【正文】 子束焊、激光焊等。 影響異種材料焊接性的因素1）熱物理性能的差異兩種材料熱物理性能的差異主要是指熔化溫度，線膨脹系數(shù)，熱導(dǎo)率等的差異，它們將影響焊接熱循環(huán)過程，結(jié)晶條件，降低焊接接頭的質(zhì)量。此外，焊接異種材料時，必定會產(chǎn)生一層成分組織及性能與母材不同的過渡層，過渡層的性能對焊接接頭的整體性能有很大的影響。Q代表的是這種材質(zhì)的屈服，后面的345，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在345左右。壓力容器用鋼應(yīng)具有足夠的耐蝕性以確保壓力容器的長期安全運行。壓力容器用鋼具有足夠的塑性和韌性儲備是壓力容器抗脆斷的必要條件之一，也是壓力容器各種部件、封頭、筒體、卷制、熱壓成形等制造工藝的需要。因此，為了充分發(fā)揮氮作為合金元素的作用，鋼中必須同時加入Al、V和Ti等氮化物形成元素。16MnR具有較高的強度和良好的塑性、韌性和耐磨性，采用不同的合金成分和熱處理工藝，可以獲得不同性能的鋼。普通低合金CMn鋼的鐵素體晶粒尺寸1520微米，CMnAl鋼的正火約為10微米左右，CMnNbAl正火鋼約為5微米左右。焊接的問題主要來自兩個方面：焊接裂紋和熱影響區(qū)母材性能的下降。一般情況下，材料的硬度越高，則焊接熱影響區(qū)的硬度也越高，特別是對于那些加入各種合金元素提高材料強度的非調(diào)質(zhì)鋼，表現(xiàn)更為明顯。 焊接裂紋傾向由于焊接冷裂紋對高強度鋼的焊接結(jié)構(gòu)有嚴重的危害，近年來世界各國對高強度鋼的焊接冷裂紋進行了大量的研究。1) 過熱區(qū)脆化過熱區(qū)加熱溫度在1200℃—固相線溫度范圍內(nèi)，比較高的加熱溫度造成奧氏體晶粒的嚴重粗化及難溶質(zhì)點溶入固溶體，這些都將明顯影響過熱區(qū)的性能。若鋼中加入足夠的氮化物形成元素，可以顯著降低熱應(yīng)變脆化傾向，消除熱應(yīng)力脆化的有效措施是焊后熱處理，經(jīng)600℃消應(yīng)力退火后，材料的韌性可恢復(fù)到原來的水平。但由于針狀鐵素體的形核機理目前看法仍不統(tǒng)一，有人提出TiN促進針狀鐵素體形核，也有人認為TiO比TiN更有效，還有的研究提出針狀鐵素體的形核與復(fù)合氧化物有關(guān)。冷裂紋一般是在冷卻過程中產(chǎn)生，有時甚至放置相當長的時間后才產(chǎn)生（稱延遲裂紋），冷裂紋產(chǎn)生的原因是：焊接接頭處產(chǎn)生淬硬組織、焊接接頭內(nèi)含氫量較多且殘余應(yīng)力較大。熱裂紋的特征是沿晶界開裂，裂縫表面有明顯的氧化膜顏色，多數(shù)裂紋分布在焊縫中心，沿焊縫縱向呈不規(guī)則的鋸齒形，也可能近縫區(qū)出現(xiàn)橫向裂紋。寬而淺的焊縫使偏析物浮于焊縫表面，熱裂傾向小。熔合區(qū)易于產(chǎn)生熱應(yīng)變脆化與此區(qū)域常存在缺口性質(zhì)的缺陷和不利組織有關(guān)。－%的硅，強度可提高15－20%。 Mo的影響鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變)。 20MnMoNb的焊接性分析鋼的焊接性主要取決于化學(xué)成分，鋼種元素對焊接性影響最大的是C，20MnMoNb屬于低合金高強化鋼，C及合金元素的含量比較高，故20MnMoNb的冷裂大，焊接性差。生成冷裂紋的三個基本因素如下：（1） 氫的影響 導(dǎo)致接頭產(chǎn)生冷裂紋的氫主要是擴散氫。（3）焊接接頭的拘束應(yīng)力 焊接接頭的拘束應(yīng)力包括接頭在焊接過程中因加熱不均勻所承受的熱應(yīng)力、相變力、結(jié)構(gòu)自身幾何因素所決定的內(nèi)應(yīng)力。防止消除應(yīng)力裂紋的措施：（1） 選用對消除應(yīng)力裂紋敏感性低的母材；（2） 選用低強高塑性的焊接材料；（3） 控制結(jié)構(gòu)剛性與焊接殘余應(yīng)力；（4） 工藝方面的措施； 1）預(yù)熱 預(yù)熱可減少馬氏體的冷卻速度，減少馬氏體裂紋的產(chǎn)生。