【正文】 結(jié)論（1）通過(guò)用J507焊條進(jìn)行了低碳調(diào)質(zhì)鋼18MnMoNb斜Y型焊接裂紋實(shí)驗(yàn)、著色探傷試驗(yàn)、并對(duì)裂紋斷口進(jìn)行掃描電鏡分析及能譜成分分析。圖45 18MnMoNb鋼焊接接頭顯微硬度（100gf）曲線（5）試驗(yàn)結(jié)果曲線分析從圖45中可以看出， HV，且一般都發(fā)生在完全淬火區(qū)，此區(qū)域組織為粗大的馬氏體。 18MnMoNb鋼焊接接頭的硬度試驗(yàn)（1）試驗(yàn)原理熱影響區(qū)最高硬度是評(píng)定鋼材淬硬傾向的一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法?？炖鋾r(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。④把制備好的試片在金相顯微鏡下對(duì)焊接熱影響區(qū)組織進(jìn)行觀察，并拍下金相照片。進(jìn)行脫氧、脫氫、脫磷、脫硫等反應(yīng)。 其他：當(dāng)焊接環(huán)境條件不符合JB/T4709及設(shè)計(jì)文件規(guī)定時(shí)，必須采取有效防護(hù)措施后熱溫度200～250℃，后熱時(shí)間1h。5186。本實(shí)驗(yàn)中，采用30mm、720MPa低碳調(diào)質(zhì)鋼鋼板，可以估計(jì)預(yù)熱溫度大于100℃。表42 18MnMoNb低合金高強(qiáng)鋼化學(xué)成分材料名稱(chēng)CSiMnNbMoPS18MnMoNbV≤≤表43 18MnMoNb鋼的力學(xué)性能板厚/mmss/MPasb/MPads/%AKV（0℃）/J304607201734②焊接接頭試片：6片③焊條：J507焊條，；J422焊條。氫致裂紋和再熱裂紋常出現(xiàn)韌窩狀沿晶斷裂。 金相砂紙砂紙由粗到細(xì)即表33中，從1號(hào)到7號(hào)。 焊接接頭金相試樣的制備 金相試樣的磨制步驟（1）取樣 沿焊縫方向，從斷面起取適當(dāng)長(zhǎng)度，一般取25mm以下。⑦質(zhì)量評(píng)定（3）缺陷顯示痕跡分類(lèi)①除確認(rèn)顯示跡痕是由外界因素或操作不當(dāng)造成的之外, 。（2）操作步驟①預(yù)處理 在滲透探傷前，應(yīng)對(duì)受檢表面及附近30mm范圍內(nèi)進(jìn)行清理，不得有污垢、焊渣、氧化皮等。a） b） c）圖33 試樣上裂紋長(zhǎng)度計(jì)算a）表面裂紋 b）根部裂紋 c）斷面裂紋）①采用下列公式計(jì)算表面裂紋率： (31)式中 Cf—表面裂紋率，%；—表面裂紋長(zhǎng)度之和，mm； 　 L—試驗(yàn)焊縫長(zhǎng)度，mm。②用刨床把試件加工成試驗(yàn)焊縫的坡口形狀。 斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)法此法(YSilt Type Cracking Test)主要用于評(píng)定碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼焊接熱影響區(qū)對(duì)冷裂紋的敏感性。②焊接熱裂紋試驗(yàn) 常用的有可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)、FISCD焊接裂紋試驗(yàn)、窗形拘束對(duì)接裂紋試驗(yàn)、剛性固定對(duì)接裂紋試驗(yàn)等。對(duì)低碳調(diào)質(zhì)鋼來(lái)說(shuō)，預(yù)熱的目的主要就是為了防止冷裂紋，因此一般在焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼時(shí)都采用較低的預(yù)熱溫度（≤200℃）。在特殊情況下，如結(jié)構(gòu)的剛度很大，冷裂紋很難避免時(shí)，必須選擇比母材強(qiáng)度稍低一些的材料作為填充金屬。（2）焊接工藝方法選擇調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的鋼材，只要加熱溫度超過(guò)了它的回火溫度后，性能就會(huì)發(fā)生變化。坡口形式以U形或V形最佳，單邊V形或J形破口也可以采用，但必須在工藝規(guī)程中注明要求兩個(gè)坡口面必須完全焊透。 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)研究這類(lèi)鋼的特點(diǎn)是含碳量低，因此淬火后的組織是強(qiáng)度和韌性都較高的低碳馬氏體+貝氏體，使有可能在一般的電弧焊的條件下，獲得性能與母材相近的熱影響區(qū)。立焊、仰焊時(shí)弧長(zhǎng)應(yīng)比平焊更短些，以利于熔滴過(guò)渡，防止熔化金屬下滴。在相同條件的情況下，堿性焊條使用的焊接電流一般可比酸性焊條小10%左右，否則焊縫中易產(chǎn)生氣孔。