【正文】 又較高，而且對S、P雜質(zhì)的控制也較嚴，因此熱裂傾向小。焊接這類鋼時采用超低氫焊接材料后，在板厚50mm以下或在0℃都可焊前不預熱。為了彌補這一損失，可通過加入多種微量元素，特別是像B那樣能對淬透性有強烈影響的元素來提高淬透性。我國的14MnMoNbB和近年來由鞍山鋼鐵廠試制成功的HQ80C都屬于這一類鋼，德國的σs≥686MPa級鋼不是以MoB為基，而是MnCrMoZr系，如17MnCrMo33鋼。σs超過490MPa的高強鋼，基本上都需要在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，如美國的HY80，日本的HT70就是σs≥495MPa的NiCrMo系調(diào)質(zhì)鋼。σs 441～490MPa的低合金高強鋼中有調(diào)質(zhì)和正火（或正火+回火）兩類。低碳調(diào)質(zhì)鋼的σs一般為441～980MPa，在調(diào)質(zhì)態(tài)供貨和使用。當合金元素的含量超過一定范圍之后，會出現(xiàn)韌性大幅度下降。為了進一步大幅度提高鋼的強度，光靠增加合金元素和正火是達不到理想結(jié)果的。（2）焊接冷裂紋敏感指數(shù) 除碳當量外，焊縫含氫量和接頭拘束度都對冷裂傾向有很大影響。因而，人們就將各種元素都按相當于若干含碳量折合并疊加起來求得所謂碳當量（CE或Ceq）用CE或Ceq來估計冷裂紋傾向的大小。差別只在于有的工藝過程很簡單，有的工藝過程很復雜；有的接頭質(zhì)量高、性能好，有的接頭質(zhì)量低、性能差。這說明，焊接性不僅包括結(jié)合性能，而且包括結(jié)合后的使用性能。對于原始狀態(tài)為退火態(tài)的易淬火鋼不存在此區(qū)。（2）部分淬火區(qū) 或稱不完全淬火區(qū)，處于Ac1～Ac3之間。（1）淬火區(qū) 處于Ac3以上的高溫區(qū)。這兩類鋼的焊接熱影響區(qū)組織不同。由于焊接熱影響區(qū)各點被加熱的溫度不同，它們的組織和性能也不同。因此，熔合區(qū)還常常是脆性斷裂和焊接裂紋的發(fā)源地，是焊接接頭的最薄弱區(qū)。對于低碳鋼，固相線和液相線之間的溫度區(qū)間很小，在各種熔化焊條件下，這段區(qū)域很窄，金相觀察實際上很難區(qū)分出來，但對焊接接頭的強度、塑性卻有很大影響。如果填充金屬成分與母材成分完全相同，未混合區(qū)會消失。未混合區(qū)（不完全混合區(qū)）是焊縫中緊鄰焊縫邊界的部位。 熔合區(qū)的構(gòu)成與特點（1）熔合區(qū)的構(gòu)成熔合區(qū)即焊接接頭中焊縫向母材熱影響區(qū)過渡的區(qū)域，由熔合線兩側(cè)的半熔化區(qū)（不完全混合區(qū)）和未混合區(qū)（部分熔合區(qū)）兩部分所組成，如圖21所示。堿性焊條的脫硫效果由于酸性焊條。故P也是熱裂紋的促生元素，而且還使韌性特別是低溫韌性下降。層狀偏析是指柱狀結(jié)晶方向上雜質(zhì)濃度的差別。一般情況下，合金元素含量越高，就越出現(xiàn)顯微偏析。（3）焊縫中的偏析熔池的結(jié)晶過程是一種不平衡過程，由于冷卻速度快，焊縫金屬中的元素來不及擴散而造成化學和成分分布不均勻，這種溶質(zhì)元素偏離其平均濃度的不均勻分布稱為偏析。由于晶粒粗大，故其塑性和韌性一般較母材差。但熔化焊焊接接頭，從宏觀上說，都有熔化焊縫、熱影響區(qū)及母材三部分，在焊縫和熱影響區(qū)中間存在過渡區(qū)，稱為熔合區(qū)[3]。例如鋼鐵材料，將發(fā)生δ→γ→α轉(zhuǎn)變。焊縫金屬由柱狀晶組成的鑄態(tài)組織，母材熱影響區(qū)是在不同峰值溫度焊接熱循環(huán)作用下產(chǎn)生梯度性組織特征。（3）鐵水進入熔池電弧焊時，焊條熔化后以滴狀進入熔池填充焊縫，因此，熔化金屬與氣體、熔渣的接觸面積比正常煉鋼時要大得多。（2）熔池體積小，冷卻速度快電弧焊時，熔池體積最大只有30cm3，質(zhì)量不超過100g，而且熔池周圍被金屬包圍，冷卻速度較快，平均冷速為4～100℃/s，與鑄錠冷速相差幾千倍[鑄錠平均冷速為（3～150）104℃/s]。