【正文】 及進(jìn)行一次“自回火”處理，這些都促使冷裂傾向增大。②組裝試件兩組，如圖41所示。（6）對(duì)焊接裂紋的斷裂形式及斷口形態(tài)進(jìn)行分析。（2）進(jìn)行低碳調(diào)質(zhì)鋼18MnMoNb斜Y型焊接裂紋實(shí)驗(yàn)研究，討論焊前預(yù)熱對(duì)冷裂傾向的影響。屬于脆性斷裂，其形貌具有典型的冰糖狀，宏觀上斷口平齊，無明顯塑性變形，表面呈冰糖狀，在小平面上有光澤。（2）解理斷裂是金屬在正應(yīng)力作用下，由于晶內(nèi)原子的結(jié)合鍵而造成的穿晶斷裂。②細(xì)磨 細(xì)磨是在一套粗細(xì)不同的金相砂紙上，由粗到細(xì)依次順序磨制。（2）去除棱角 將取好的接頭，夾在虎頭夾上，固定好。⑤不允許存在的缺陷有: 任何裂紋和白點(diǎn), 任何橫向缺陷顯示, 。 長(zhǎng)度與寬度之比小于或等于3的缺陷顯示跡痕, 按圓形缺陷處理。⑤顯像清洗后，在受檢表面上噴涂一層薄而均勻的顯像劑，~，顯像劑將缺陷處的滲透液吸附到零件表面，好似“流血”，30min后進(jìn)行觀察。②滲透用噴涂法將滲透劑施加于受檢表面，噴嘴距受檢表面，宜為20mm，滲透劑必須濕潤(rùn)全部受檢表面，并保證足夠的滲透時(shí)間(一般為15~30min)。 滲透探傷法在焊接檢測(cè)中的應(yīng)用（1）滲透探傷的原理著色滲透探傷法屬于無損探傷中的一種方法，就是在清洗過的工件表面涂上滲透劑，如果有缺陷，滲透劑就會(huì)滲入缺陷中。 (32)式中 Cr—根部裂紋率，％； —根部裂紋長(zhǎng)度之和，mm； L—試驗(yàn)焊縫長(zhǎng)度，mm。檢測(cè)裂紋可用肉眼和放大鏡來觀察焊接接頭的表面和斷面上是否存在裂紋，并用下述方法分別計(jì)算出表面裂紋率、根部裂紋率和斷面裂紋率。④用砂輪把坡口磨平。10m。其坡口經(jīng)機(jī)械加工，試驗(yàn)所用焊條應(yīng)嚴(yán)格烘干。（3）使用性能試驗(yàn)類這一類方法主要有：焊縫及接頭的拉伸、彎曲、沖擊等力學(xué)性能試驗(yàn)、高溫蠕變及持久強(qiáng)度試驗(yàn)、斷裂韌性試驗(yàn)、低溫脆性試驗(yàn)、耐腐蝕及耐磨試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)等。④層狀撕裂試驗(yàn) 常用的有Z向拉伸試驗(yàn)、Z向窗口試驗(yàn)、Cranfield試驗(yàn)等。 低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接性試驗(yàn)及分類 評(píng)定母材焊接性優(yōu)劣程度的試驗(yàn)稱為焊接性試驗(yàn)[8]。當(dāng)預(yù)熱溫度過高時(shí)，不僅對(duì)防止冷裂紋沒有必要，反而會(huì)使800～500℃的冷卻速度低于出現(xiàn)混合組織的臨界冷卻速度，使熱影響區(qū)出現(xiàn)明顯的脆化。例如：為保證HY80和HY130鋼的熱影響區(qū)缺口韌性，規(guī)定板厚小于13mm時(shí)，最大線能量為17000J/cm；板厚超過13mm后，最大線能量為21600J/cm。這個(gè)范圍的上限取決于不產(chǎn)生冷裂紋，下限取決于熱影響區(qū)不出現(xiàn)脆化的混合組織。此外，如果一定要采用多絲埋弧焊和電渣焊等熱輸入很大、冷卻速度很低的自動(dòng)焊工藝方法時(shí)，就必須進(jìn)行焊后的調(diào)質(zhì)處理。這個(gè)問題隨著材料強(qiáng)度級(jí)別的提高，顯得越來越突出。板厚≥100mm時(shí)，應(yīng)進(jìn)行100～150℃預(yù)熱。強(qiáng)度較高的低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼在焊縫成形不良時(shí)，在焊趾處將產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中。