低氫型焊條用直流電源焊接時(shí)，一般要用反接，因?yàn)榉唇拥碾娀”日臃€(wěn)定。在一般情況下，焊接直徑與焊件厚度之間關(guān)系的參考數(shù)據(jù)，見(jiàn)表31。坡口形式主要取決于焊接接頭形式、焊件厚度以及對(duì)接頭質(zhì)量的要求，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9851988對(duì)此作了詳細(xì)規(guī)定。例如，對(duì)接接頭具有受力均勻、節(jié)省金屬等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用最多。（4）焊縫接頭尺寸檢測(cè)器 用以測(cè)量坡口角度、間隙、錯(cuò)邊以及余高、焊縫寬度、角焊縫厚度等尺寸。、90176。單相或三相50Hz的交流網(wǎng)路電壓先經(jīng)過(guò)整流器整流和濾波器變?yōu)橹绷麟?。?章 低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接性能研究試驗(yàn)基礎(chǔ) 低碳調(diào)質(zhì)鋼常用焊接工藝 低碳調(diào)質(zhì)鋼常用焊接設(shè)備目前，我國(guó)焊條電弧焊機(jī)有三大類(lèi)：弧焊變壓器、直流弧焊發(fā)電機(jī)和弧焊整流器[7]。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，特別是在高合金材料和有色金屬及其合金材料的焊接生產(chǎn)，熔化極氣體保護(hù)焊占有很重要的地位。焊條電弧焊之所以成為最廣泛的焊接方法，主要是因?yàn)樗撵`活，廣泛應(yīng)用于平焊、立焊、橫焊、仰焊等各種空間位置和對(duì)接、搭接、角接、T形接頭等各種接頭形式的焊接，對(duì)接接頭的裝配精度要求低，適用于低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵、銅合金、鎳合金等材料的焊接。②焊接熱影響區(qū)的軟化這是焊接調(diào)質(zhì)鋼時(shí)的一個(gè)普遍問(wèn)題，熱影響區(qū)內(nèi)凡是加熱溫度高于母材回火溫度至Ac1的區(qū)域，由于碳化物的積聚長(zhǎng)大而使鋼材軟化，而且溫度越接近于Ac1的區(qū)域，軟化越嚴(yán)重，因此對(duì)焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的低碳調(diào)質(zhì)鋼來(lái)說(shuō)尤其重要。對(duì)其中一些韌性要求更高的鋼，其含C量就更低（如HY130中C≤%）。一般認(rèn)為MoV鋼，尤其是CrMoV鋼對(duì)再熱裂紋較敏感；MoB鋼和CrMo鋼也都有一定的再熱裂紋傾向。此外，線能量與熔池的形狀對(duì)液化裂紋的形成也起很大的作用。一次只要正確地選擇相應(yīng)的焊接材料，焊接熱裂紋是不會(huì)產(chǎn)生的[4]。因此，這類(lèi)鋼調(diào)質(zhì)后具有足夠高的強(qiáng)度和韌性，與同強(qiáng)度等級(jí)的一般高強(qiáng)度低合金鋼相比，具有低C和低Pcm的特點(diǎn)。50年代初美國(guó)研制了一種σs≥686MPa的T1鋼，并在此基礎(chǔ)上形成了A517標(biāo)準(zhǔn)中的一系列高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼。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。一般來(lái)說(shuō)，加入的合金元素就越多，強(qiáng)度越高。日本JIS和WES采用的碳當(dāng)量公式為： （21）此式適用于低碳調(diào)質(zhì)鋼。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(guò)熔焊形成接頭。加熱時(shí)珠光體變成奧氏體，而鐵素體幾乎沒(méi)有變化；冷卻下來(lái)時(shí)，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。下面對(duì)低碳調(diào)質(zhì)鋼熱影響區(qū)的組織與性能進(jìn)行研究。在焊接過(guò)程中會(huì)，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(chēng)為焊接熱影響區(qū)（簡(jiǎn)稱(chēng)HAZ）。（2）熔合區(qū)的特點(diǎn)溫度處于固相線和液相線之間。 半熔合區(qū)是緊鄰熱影響區(qū)側(cè)固液共存的部位。P主要來(lái)自焊接材料和母材。區(qū)域偏析是指焊縫中心部位的雜質(zhì)較其他部位的高。（2）焊縫中存在雜質(zhì)此處的雜質(zhì)不是熔渣，因?yàn)槿墼鄬?duì)密度小，易浮于表面。