在這個高溫的焊接區(qū)，不僅有氣體分子，而且存在受熱分解的氣體原子及受激發(fā)的氣態(tài)離子。焊接冶金過程實質(zhì)上是金屬在焊接條件下的再熔煉過程，具有下列特點：（1）電弧反應(yīng)區(qū)溫度高電弧焊時弧柱溫度可達6000℃以上，熔滴溫度可達1800～2400℃，熔池平均溫度也在（1770177。而可焊性是焊接的首要條件，可以預料，隨著焊接工業(yè)的發(fā)展，焊接將會向著更加高效、環(huán)保、新型的方向發(fā)展。其主要內(nèi)容有：焊接熱裂紋試、焊接冷裂紋試驗、焊接熱裂紋和層狀撕裂試驗、焊接熱影響區(qū)缺口脆性試驗和焊接接頭的使用性能試驗。焊接裂紋是金屬焊接時產(chǎn)生的主要缺陷，是在焊縫中的應(yīng)力大而該部分的塑性變形能(即延伸性)小的情況下產(chǎn)生的。這類鋼由于強度高，主要用于高壓設(shè)備。在本論文中，將簡單介紹焊接性及其試驗方法，對低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性能進行研究。熱焊接性是指焊接熱過程中，對焊接熱影響區(qū)組織性能及產(chǎn)生的缺陷的影 響程度，它用于評定被焊金屬對熱作用的敏感性；冶金焊接性是指冶金反應(yīng)對焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度。所以，金屬焊接工藝過程簡單而有接頭質(zhì)量高、性能好時，就稱作焊接性好；反之，就稱焊接性差。同種金屬或合金之間當然是可以形成焊接接頭的。金屬焊接性就是金屬是否能適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接頭的特性。近年來又在研究能量束焊接，例如太陽能焊接、冷壓焊接等新的焊接方法。近代焊接技術(shù)，從1882年出現(xiàn)碳弧焊開始直到本世紀30年代，在生產(chǎn)上還只是應(yīng)用氣焊和手工電弧焊等簡單的焊接方法。關(guān)鍵詞：可焊性；焊接接頭；熱影響區(qū)；焊接裂紋38AbstractThis 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 lowcarbonquality steel．On the base of investigation and weld experiments，through lowcarbonquality steel of 18MnMoNb YSilt 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 lowcarbonquality steel and the reasons of the cold crack and summarize the influence of preheat on cold cracking；and the study pleted Metallographic analysis and properties of the metal materials 18MnMoNb weld heat affected zone．Finally， microrigidity of 18MnMoNb weld heat affected zone was tested．The metal weldable capability of 18MnMoNb was pleted．Key words：weldable；welding joint； HAZ；welding crac目 錄第1章 焊接技術(shù)概述 1第2章 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接基礎(chǔ)理論 3 焊接冶金過程特點 3 焊接接頭的組織與性能 4 低碳調(diào)質(zhì)鋼熱影響區(qū)的組織分析 7 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性理論分析 7 低碳調(diào)質(zhì)鋼常用焊接方法 