這種片狀夾雜物的存在，大大削弱鋼板在厚度方向的力學(xué)性能，特別是斷面收縮率（Ak）大大降低。 過熱區(qū)的加熱溫度在1200℃～固相溫度范圍內(nèi)，高的加熱溫度造成奧氏體晶粒嚴重粗化及難熔質(zhì)點（氮化物、碳化物）溶入固溶體，在這些都將明顯影響過熱區(qū)的性能。一般認為在200～400℃是最為明顯，消除應(yīng)變脆化的有效措施是進行焊后熱處理，經(jīng)600℃左右的消除應(yīng)力退火后，材料的韌性可恢復(fù)到原來的水平。熔池斷面形狀與焊接方法，焊接參數(shù)有關(guān)。 消除應(yīng)力裂紋低碳鋼中大都含有Cr、Mo、V、Nb、Ti、B等提高消除應(yīng)力裂紋敏感性的元素，其中作用最大的是V，其次是Mo，因而二者共存時情況最嚴重。20MnMoNb鋼強度大，大鍛件及厚鋼板氫脆敏感性強，有一定的淬硬傾向，其Ce=，如果焊接工藝不當，會使基本金屬的焊接熱循環(huán)惡化，在熱影響區(qū)產(chǎn)生淬硬組織，加上內(nèi)應(yīng)力的存在，很容易在熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。焊接時，在焊接區(qū)的上面覆蓋一層顆粒狀焊劑，電弧在焊劑層下燃燒，將焊絲端部和局部母材熔化形成焊縫。由于熔渣可降低接頭冷卻速度，故某些高強度結(jié)構(gòu)鋼、:1由于埋弧焊是依靠顆粒狀焊劑堆積形成保護條件，因此主要適用于水平焊縫。電焊條烘干溫度350％，烘干1小時。預(yù)熱溫度受母材強度、焊條類型、坡口形式、環(huán)境溫度等因素的影響，并可利用其中有關(guān)經(jīng)驗公式進行初步估算。溫差采用紅外線測溫儀監(jiān)控。焊道名稱填充金屬焊材直徑焊接電流電弧電壓/V焊接速度/cm/min極性 /A打底H08Mn2SiA直流反接110～13020～2510～15填充J507直流反接150～18022～2610～15蓋面J507直流反接150～18022～2610～15試樣號1 2結(jié)論拉伸試驗σb/MPa583 596 合格斷裂位置母材 母材合格彎曲試驗 側(cè)彎均未見超標缺陷合格缺口位置焊縫16MnR側(cè)20MnMoNb側(cè)Akv/J（20）℃113122114147200192174188215平均值116180192 4 焊接工藝評定 焊接工藝評定的意義、目的在焊接結(jié)構(gòu)制造工藝擬訂好，焊縫施焊前要進行焊接工藝評定，這是從焊接工藝角度保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施，使制造出來的接頭滿足所要求的性能。 焊接工藝評定的一般過程 由具有一定專業(yè)知識和有相當實踐經(jīng)驗的焊接工藝人員，根據(jù)鋼材的焊接性能實驗，結(jié)合產(chǎn)品特點、制造工藝條件來擬訂焊接工藝指導(dǎo)書。④焊接接頭見焊接工藝卡。焊件升溫期間，加熱區(qū)內(nèi)任意長度為5O00mm內(nèi)的溫差不得大于120℃，焊件保溫期間，加熱區(qū)內(nèi)最高與最低溫差不得大于65℃。并在使用過程中不斷進行監(jiān)測，使焊接產(chǎn)品能在規(guī)定的使用條件下和預(yù)期的使用壽命內(nèi)，焊接接頭都不會發(fā)生破損，避免危險事故的發(fā)生，這是實施焊接檢驗的根本目的。為了保證金屬焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量所采取的檢驗措施。對干焊條，首先檢查其外表質(zhì)量，然后檢驗其熔教金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能是否符合要求，焊接性能是否合格。 