為此，應(yīng)避免將焊縫布置在斷面突然變化的部位，并要考慮施焊方便。這兩個(gè)問題是制定低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝的主要依據(jù)。采用小的焊接參數(shù)，如降低焊接電流，增大焊接速度等，都可以減小熱影響區(qū)的尺寸。焊接過程中，焊接速度應(yīng)該均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時(shí)還要使焊縫寬度和余高符合設(shè)計(jì)要求。（5）電弧電壓與焊接速度的控制焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長(zhǎng)度來決定：電弧長(zhǎng)度越大，電弧電壓越高；電弧長(zhǎng)度越短，電弧電壓越低。（4）焊縫層數(shù)的選擇在焊件厚度較大時(shí)，往往需要進(jìn)行多層焊。對(duì)于一定直徑的焊條有一個(gè)合適的焊接電流范圍，可參考表32選擇。（3）焊接電流的選擇選擇焊接電流時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊接位置和層數(shù)等因素綜合考慮。低氫型焊條穩(wěn)弧性差，通常必須采用直流弧焊電源。第一層焊道應(yīng)選用小直徑焊條焊接，以后各層可以根據(jù)焊件厚度選用較大直徑的焊條。 焊縫工藝參數(shù)及選擇焊條電弧焊的焊接工藝參數(shù)通常包括：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類和極性、焊接層數(shù)等。根據(jù)板厚不同，對(duì)接接頭常用的坡口形式有I形、Y形、X形、帶鈍邊U形等。開破口的目的是為了保證電弧能深入到焊縫根部使其焊透，并獲得良好的焊縫成形以及便于清渣。T形接頭焊縫尺寸大多數(shù)情況下只承受較小的切應(yīng)力或僅作為聯(lián)系焊縫。焊條電弧焊常用的基本街頭形式有對(duì)接接頭、搭接接頭、角接接頭和T形接頭。（5）敲渣錘 用來清除焊渣的一種尖錘，可以提高清渣效率。（3）焊條保溫筒 用低氫型焊條焊接重要結(jié)構(gòu)時(shí)，焊條必須先進(jìn)烘箱烘焙，烘干溫度和保溫時(shí)間因材料和季節(jié)而異。（2）面罩和護(hù)目鏡 用來防止焊接飛濺、弧光及高溫對(duì)焊工面部及頸部灼傷的一種工具。有300A、500A兩種規(guī)格，要求具有良好的絕緣性和隔熱能力。則可輸出適于焊接的直流電，此逆變器便是直流電源。我國(guó)生產(chǎn)的晶閘管式弧焊整流器有ZX5系列和ZDK500型等。（1）晶閘管式弧焊整流器晶閘管式弧焊整流器用晶閘管作為整流元件。鎢極惰性氣體保護(hù)焊幾乎可以焊接所有金屬及其合金，可獲得高質(zhì)量的焊縫。熔化極氣體保護(hù)焊由于采用惰性氣體作保護(hù)氣體，保護(hù)效果好，焊接過程穩(wěn)定，變形小，飛濺極少或根本無飛濺，焊接鋁及鋁合金時(shí)可采用直流反極性，具有良好的陰極破碎作用。熔化極氣體保護(hù)焊是采用惰性氣體作為保護(hù)氣，使用焊絲作為熔化極的一種電弧焊方法。埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。焊接過程中，藥皮不斷地分解、熔化而生成氣體及熔渣，保護(hù)焊條端部、電弧、熔池及其附近區(qū)域，防止大氣對(duì)熔化金屬的有害污染。此外，軟化的程度和軟化區(qū)的寬度也與焊接工藝也有很大關(guān)系。在這類低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼中當(dāng)含Ni量較高時(shí)，形成的高Ni馬氏體，甚至上貝氏體都是具有很好的韌性。