12第3章 低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接性能研究試驗基礎(chǔ) 14 低碳調(diào)質(zhì)鋼常用焊接工藝 14 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點研究 17 低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接性試驗及分類 19 斜Y形坡口焊接裂紋試驗法 20 滲透探傷法在焊接檢測中的應(yīng)用 22 焊接接頭金相試樣的制備 23 焊接裂紋的斷裂形式及斷口形態(tài) 24第4章 18MnMoNb鋼的焊接性試驗及分析 25 焊接試驗準備 25 低碳調(diào)質(zhì)鋼18MnMoNb斜Y型焊接裂紋試驗 26 低碳調(diào)質(zhì)鋼18MnMoNb焊接裂紋斷口掃描電子顯微鏡分析 30 18MnMoNb焊接熱影響區(qū)組織及性能試驗 31 18MnMoNb焊接接頭的硬度試驗 32結(jié)論 35參考文獻 36致謝 37第1章 焊接技術(shù)概述焊接技術(shù)，又稱連接工程，是一種重要的材料加工工藝。大慶石油學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要本文介紹了金屬焊接性以及焊接裂紋的概念，主要介紹冷裂紋的形成與影響因素、金屬焊接性的試驗研究方法，論述了低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性及焊接工藝特點。所謂焊接就是把兩種或兩種以上的材料（同種或異種），通過加熱或加壓或兩種并用，并且用或不用填充材料，使工件的材質(zhì)達到原子間的結(jié)合而形成永久性連接的工藝過程。尤其是四十年代，出現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)電焊條，使焊接技術(shù)得到一次飛躍?？梢哉f焊接方法層出不窮。金屬焊接性包括兩大方面內(nèi)容，一是金屬在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接頭在一定的使用條件下可靠運行的能力。許多異種金屬或合金之間也是可以形成焊接接頭的，只是有時是需要通過中間過渡層的。所謂工藝焊接性，是指在一定焊接工藝條件下，能否獲得優(yōu)質(zhì)、無缺陷的焊接接頭的能力。所謂使用焊接性是指焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足各種使用性能的程度，其中包括力學性能、低溫韌性、抗脆斷性能、高溫蠕變、疲勞性能、持久強度，以及抗腐蝕性能和耐腐蝕性能等。低碳調(diào)質(zhì)鋼的σs一般為441～980MPa，在調(diào)質(zhì)態(tài)供貨和使用。這類剛為了保證良好的綜合性能和焊接性，要求C≤%，%以下。焊接裂紋產(chǎn)生的主要原因，通常隨發(fā)生場所、發(fā)生時期及其形態(tài)的不同可有冷裂紋和熱裂紋兩種。在本論文中，對低碳調(diào)質(zhì)鋼18MnMoNb進行了斜Y型焊接冷裂紋實驗研究并用掃描電鏡對裂紋斷口進行觀察，判斷出裂紋的斷裂形式，對18MnMoNb鋼焊接熱影響區(qū)組織性能進行了研究，并對其焊接接頭組織進行了金相分析及顯微硬度分析。第2章 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接基礎(chǔ)理論 焊接冶金過程特點熔焊時，金屬、熔渣與氣相之間進行一系列的化學冶金反應(yīng)，如金屬氧化、還原、脫硫、脫磷、參合金等。100）℃左右。氣體的狀態(tài)不同，在金屬中的溶解度也不同。因此，冶金反應(yīng)時間較短，有時反應(yīng)不能達到平衡，化學成分不太均勻，凝固后使合金元素存在偏析現(xiàn)象。這使冶金反應(yīng)速度加快，增加合金元素的蒸發(fā)、燒損。明顯的組織差異影響著接頭的性能[3]。