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。這使冶金反應(yīng)速度加快，增加合金元素的蒸發(fā)、燒損。氣體的狀態(tài)不同，在金屬中的溶解度也不同。第2章 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接基礎(chǔ)理論 焊接冶金過(guò)程特點(diǎn)熔焊時(shí)，金屬、熔渣與氣相之間進(jìn)行一系列的化學(xué)冶金反應(yīng)，如金屬氧化、還原、脫硫、脫磷、參合金等。焊接裂紋產(chǎn)生的主要原因，通常隨發(fā)生場(chǎng)所、發(fā)生時(shí)期及其形態(tài)的不同可有冷裂紋和熱裂紋兩種。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。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(wú)缺陷的焊接接頭的能力。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(yùn)行的能力。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。大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(yàn)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(diǎn)。近代焊接技術(shù)，從1882年出現(xiàn)碳弧焊開(kāi)始直到本世紀(jì)30年代，在生產(chǎn)上還只是應(yīng)用氣焊和手工電弧焊等簡(jiǎn)單的焊接方法。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。所以，金屬焊接工藝過(guò)程簡(jiǎn)單而有接頭質(zhì)量高、性能好時(shí)，就稱(chēng)作焊接性好；反之，就稱(chēng)焊接性差。在本論文中，將簡(jiǎn)單介紹焊接性及其試驗(yàn)方法，對(duì)低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性能進(jìn)行研究。焊接裂紋是金屬焊接時(shí)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。而可焊性是焊接的首要條件，可以預(yù)料，隨著焊接工業(yè)的發(fā)展，焊接將會(huì)向著更加高效、環(huán)保、新型的方向發(fā)展。在這個(gè)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。（3）鐵水進(jìn)入熔池電弧焊時(shí)，焊條熔化后以滴狀進(jìn)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(shí)要大得多。例如鋼鐵材料，將發(fā)生δ→γ→α轉(zhuǎn)變。由于晶粒粗大，故其塑性和韌性一般較母材差。一般情況下，合金元素含量越高，就越出現(xiàn)顯微偏析。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。 熔合區(qū)的構(gòu)成與特點(diǎn)（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(guò)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。如果填充金屬成分與母材成分完全相同，未混合區(qū)會(huì)消失。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)。這兩類(lèi)鋼的焊接熱影響區(qū)組織不同。（2）部分淬火區(qū) 或稱(chēng)不完全淬火區(qū)，處于Ac1～Ac3之間。這說(shuō)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。因而，人們就將各種元素都按相當(dāng)于若干含碳量折合并疊加起來(lái)求得所謂碳當(dāng)量（CE或Ceq）用CE或Ceq來(lái)估計(jì)冷裂紋傾向的大小。為了進(jìn)一步大幅度提高鋼的強(qiáng)度，光靠增加合金元素和正火是達(dá)不到理想結(jié)果的。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。σs超過(guò)490MPa的高強(qiáng)鋼，基本上都需要在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，如美國(guó)的HY80，日本的HT70就是σs≥495MPa的NiCrMo系調(diào)質(zhì)鋼。為了彌補(bǔ)這一損失，可通過(guò)加入多種微量元素，特別是像B那樣能對(duì)淬透性有強(qiáng)烈影響的元素來(lái)提高淬透性。