實(shí)踐證明，形成100%的低碳馬氏體時(shí)，韌性并非最好，而韌性最佳的組織為馬氏體+10%～30%下貝氏體。①過熱區(qū)的脆化這類鋼與熱軋和正火鋼不同，它的合金化原理是通過提高淬透性來保證獲得高強(qiáng)度和高韌性的低碳馬氏體和下貝氏體。（5）層狀撕裂生產(chǎn)這類鋼時(shí)，由于采用了現(xiàn)代的冶煉技術(shù)，對(duì)夾雜物控制較嚴(yán)，純凈度較高，因此它的層狀撕裂的敏感性較低。Cr的影響與含量有關(guān)。為了防止這類裂紋的產(chǎn)生，從工藝上可以采取用小線能量的焊接方法、控制熔池的形狀、減小凹度等措施。相反，HY130鋼含Ni量雖然比HY80還高，但由于含碳量很低(≤%)，含S量也較低（≤%），Mn/S比高達(dá)60～90，因此它對(duì)熱影響區(qū)的液化裂紋并不敏感。液化裂紋的產(chǎn)生傾向主要也和Mn/S比有關(guān)。所以這類鋼焊接時(shí)的主要問題和工藝要求基本上與正火鋼類似，差別只在于在這類鋼是通過調(diào)質(zhì)獲得強(qiáng)化效果的，因此在熱影響區(qū)內(nèi)，除了脆化外還有軟化問題需要討論。這類鋼調(diào)質(zhì)后σs≥490MPa，在日本已普遍用于制造城市氣體的球罐。眾所周知，為了提高鋼材的抗冷裂性和低溫韌性，降低含C量是一個(gè)有效的措施，但會(huì)犧牲鋼材的強(qiáng)度。日本的HT80（σs≥686MPa）基本上是仿T1鋼發(fā)展起來的，如WELTEN80，其中有一種是不含Ni的，如WELTEN80C。日本的KTEN62M就是調(diào)質(zhì)的MnV鋼；美國(guó)A533標(biāo)準(zhǔn)中的幾個(gè)壓力容器用高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼，其實(shí)就是A302標(biāo)準(zhǔn)中的幾個(gè)正火+回火的MnMo和NoNiMo系鋼，通過調(diào)質(zhì)處理后，將原來的σs343MPa提高到σs490MPa的水平。這類剛為了保證良好的綜合性能和焊接性，要求C≤%，%以下。調(diào)質(zhì)鋼主要是靠調(diào)質(zhì)處理，可以充分地發(fā)揮合金元素的強(qiáng)化作用，因此在正火鋼的基礎(chǔ)上，只需添加少量合金元素就能通過淬火和回火來更有效地提高強(qiáng)度并保證韌性。所以，一般來說，合金元素對(duì)塑性和韌性的影響大體上與其強(qiáng)化作用相反,即強(qiáng)化效果越大，塑性和韌性的降低越多。求得Pc后，利用下式即可求出斜Y坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)條件下，為防止冷裂所需要的最低預(yù)熱溫度(℃)： (℃) （23）正火鋼是通過沉淀析出和細(xì)化晶粒來提高強(qiáng)度并保證韌性符合要求的。當(dāng)板厚＜25mm，手弧焊線能量17kJ/cm時(shí)，%時(shí)，對(duì)于σb=700MPa的低碳調(diào)質(zhì)鋼來說，預(yù)熱溫度為100℃。各種元素中，碳是對(duì)冷裂敏感性影響最顯著的一個(gè)。因此，可以認(rèn)為上述情況都可以看作是“具有一定焊接性”的。金屬焊接性的概念包括兩大方面內(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(yùn)行的能力。（3）回火區(qū) 處于Ac1溫度以下。淬火組織硬度高，塑性、韌性低，再加上組織不均勻，故易產(chǎn)生冷裂紋。這類鋼的熱影響區(qū)可分為3部分。通常用于焊接的結(jié)構(gòu)鋼，從熱處理的特性來看，可分為兩大類：一類是在一般焊接條件下淬火傾向較小的鋼，例如低碳鋼和含合金元素較少的普通低合金鋼，稱為“不易淬火鋼”；另一類是含合金元素較多或含碳量較高，淬火傾向較大的鋼，稱為“易淬火鋼”。