【正文】 303，E4301E4316，E4315E5016，E5015E5016，E5015特殊情況下，中碳鋼焊接時可采用鉻鎳不銹鋼焊條，如E0191016（A102）、E019105（A107）、E1231316（A302）、E1231315（A307）、E2262116（A402）、E2262115（A407）等，因奧氏體焊縫金屬的塑性良好，可以減小焊接接頭應(yīng)力，即使焊件焊前不預(yù)熱，也可避免熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。9 試述中碳鋼的焊接工藝要點。⑴預(yù)熱 預(yù)熱有利于減低中碳鋼熱影響區(qū)的最高硬度，防止產(chǎn)生冷裂紋，這是焊接中碳鋼的主要工藝措施，預(yù)熱還能改善接頭塑性，減小焊后殘余應(yīng)力。通常，35和45鋼的預(yù)熱溫度為150～250℃含碳量再高或者因厚度和剛度很大，裂紋傾向大時，可將預(yù)熱溫度提高至250～400℃。若焊件太大，整體預(yù)熱有困難時，可進(jìn)行局部預(yù)熱，局部預(yù)熱的加熱范圍為焊口兩側(cè)各150～200mm。⑵焊條 條件許可時優(yōu)先選用堿性焊條。⑶坡口形式 將焊件盡量開成U形坡口式進(jìn)行焊接。如果是鑄件缺陷，鏟挖出的坡口外形應(yīng)圓滑，其目的是減少母材熔入焊縫金屬中的比例，以降低焊縫中的含碳量，防止裂紋產(chǎn)生。⑷焊接工藝參數(shù) 由于母材熔化到第一層焊縫金屬中的比例最高達(dá)30%左右，所以第一層焊縫焊接時，應(yīng)盡量采用小電流、慢焊接速度，以減小母材的熔深。⑸焊后熱處理 焊后最好對焊件立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，特別是對于大厚度焊件、高剛性結(jié)構(gòu)件以及嚴(yán)厲條件下（動載荷或沖擊載荷）工作的焊件更應(yīng)如此。消除應(yīng)力的回火溫度為600～650℃。若焊后不能進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，應(yīng)立即進(jìn)行后熱處理。10 試述高碳鋼的焊接工藝要點。⑴焊接性 %時，焊后的硬化、裂紋敏感傾向更大，因此焊接性極差，不能用于制造焊接結(jié)構(gòu)。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接工作主要是焊補(bǔ)修復(fù)。⑵焊條選用 由于高碳鋼的抗拉強(qiáng)度大都在675MPa以上，所以常用的焊條型號為E701E6015，對構(gòu)件結(jié)構(gòu)要求不高時可選用E501E5015焊條。此外，亦可采用鉻鎳奧氏體鋼焊條進(jìn)行焊接。⑶焊接工藝1）由于高碳鋼零件為了獲得高硬度和耐磨性，材料本身都需經(jīng)過熱處理，所以焊前應(yīng)先進(jìn)行退火，才能進(jìn)行焊接。2）焊件焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般為250～350℃以上，焊接過程中必需保持層間溫度不低于預(yù)熱溫度。3）焊后焊件必需保溫緩冷，并立即送入爐中在650℃進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。11 試述低合金高強(qiáng)鋼的焊接性。強(qiáng)度級別較低的低合金高強(qiáng)鋼，如300～400MPa級，由于鋼中合金元素含量較少，其焊接性良好，接近于低碳鋼。隨著鋼中合金元素的增加，強(qiáng)度級別提高，鋼的焊接性也逐漸變差，出現(xiàn)的主要問題是：⑴熱影響區(qū)的淬硬傾向 含碳時較少、強(qiáng)度級別較低的鋼種，如09Mn09Mn2Si、09MnV鋼等，淬硬傾向很小。隨著強(qiáng)度級別的提高，淬硬傾向也開始加大，如16Mn、15MnV鋼焊接時，快速度冷卻會導(dǎo)致在熱影響區(qū)出現(xiàn)馬氏體組織。