因焊接條件是快速連續(xù)冷卻，并受局部拘束應(yīng)力的作用，因此，可能產(chǎn)生偏析、夾雜、氣孔、熱裂紋、冷裂紋、脆化等缺陷。在微觀上，具體劃分方法如圖21：圖21 焊接接頭金屬區(qū)域組成示意圖1—完全混合區(qū) 2—不完全混合區(qū) 3—部分熔合區(qū) 4—純熱影響區(qū) 5—焊接邊界 6—母材 對焊縫金屬的研究焊縫金屬由熔化的母材和填充材料組成。（2）焊縫中存在雜質(zhì)此處的雜質(zhì)不是熔渣，因為熔渣相對密度小，易浮于表面。焊縫中的偏析既表現(xiàn)晶內(nèi)與晶界，又表現(xiàn)焊縫邊緣與焊縫中心以及每層焊波之間。區(qū)域偏析是指焊縫中心部位的雜質(zhì)較其他部位的高。這種偏析會使焊縫性能不均或誘發(fā)裂紋。P主要來自焊接材料和母材。（5）焊縫金屬的力學性能焊縫金屬是由焊接材料與部分母材經(jīng)過熔化冷凝形成的鑄造組織，它是由母材開始垂直于等溫線方向（最大溫度梯度的方向）結(jié)晶長大的。 半熔合區(qū)是緊鄰熱影響區(qū)側(cè)固液共存的部位。它主要由焊接時熔化在凝固的母材所組成，而未與熔化填充金屬完全相混合，因此實際就是負極母材成分的焊縫區(qū)。（2）熔合區(qū)的特點溫度處于固相線和液相線之間。由于化學成分和物理化學性能不同，故該區(qū)焊接殘余應(yīng)力也大。在焊接過程中會，由于受到焊接熱循環(huán)的作用而發(fā)生組織和性能變化的木材部分，稱為焊接熱影響區(qū)（簡稱HAZ）。熱影響區(qū)某點被加熱的最高溫度以及在高溫停留的時間長短和隨后的冷卻速度快慢，決定了該點的組織變化情況。下面對低碳調(diào)質(zhì)鋼熱影響區(qū)的組織與性能進行研究。由于焊后自然冷卻較快，容易產(chǎn)生馬氏體。加熱時珠光體變成奧氏體，而鐵素體幾乎沒有變化；冷卻下來時，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)楦咛捡R氏體，最后形成塊狀鐵素體+高碳馬氏體或某些其他組織的混合體。若原始態(tài)為淬火態(tài)，此區(qū)焊后相當于經(jīng)受了回火處理，會得到不同類型的回火組織，其韌性較焊前有所提高；若原始態(tài)為調(diào)質(zhì)態(tài)，則高于原回火溫度處發(fā)生軟化，強度、硬度有所下降，韌性有所上升，而低于原回火溫度處組織和性能不變。從理論上分析，只要在熔化狀態(tài)下能夠相互形成溶液或共晶的任意兩種金屬或合金都可以經(jīng)過熔焊形成接頭。所以，金屬焊接工藝過程簡單而接頭質(zhì)量高、性能好時，就稱作焊接性好；反之，就稱作焊接性差。日本JIS和WES采用的碳當量公式為： （21）此式適用于低碳調(diào)質(zhì)鋼。有人曾對200多種不同成分的鋼材、不同的厚度及不同的焊縫含氫量進行試驗，求得焊接冷裂紋敏感指數(shù)Pc： (%) （22）式中 δ—板厚(mm)； H—焊縫中擴散氫含量(mL/100g)。一般來說，加入的合金元素就越多，強度越高。在正火條件下，通過增加合金元素來進一步提高強度時引起韌性急劇惡化的現(xiàn)象。其特點是含碳量更低，淬火組織為低碳馬氏體，不僅強度高，并且兼有良好的塑性和韌性，可以直接在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下進行焊接，焊后也不需要進行調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)鋼中最簡單的一類，就是將σs≥343MPa的MnSi鋼進行調(diào)質(zhì)處理后達到的σs441～490MPa。50年代初美國研制了一種σs≥686MPa的T1鋼，并在此基礎(chǔ)上形成了A517標準中的一系列高強度調(diào)質(zhì)鋼。當σs≥882MPa后，一般要在鋼中加入更多的Ni，如美國的HY130（5NiCrMoV）和σs≥1225MPa的HP420鋼（9Ni4CoCrMoV）。因此，這類鋼調(diào)質(zhì)后具有足夠高的強度和韌性，與同強度等級的一般高強度低合金鋼相比，具有低C和