該過程所引起的組織與性能不均勻變化，會(huì)給焊接接頭造成組多不良影響，如產(chǎn)生硬化、軟化或脆化等。在熔合線附近部位往往具有焊接接頭最低的韌性和最高的硬度。此區(qū)靠近母材一側(cè)的金屬組織屬于過熱組織，塑性很差。母材與填充金屬成分差異越大，未混合區(qū)越明顯。可見熔化過程的復(fù)雜性是導(dǎo)致出現(xiàn)半熔化區(qū)的主要原因。在多層焊時(shí)，對(duì)前一道焊縫要重新加熱，其加熱超過900℃的部分，消除了柱狀組織，并使晶粒細(xì)化，故焊縫金屬的力學(xué)性能較單層好。為此，對(duì)焊接材料中的硫均有嚴(yán)格限制。焊縫中的P主要以Fe2P和Fe3P形式存在，且可以生成熔點(diǎn)為1050℃的Fe+Fe3P和熔點(diǎn)為880℃的Ni+Ni3P低熔點(diǎn)共晶物。區(qū)域偏析不但影響性能，而且產(chǎn)生熱裂紋。顯微偏析是指晶粒內(nèi)部和晶粒之間的化學(xué)成分不均勻。低碳鋼中的夾雜物一般為硅酸鹽、主要是SiO2，呈彌散狀態(tài)分布，對(duì)焊縫的危害較大。其晶體總是垂直于焊縫金屬邊緣向焊縫中心成長(zhǎng)，最終形成粗大的柱狀晶，具有很強(qiáng)的方向性，利于雜質(zhì)偏析和熱裂紋的形成。 焊接接頭的組織與性能焊接中應(yīng)用的焊接方法不同，形成焊接接頭是不同的。對(duì)于具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬，隨溫度下降，將發(fā)生固態(tài)轉(zhuǎn)變。（4）組織差別大焊接過程中，溫度高，液體金屬蒸發(fā)，化學(xué)元素?zé)龘p，有些元素在焊縫金屬和基體金屬之間相互擴(kuò)散，近縫區(qū)各段所處溫度又不同，冷卻后焊接區(qū)的顯微組織差別極大。一些非金屬夾雜物也可能來不及付出而留在焊縫金屬中造成。因此，電弧焊時(shí)，熔化金屬吸收的氣體量常常超過它的標(biāo)準(zhǔn)溶解度，從而嚴(yán)重影響焊縫金屬的成分和性能。熔池上部充滿大量氣體，熔池中有一定熔渣。近年來，通過焊接材料向焊縫中加入微量合金元素（如Ti、Mo、Nb、V、Zr、B和稀土等）、適當(dāng)?shù)慕档秃L(fēng)中的碳、最大限度的排除焊縫中的硫、磷、氧、氮、氫等雜質(zhì)強(qiáng)化焊縫，提高焊縫的韌性。它廣泛地應(yīng)用于石油化工、電力、航空航天、海洋工程、核動(dòng)力工程、微電子技術(shù)，橋梁、船舶、艦艇，以及各種金屬結(jié)構(gòu)等工業(yè)部門。評(píng)定母材焊接性優(yōu)劣程度的試驗(yàn)稱為焊接性試驗(yàn)。調(diào)質(zhì)鋼的韌性和焊接性通常都比同一強(qiáng)度等級(jí)的正火鋼好；熱影響區(qū)的淬硬傾向小，冷裂敏感性低。必要時(shí)可采取消除應(yīng)力處理?，F(xiàn)階段，用來判斷可焊性的方法很多，如可以直接采用焊接試驗(yàn)，也可以通過分析金屬的化學(xué)成分、物理特性、與各種氣體的親和力、相圖特點(diǎn)，CCT圖或SCCT圖、熱處理狀態(tài)、焊接工藝條件、保護(hù)方式、工藝措施等來評(píng)價(jià)焊接性。因此，工藝焊接性又分為“熱焊接性”和“冶金焊接性”。差別在于有的工藝過程很簡(jiǎn)單，有的工藝過程很復(fù)雜；有的接頭質(zhì)量高、性能好、有的接頭質(zhì)量低、性能差。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。金屬本身的物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能，都不足以直接說明它在焊接時(shí)可能出現(xiàn)什么問題或焊接后能否滿足使用要求。