⑵冷裂紋 低合金高強(qiáng)鋼焊接時，熱影響區(qū)的冷裂紋傾向加大，并且這種冷裂紋往往具有延遲的性質(zhì)，危害性很大。例如，材料為18MnMoNb鋼壁厚115mm的一大型容器，由于預(yù)熱溫度不夠，焊后在熱影響區(qū)形成大量冷裂紋。低合金高強(qiáng)鋼的定位焊縫很容易開裂，其原因是由于焊縫尺寸小、長度短、冷卻速度快，這種開裂屬于冷裂紋性質(zhì)。⑶熱裂紋 一般情況下，強(qiáng)度等級為294～392MPa的熱軋、正火鋼，熱裂傾向較小，但在厚壁壓力容器的高稀釋率焊道（如根部焊道或靠近坡口邊緣的多層埋弧焊焊道）中也會出現(xiàn)熱裂紋。電渣焊時，若母材的含碳量偏高并含鎳時，電渣焊縫中可能會出現(xiàn)呈八字形分布的熱裂紋。強(qiáng)度等級為800～1176MPa的中碳調(diào)質(zhì)鋼（如30CrMnSiA鋼），焊接時熱裂的敏感性較大。⑷粗晶區(qū)脆化 熱影響區(qū)中被加熱至1100℃以上的粗晶區(qū)，當(dāng)焊接線能量過大時，粗晶區(qū)的晶粒將迅速長大或出現(xiàn)魏氏組織而使韌性下降，出現(xiàn)脆化段。12 試述低合金高強(qiáng)鋼焊接時的主要工藝措施。⑴預(yù)熱 預(yù)熱是防止裂紋的有效措施，并且還有助于改善接頭性能。但預(yù)熱會惡化勞動條件，使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，過高的預(yù)熱溫度還會降低接頭韌性。因此，焊前是否需要預(yù)熱以及預(yù)熱溫度的確定應(yīng)根據(jù)鋼材的成分（碳當(dāng)量）、板厚、結(jié)構(gòu)形狀、剛度大小以及環(huán)境溫度等決定。⑵焊接線能量的選擇 含碳低的熱軋鋼（09Mn09MnNb鋼等）以及含碳量偏下限的16Mn鋼焊接時，因為這些鋼的冷裂淬硬、脆化等傾向小，所以對焊接線能量沒有嚴(yán)格的限制。焊接含碳量偏高的16Mn鋼時，為降低淬硬傾向，焊接線能量應(yīng)偏大一點。對于含V、Nb、Ti的鋼種，為降低熱影響區(qū)粗晶脆化所造成的不利影響，應(yīng)選擇較小的焊接線能量。如15MnVN鋼的焊接線能量應(yīng)控制在40～45kJ/cm以下。對于碳及合金元素含量較高而屈服點為490MPa的正火鋼（如18MnMoNb鋼等），因淬硬傾向大，應(yīng)選擇較大的焊接線能量，但當(dāng)采用焊前預(yù)熱時，為了避免過熱傾向，可以適當(dāng)?shù)販p少線能量。⑶后熱及焊后熱處理 后熱是指焊接結(jié)束或焊完一條焊縫后，將焊件立即加熱至150～250℃范圍內(nèi)，并保溫一段時間，使接頭中的氫擴(kuò)散逸出，防止延遲裂紋產(chǎn)生。對于厚壁容器、高剛性的焊接結(jié)構(gòu)以及一些在低溫、耐蝕條件下工作的構(gòu)件，焊后應(yīng)及時進(jìn)行消除應(yīng)力的高溫回火，其目的是消除焊接殘余應(yīng)力，改善組織。焊后立即進(jìn)行高溫回火的焊件，無需再進(jìn)行后熱處理。13 低合金高強(qiáng)鋼焊接時，如何正確地選用焊接材料？總的原則是根據(jù)等強(qiáng)度的要求，即熔敷金屬的強(qiáng)度等級應(yīng)與母材在同一檔次來選用焊接材料，具體選用，見表7。表7 低合金高強(qiáng)鋼焊接材料的選用鋼 號強(qiáng)度級別（MPa）手弧焊埋 弧 焊電 渣 焊CO2焊焊絲焊條焊劑焊絲焊劑焊絲09Mn209Mn2Si09MnV294E43HJ430HJ431SJ301H08AH08MnAH10MnSiH08Mn2SiH08Mn2SiA16Mn16MnCu14MnNb343E50SJ501薄板：H08A