常用的有射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷等。 常用的有焊縫和接頭拉伸試驗、沖擊試驗、彎曲試驗和硬度試驗等，測定焊縫和接頭的強度、塑性、韌性和硬度等。如果缺陷范圍大，則應(yīng)采用原材料、原工藝進行打磨修補；如果缺陷范圍小，則可采用鎳基焊接材料進行修補，修補后，可不再進行焊后熱處理。感謝和我在一起進行課題研究的同窗王海勇同學(xué)，和他在一起討論、研究使我受益非淺。正確的選擇熱處理溫度和保溫時間，是保證焊縫獲得良好機械性能的關(guān)鍵。對某些要求耐腐蝕的構(gòu)件要進行抗腐蝕性試驗。此外，無損探傷方法中還有聲發(fā)射檢測、中子探傷、全息探傷和液晶探傷等。 裝配質(zhì)量是決定焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，焊件裝配檢查包括：零件位置、焊縫位置、坡口形狀和尺寸、坡口的清理質(zhì)量、裝配工藝(錯邊量、預(yù)熱、裝配順序、定位焊縫質(zhì)量、裝配件材質(zhì))等。對于被焊金屬，根據(jù)金屬材料的型號、出廠質(zhì)量檢驗證明書加以鑒定，同時還須作外部檢驗和抽樣復(fù)核，以檢查在運輸過程中產(chǎn)生的外部缺陷和防止型號差錯。，促使焊接技術(shù)的更廣泛應(yīng)用。隨著鍋爐、壓壓力容器、化工機械、海洋構(gòu)造物、航空航天器和原子能工程等向高參數(shù)及大型化方向發(fā)展，工作條件日益苛刻、復(fù)雜。 根據(jù)焊接性試驗方法按GB/—1984《焊接性試驗 斜Y形坡口焊接裂紋試驗方法》的規(guī)定進行，試板尺寸：按標準規(guī)定進行坡口加工)試板加工為X的坡口。 16MnR與20MnMoNb的焊接工藝評定本課題主要研究的是16MnR與20MnMoNb鋼的焊接工藝評定。焊接工藝評定的主要內(nèi)容是按準備采用的焊接工藝，在接近實際生產(chǎn)的條件下焊制模擬產(chǎn)品接頭的試板，并從焊成的試板中按產(chǎn)品的技術(shù)條件截取拉力、彎曲和沖擊韌性試樣。焊縫外觀成形美觀，RT檢驗發(fā)現(xiàn)，焊縫無缺陷，符合評定等級I級，各項指標均符合要求。10℃。組對時20MnMoNb與16MnR的錯口量應(yīng)小于2mm。選擇焊接材料時，應(yīng)保證焊縫金屬的強度、韌性和塑性等性能符合產(chǎn)品設(shè)計要求。與手弧焊相比，其最大的優(yōu)點是焊縫質(zhì)量好，焊接速度高。它利用焊條于焊件之間建立起來的穩(wěn)定燃燒的電弧，使焊條和焊件熔化，從而獲得牢固的焊接接頭。3 焊接工藝的擬定計算碳當量是確定鋼材焊接性的一種方法。而且這類鋼的Ms點比較高，如果在Ms點附近的冷速比較低，Ms點后就形成一次“自回火”過程，使韌性得到改善， 而且避免產(chǎn)生冷裂紋。 幾種易發(fā)生液化裂紋的低碳調(diào)質(zhì)鋼成分w（%）類別牌號CMnSiCrNiMoVNb鍛件14Cr2Ni4MoV～～～～～～鋼板10CrNi4 MoV～～～～～～～－鋼板12Ni3Cr MoV～～～～～～Ti除了化學(xué)成分外，工藝因素的作用也很重要，其中首要因素是焊接線能量。其實質(zhì)是由于焊接熱源的高溫作用，使母材焊前的正火效果消失的結(jié)果?？梢跃徍秃缚p根部的應(yīng)力分布并減小應(yīng)力集中。一般認為MoV鋼，特別是CrMoV鋼對消除應(yīng)力裂紋的敏感性最高，MoB鋼、CrV鋼也有一定的敏感性。 馬氏體含量與冷卻速度的關(guān)系及其對熱影響區(qū)冷率的影響RF—拘束度 消除應(yīng)力裂紋消除應(yīng)力裂紋又稱為再熱裂紋。 電弧氣氛中含氫量對焊道下裂紋率的影響 a）試件尺寸 b）裂紋率與氣氛中的含碳量（2） 鋼的淬透性 一般來說鋼的淬硬傾向越大，則接頭中出現(xiàn)馬氏體的可能性越大越易產(chǎn)生冷裂紋。、硫和錳對結(jié)晶裂紋的影響曲線可知，為了防止結(jié)晶裂紋，應(yīng)在提高焊接錳量的同時降低碳、硫的含量。 