后來又出現(xiàn)電渣焊，各種氣體保護(hù)焊，直到六十年代發(fā)展起來的等離子弧焊、電子束焊、激光焊接等先進(jìn)的焊接方法的涌現(xiàn)，使焊接技術(shù)達(dá)到了一個(gè)先進(jìn)的水平。由于焊接方法具有節(jié)省金屬，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好和大大改善勞動(dòng)條件等優(yōu)點(diǎn)，在半個(gè)世紀(jì)內(nèi)得到飛速發(fā)展。完成了低碳調(diào)質(zhì)鋼18MnMoNb鋼的可焊性研究。在總結(jié)大量資料和焊接實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過低碳調(diào)質(zhì)鋼18MnMoNb鋼斜Y型焊接裂紋試驗(yàn)，即小鐵研試驗(yàn)、18MnMoNb焊接熱影響區(qū)組織性能試驗(yàn)、18MnMoNb焊接裂紋斷口的掃描電鏡分析，分析低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性及產(chǎn)生冷裂紋的原因，并討論了預(yù)熱對(duì)焊接冷裂紋傾向的減小作用；并對(duì)18MnMoNb焊接熱影響區(qū)組織進(jìn)行了金相分析和性能研究，最后對(duì)18MnMoNb焊接熱影響區(qū)的顯微硬度進(jìn)行了測(cè)試。焊接與其他連接方式不同，不僅在宏觀上形成了永久的接頭，而且在微觀上建立了組織上的內(nèi)在聯(lián)系[1]。以后隨著埋弧焊和電阻焊的應(yīng)用，使焊接過程的機(jī)械化和自動(dòng)化成為現(xiàn)實(shí)。金屬材料在焊接時(shí)要經(jīng)受加熱、熔化、化學(xué)反應(yīng)、結(jié)晶、冷卻、固態(tài)相變等一系列復(fù)雜的過程，這些過程又都是在溫度、成分及應(yīng)力極不平衡的條件下發(fā)生的，有時(shí)可能在焊接區(qū)造成缺陷，或者使金屬的性能下降而不能滿足使用時(shí)的要求。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[2]。因此，可以認(rèn)為上述幾種情況都可以看作是“具有一定焊接性”的。對(duì)于一般熔焊來講，焊接過程都要經(jīng)歷加熱熔化、冶金反應(yīng)和隨后冷卻過程。焊接性的提出為判斷材料能否適應(yīng)焊接加工，提供了可靠的依據(jù)。其特點(diǎn)是含碳量更低，淬火組織為低碳馬氏體，不僅強(qiáng)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(jìn)行焊接，焊后也不需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。σs 441～490MPa的低合金高強(qiáng)鋼中有調(diào)質(zhì)和正火（或正火+回火）兩類。焊接金屬裂紋主要由焊接金屬凝固時(shí)的收縮應(yīng)力所引起。隨著人類社會(huì)對(duì)物質(zhì)文明的追求、各種新型材料的不斷開發(fā)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接技術(shù)已成為一門獨(dú)立的科學(xué)。這些冶金反應(yīng)可直接影響焊縫的成分、組織和性能。在這樣高的溫度下，工件焊接區(qū)局部金屬熔化形成熔池，焊條也熔化，通過電弧進(jìn)入熔池。以原子、離子狀態(tài)存在的氣體，其化學(xué)活性顯著增加，在金屬中的溶解度也隨之增加。液態(tài)時(shí)金屬吸收的氣體有時(shí)來不及逸出而形成氣孔。氣體熔入金屬的機(jī)會(huì)也大大增加。隨著焊接熱源離開，經(jīng)過化學(xué)冶金反應(yīng)的熔池金屬就開始凝固結(jié)晶，金屬原子有近程有序變?yōu)檫h(yuǎn)