H08MnAHJ431HJ360H08MnMoAH08Mn2SiH08Mn2SiAYJ5021YJ5023YJ5064HJ431HJ430SJ301中板開坡口對接開I形坡口對接H08MnAH10Mn2HJ350厚板深坡口H10Mn2H08MnMoA15MnV15MnVCu16MnNb392E50E55HJ430HJ431開I形坡口對接H08MnA中板開坡口對接H10Mn2H10MnSiHJ431HJ360H10MnMoH08Mn2MoVAH08Mn2SiH08Mn2SiAHJ250HJ350SJ101厚板深坡口H08MnMoA15MnVN15MnVNCu15MnVTiRe441E55E60SJ431H10Mn2HJ431HJ360H10MnMoH08Mn2MoVAH08Mn2SiH08Mn2SiAHJ350HJ250SJ101H08MnMoAH08Mn2MoA18MnMoNb14MnMoV14MnMoVCu490E60E70HJ250HJ350SJ101H08Mn2MoAH08Mn2MoVAH08Mn2NiMoHJ431HJ360H10Mn2MoAH10Mn2MoVAH10Mn2NiMoAH08Mn2SiMoA14 試述16Mn鋼的焊接工藝。16Mn鋼屬于碳錳鋼，%～%，屈服點等于343MPa（強(qiáng)度級別屬于343MPa級）。16Mn鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預(yù)熱。但由于16Mn鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大，所以在低溫下（如冬季露天作業(yè)）或在大剛性、大厚度結(jié)構(gòu)上焊接時，為防止出現(xiàn)冷裂紋，需采取預(yù)熱措施。不同板厚及不同環(huán)境溫度下16Mn鋼的預(yù)熱溫度，見表8。16Mn鋼手弧焊時應(yīng)選用E50型焊條，如堿性焊條E501E5016，對于不重要的結(jié)構(gòu)，也可選用酸性焊條E500E5001。對厚度小、坡口窄的焊件，可選用E431E4316焊條。表8 焊接16Mn鋼的預(yù)熱溫度焊件厚度 （mm）不同氣溫下的預(yù)熱溫度計（℃）16以上16～2425～4040以上不低于－10℃不預(yù)熱，－10℃以下預(yù)熱100～150℃不低于－5℃不預(yù)熱，－5℃以下預(yù)熱100～150℃不低于0℃不預(yù)熱，0℃以下預(yù)熱100～150℃均預(yù)熱100～150℃16Mn鋼埋弧焊時H08MnA焊絲配合焊劑HJ431（開I形坡口對接）或H10Mn2焊絲配合焊劑HJ431（中板開坡口對接），當(dāng)需焊接厚板深坡口焊縫時，應(yīng)選用H08MnMoA焊絲配合焊劑HJ431。16Mn鋼是目前我國應(yīng)用最廣的低合金鋼，用于制造焊接結(jié)構(gòu)的16Mn鋼均為16MnR和16Mng鋼。15 試述18MnMoNb鋼的焊接工藝。18MnMoNb鋼的屈服點等于490MPa（屬于490MPa級鋼），由于碳及合金鋼元素的含量都較高，所以淬火硬傾向及冷裂傾向均比16Mn鋼大。焊接工藝要點：1）除電渣焊外，焊前對焊件應(yīng)采取預(yù)熱措施，預(yù)熱溫度控制在150～180℃。對于剛度較大的接頭，預(yù)熱溫度應(yīng)提高至180～230℃。焊后或中斷焊接時，應(yīng)立即進(jìn)行250～350℃的后熱處理。2）焊接材料的選用，見表7。3）為保證接頭性能和質(zhì)量，應(yīng)適當(dāng)控制焊接線能量，如手弧焊時，焊接線能量應(yīng)控制在24kJ/cm以下；埋弧焊時，焊接線能量應(yīng)控制在35kJ/cm以下。但焊接線能量不能過小，否則焊接接頭易出現(xiàn)淬硬組織和降低韌性。同時，層間溫度應(yīng)控制在預(yù)熱溫度和300℃之間。4）焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理。電渣焊接頭熱處理的方式是900～980℃正火加630～670℃回火。手弧焊及埋弧焊接頭進(jìn)行消除焊接殘余應(yīng)力的高溫回火處理，回火溫度比一般鋼材回火溫度低30℃左右。16 試述低溫用鋼的焊接工藝。工作溫度等于或低于－20℃的低碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼稱為低溫用鋼，其牌號及成分，見表9。