Nb的影響鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。 Mn的影響在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，－%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。合理選擇層狀撕裂敏感性小的鋼材、改善接頭形式以減輕鋼板Z向所承受的應(yīng)力應(yīng)變、在滿足產(chǎn)品使用要求的前提下選用強度級別低的焊接材料或采用預(yù)熱及降氫等措施，有利于防止層狀撕裂的發(fā)生。對于含碳量較少的熱軋鋼，應(yīng)選用較小的焊接線能量；對含碳量偏高的熱軋鋼，焊接線能量要適中；對于含碳、氮化物形成元素的正火鋼，應(yīng)選用較小的焊接線能量。故其抗熱裂性比普通低碳鋼要好些。這是因為其淬硬傾向大、板厚的剛性大、焊接接頭的殘余應(yīng)力也大，焊接接頭易得到淬硬組織。鋼板越厚、尺寸越大時，冷卻速度越大。16MnR焊縫金屬組織研究的重點是如何提高焊縫的韌性，近年來對其研究的突破性成果是發(fā)現(xiàn)了針狀鐵素體（AF），可以改善原始焊縫的低溫韌性。綜上所述，正火鋼過熱區(qū)脆化，實質(zhì)上是由于焊接熱源的高溫作用，使母材焊前正火作用消失的結(jié)果。高效的氣體保護對焊接冷裂具有比較好的作用。因此，單純以焊接熱影響區(qū)的硬度或高強度合金綱的碳當量來評價焊接裂紋出現(xiàn)的可能性，就往往不能作出正確的判斷。若鋼的淬透性過高，在熱影響區(qū)內(nèi)必然有馬氏體形成，而且近熔合線處的晶粒也將非常粗大，鋼的熱影響區(qū)就有發(fā)生脆裂的危險；若碳的質(zhì)量分數(shù)高時，它一方面使鋼的淬透性提高，另一方面使形成的馬氏體更脆，更硬，在熱影響區(qū)中遠離熔合線的部分，其綜合機械性能也會大大降低。根據(jù)熱影響區(qū)的組織狀態(tài)不同，其組織可以分為粗晶區(qū)、細晶區(qū)、不完全重結(jié)晶區(qū)和結(jié)晶區(qū)。強度越高，屈強比越大。因此，為了保證良好的力學(xué)性能和焊接性，％。16MnR中，氮作為一種合金元素被廣泛應(yīng)用。為了適應(yīng)較惡劣的操作條件，進一步提高鋼的強度和韌性可加入少量的釩、鈮、鎳等，它們都易于形成強碳化物，同時又細化晶粒，鎳是提高鋼的韌性，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度的最有效的元素。按現(xiàn)行壓力容器設(shè)計標準，受壓部件的強度計算是以彈性失效為設(shè)計準則，以理想化的薄殼理論為依據(jù)，雖然已經(jīng)考慮了安全系數(shù)，但在開孔和幾何形狀不連續(xù)處的局部應(yīng)力已接近或達到材料的屈服強度，因此16MnR鋼必須具有足夠的強度，特別是在經(jīng)過熱加工和多次熱處理后要求鋼材仍應(yīng)保證強度性能不低于標準規(guī)定的下限值。2 16MnR與20MnMoNb鋼的焊接性 16MnR的化學(xué)成分及力學(xué)性能介紹在板材里，屬低合金系列。材料的熔化溫度，線膨脹系數(shù)，熱導(dǎo)率和電阻率等物理性能直接影像館焊接結(jié)晶條件和接頭質(zhì)量。異種材料焊接時存在的主要困難如下：1）異種采蓮的線膨脹系數(shù)不同，容易引起熱應(yīng)力，而且這種熱應(yīng)力不易消除，結(jié)果會使接頭處產(chǎn)生裂紋或較大的焊接變形。隨著釬焊技術(shù)的發(fā)展，釬焊的種類越來越多。鋁鋼之間的焊接幾乎涉及到焊接領(lǐng)域的各種方法，大體上可將其分為壓焊，釬焊和熔焊。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。目前我國微電子及IT行業(yè)中的發(fā)展，高強有色