)散層、殘余應(yīng)力分布等方面。正火鋼的過熱區(qū)脆化與魏氏組織無關(guān)，除晶粒粗化外，主要是在1200℃的高溫下，其沉淀強(qiáng)化作用的碳化物和氮化物質(zhì)點(diǎn)分解并溶入奧氏體中，而在隨后的冷卻過程中來不及析出而固溶在基體中，結(jié)果使鐵素體的硬度上升，韌性下降。當(dāng)然，在鋼中若含有較多的碳和合金元素時，也應(yīng)注意快冷時發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而造成脆化。3) 焊縫的強(qiáng)韌性匹配鋼材的強(qiáng)度性能是焊接高強(qiáng)度鋼的主要力學(xué)性能，屈服強(qiáng)度是工程設(shè)計確定許用的主要依據(jù)，而抗拉強(qiáng)度是強(qiáng)度儲備的重要指標(biāo)。當(dāng)焊縫中存在高比例的針狀鐵素體時，低溫韌性顯著提高。針狀鐵素體與塊狀鐵素體具有不同的斷裂特征，當(dāng)裂紋穿過針狀鐵素體時，通過形變削減前端的應(yīng)力集中，裂紋呈波浪起伏狀態(tài)擴(kuò)展，以形成撕裂韌窩狀斷口，沖擊韌性較高。此外，接頭形式不同時，其散熱情況不同，冷卻速度也不同。必須指出，只有在上述三個因素同時存在時，才會產(chǎn)生冷裂紋。針對冷裂紋產(chǎn)生的三個因素，我們在共上可用下列措施防止或減少冷裂紋的產(chǎn)生：一減少焊接接頭是淬硬組織 將焊件預(yù)熱或提高預(yù)熱溫度、適當(dāng)增加焊接電流、減低焊接速度、控制層間溫度不小于預(yù)熱溫度、焊后緩冷或立即熱處理，都可減低焊接接頭的冷卻速度，以減少其淬硬組織。影響熱裂紋的因素是：一金屬的化學(xué)成分及成分偏析低合金結(jié)構(gòu)鋼內(nèi)碳和硫的增多，會形成低熔點(diǎn)共晶，當(dāng)液態(tài)金屬冷卻結(jié)晶時，液態(tài)的低熔點(diǎn)共晶偏析于晶界處最后凝固，此時晶界的強(qiáng)度很低，在焊接應(yīng)力作用下沿晶開裂，即為熱裂紋。此外，鋼中含銅會增加熱裂傾向。三焊件的殘余應(yīng)力主要決定于焊件的剛性、裝配和焊接工藝、焊件剛性大、裝配和焊接時造成的殘余應(yīng)力大時，易造成熱裂紋。熱應(yīng)變脆化產(chǎn)生在焊接熔合區(qū)及最高加熱溫度低于Ac1的亞臨界熱影響區(qū)。在鋼中加入氮化物形成元素，可以降低熱應(yīng)變脆化傾向，如16Mn比15MnVN的熱應(yīng)變脆化傾向大；退火處理也可大幅度地恢復(fù)韌性，降低熱應(yīng)變脆化，如16Mn經(jīng)600℃1h退火處理后，脆性轉(zhuǎn)變溫度大幅度提高。 20MnMoNb的化學(xué)成分和力學(xué)性能20MnMoNb是一種低合金高強(qiáng)鋼，屬于細(xì)品粒熱處理強(qiáng)化鋼，供貨狀態(tài)為調(diào)質(zhì)處理，即在870℃水淬后，630℃進(jìn)行高溫回火。 20MnMoNb的化學(xué)成分 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）CSiMnMoNbCrSPNiCu～～～～～≤≤≤≤≤ 20MnMoNb的力學(xué)性能公稱厚度(mm)熱處理狀態(tài)回火溫度（℃）σb（MP）σs（MP)δ5(%)Akv(J)HB≤300調(diào)質(zhì)630620～790≥470≥16≥41185～235＞300～500調(diào)質(zhì)630610～780≥460≥16≥41180～233 合金元素對20MnMoNb性能的影響20MnMoNb的化學(xué)成分為：C %～%，Si %～%，Mn %～%,Mo %～，Nb %～。 Si的影響在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，－%的硅。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