對低溫用鋼的主要要求是應(yīng)保證在使用溫度下具有足夠的塑性及抵抗脆性破壞的能力。表9 低溫容器用鋼的牌號及成分鋼 號化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CMnSiVTi16MnDR09MnTiCuREDR09Mn2VDR06MnNbDR≤≤≤≤～～～～～≤～～～～鋼 號化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CuNbRESP≤16MnDR09MnTiCuREDR09Mn2VDR06MnNbDR～～(加入量)低溫用鋼由于含碳量低,淬硬傾向和冷裂傾向小，所以焊接性良好。焊接時，為避免焊縫金屬及熱影響區(qū)形成粗晶組織而降低低溫韌性，要求采用小的焊接線能量，焊接電流不宜過大，宜用快速多道焊以減輕焊道過熱，并通過多層焊的重?zé)嶙饔眉?xì)化晶粒，多道焊時要控制層間溫度不得過高，如焊接06MnNbDR低溫用鋼時，層間溫度不得大于300℃。焊接低溫用鋼的焊條，見表10。表10 焊接低溫用鋼焊條焊 條 牌 號焊條型號主 要 用 途J506GJ507GRW707W707NiW907NiW107NiE5016GE5015GTW707CuE5515C1E5515C2TW107Cu焊接－40℃工作的16MnDR 鋼焊接－70℃工作的09Mn2V及09MnTiCuRe鋼焊接－70℃%Ni鋼焊接－90℃%Ni鋼焊接－100℃工作的06MnNb、%Ni鋼低溫用鋼焊后可進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，以降低焊接結(jié)構(gòu)的脆斷傾向。17 試述珠光體耐熱鋼的焊接工藝。高溫下具有足夠的強(qiáng)度和抗氧化性的鋼稱為耐熱鋼，以Cr、Mo為主要合金元素的低合金耐熱鋼，基體組織是珠光體（或珠光體+鐵素體）稱為珠光體耐熱鋼，常用鋼號有15CrMo、12CrMoV、12Cr2MoWVTiB、14MnMov、18MnMoNb、13MnNiMoNb。由于珠光體耐熱鋼中含有一定量的Cr、Mo和其它一些合金元素，所以熱影響區(qū)會產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，低溫焊接或焊接剛性較大的結(jié)構(gòu)時，易形成冷裂紋。因此在焊接時應(yīng)采取以下幾項工藝措施：⑴預(yù)熱 預(yù)熱是焊接珠光體耐熱鋼的重要工藝措施。為了確保焊接質(zhì)量，不論在定位焊或正式施焊過程中，焊件都應(yīng)預(yù)熱并保持為80～150℃用氬弧焊打底和CO2氣體保護(hù)焊時，可以降低預(yù)熱溫度或不預(yù)熱。⑵焊后緩冷 焊后應(yīng)立即用石棉布覆蓋焊縫及熱影響區(qū)，使其緩慢冷卻。⑶焊后熱處理 焊后應(yīng)立即進(jìn)行高溫回火，防止產(chǎn)生延遲裂紋、消除應(yīng)力和改善組織。焊后熱處理溫度應(yīng)避免在350～500℃溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行，因珠光體耐熱鋼在該溫度區(qū)間內(nèi)有強(qiáng)烈的加火脆性現(xiàn)象。幾種常用珠光體耐熱鋼的焊后熱處理溫度見表11。表11 珠光體耐熱鋼焊后熱處理溫度鋼 號需熱處理厚度（mm）焊后高溫回火溫度（℃）15CrMo12Cr1MoV20CrMo12Cr2MoWVB12Cr3MoVSiTiB＞10＞6任何厚度任何厚度任何厚度680～700720～760720～760760～780740～78018 珠光體耐熱鋼焊接時，如何正確地選用焊接材料？總的原則是根據(jù)化學(xué)成分的要求，即熔敷金屬的化學(xué)成分應(yīng)與母材相當(dāng)來選用焊接材料。具體選用，見表12。表12 珠光體耐熱鋼焊接材料的選用鋼 號手 弧 焊埋 弧 焊氣體保護(hù)焊焊條牌號焊條型號焊絲與焊劑匹配焊絲牌號15CrMoR307