（1）焊縫中的熱裂紋低碳調(diào)質(zhì)鋼一般含碳量都較低，含錳量又較高，而且對(duì)S、P雜質(zhì)的控制也較嚴(yán)，因此熱裂傾向小。由此可見(jiàn)，避免這類(lèi)裂紋的關(guān)鍵在于控制C和S的含量，保證高的Mn/S比，尤其當(dāng)含Ni量高時(shí)，對(duì)此要求更為嚴(yán)格[5]。在CrMo和CrMoV鋼中，當(dāng)Cr＜1%時(shí)，隨著含Cr量的增加再熱裂紋的傾向加大；當(dāng)Cr＞1%后，繼續(xù)增加含Cr量時(shí)再熱裂紋傾向減小。因此它的含C量很低，%以下。因此，增加鋼中的含Ni量對(duì)近縫區(qū)的韌性有很大改善。焊條芯在電弧熱作用下不斷熔化，進(jìn)入熔池，成為焊縫的填充金屬。這種方法通常用氬氣或氦氣或它們的混合氣體作為保護(hù)氣，連續(xù)送進(jìn)的焊絲既作為電極又作為填充金屬，在焊接過(guò)程中焊絲不斷熔化并過(guò)渡到熔池金屬中去而形成焊縫。但由于其成本較高，生產(chǎn)率低，多用于焊接鋁、鎂、鈦、銅等有色金屬及合金，以及不銹鋼、耐熱鋼等材料。（2）弧焊逆變器這是一種新型的弧焊電源。焊條位于水平45176。焊條從烘箱內(nèi)取出后，應(yīng)儲(chǔ)存在焊條保溫桶內(nèi)，在施工現(xiàn)場(chǎng)逐根取出使用。選擇接頭形式時(shí)，主要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并綜合考慮受力條件、加工成本等因素。對(duì)于合金鋼來(lái)說(shuō)，坡口還能起到調(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬比例（即熔合比）的作用。（1）焊條直徑焊條直徑是指焊絲直徑。用小電流焊接薄板時(shí)，也常用直流弧焊電源，因?yàn)橐”容^容易，電弧比較穩(wěn)定。表32 焊接電流和焊條直徑的關(guān)系焊條直徑/mm456焊接電流/A25～4040～6550～80100～130160～210200～270260～300在相同焊條直徑的條件下，平焊時(shí)焊接電流可大些，其他位置焊接電流應(yīng)小些。在焊接過(guò)程中，應(yīng)盡量使用短弧焊接。不僅如此，從防止過(guò)熱組織和晶粒細(xì)化角度看，也是采用小參數(shù)比較好。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)接焊縫比角焊縫更為合理，因?yàn)楹笳邞?yīng)力集中系數(shù)大，并有明顯的缺口效應(yīng)；同時(shí)，對(duì)接焊縫更便于進(jìn)行射線和超聲波探傷。強(qiáng)度等級(jí)較高的鋼，最好用機(jī)械切割或等離子弧切割。（3）焊接材料的選擇低碳調(diào)質(zhì)鋼焊后一般不進(jìn)行熱處理，因此在選擇焊接材料時(shí)，要求所得焊縫金屬應(yīng)具有接近與母材的力學(xué)性能。②預(yù)熱溫度的確定當(dāng)線能量提高到最大允許值時(shí)裂紋還不能避免，那就必須采取預(yù)熱措施。（1）直接模擬試驗(yàn)類(lèi)①焊接冷裂紋試驗(yàn) 常用的有插銷(xiāo)試驗(yàn)、斜Y坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)、拉伸拘束裂紋試驗(yàn)(TRC)、剛性拘束裂紋試驗(yàn)(RRC)等。直接用產(chǎn)品做的試驗(yàn)有水壓試驗(yàn)、爆破試驗(yàn)等。（1）斜Y型坡口的加工制備：試件坡口采用機(jī)械切削加工，步驟如下：①用刨床把試件從中間刨開(kāi)。a）b）圖32 試驗(yàn)焊縫的焊接方法a）手弧焊 b）埋弧焊（2）試樣上裂紋長(zhǎng)度的計(jì)算，見(jiàn)圖33。然后把工件表面多余的滲透劑清除干凈，再涂上顯像劑，由于毛細(xì)現(xiàn)象，缺陷里殘存的滲透劑被吸出[9,10]。⑥觀察著色滲透可在日光下用肉眼觀察[11]。鍛件上任何長(zhǎng)度大于2mm的線性缺陷顯示, 單個(gè)尺寸或等于4mm的圓形缺陷顯示。③機(jī)械拋光 機(jī)械拋光操作時(shí)，將試樣磨面均勻的壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤(pán)上(可先輕后重)可沿盤(pán)的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)移動(dòng)，拋光時(shí)間一般為3~5min[12]。對(duì)于某些金屬材料的沿晶斷裂，有時(shí)消閑較大的塑性，其斷口除呈現(xiàn)沿晶斷裂的特征之外，還有韌窩，故稱(chēng)為韌窩沿晶斷裂。 試驗(yàn)裝置及材料（1）試驗(yàn)裝置 18MnMoNb鋼的焊接性試驗(yàn)的裝置及材料如表41所示表41 試驗(yàn)裝置手弧電焊機(jī)一臺(tái)刨床一臺(tái)砂輪機(jī)一臺(tái)