【正文】 Revised 22 June 2020。同時在這次論文中我也學(xué)到一些論文中應(yīng)該注意的一些問題和制定工藝參數(shù)的步驟和一些方法，也使我對低合金鋼和不銹鋼有了更深一步的了解，相信在以后的學(xué)習(xí)中一定會給我?guī)硪欢ǖ膸椭? 另外，不論何種材料異種鋼的焊接，在沒有成熟經(jīng)驗(yàn)時，都必須在焊前進(jìn)行必要的工藝評定，從而選擇合適的焊材和恰當(dāng)?shù)暮附庸に嚒? 太原科技大學(xué)（論文 ） 29 第四章 結(jié)論 本設(shè)計(jì)是 0Cr18Ni9鋼和 16MnR鋼采用手工電弧焊的方法進(jìn)行焊接，并對此焊接工藝進(jìn)行研究，制定出二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的工藝參數(shù)。其中，射線探傷按使用的射線源種類不同可分為 X射線探傷、 γ射線探傷和高能射線探傷等，在此我們使用 X射線探傷，來檢查焊縫內(nèi) 部的缺陷情況 ［ ２ 5］ 。 金相組織觀察 金相試驗(yàn) 對 使用 E309LT11藥芯焊絲焊接時的試板焊縫裂紋處取樣，金相化學(xué)分析和金相試驗(yàn) ［２ 4］ 。由于 16MnR鋼的抗拉強(qiáng)度低于 525MPa，所以試樣的斷裂位置絕大多數(shù)在相對強(qiáng)度較低的 16MnR母材一側(cè)上。 沖擊試樣圖 圖 HAZ沖擊試樣取樣示意圖 太原科技大學(xué)（論文 ） 25 試驗(yàn)設(shè)備 圖 沖擊試驗(yàn)機(jī) 焊接接頭彎曲試驗(yàn) 測定材料承受彎曲載荷時的力學(xué)特性的試驗(yàn)，是材料機(jī)械性能試驗(yàn)的基本方法之一。通過拉伸試驗(yàn)，可測定材料的一系列強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)。0Cr18Ni9的線膨脹系數(shù)比 16MnR鋼大 30%~50%，熱導(dǎo)率卻只有 16MnR鋼的 1/3。熱處理溫度和保溫時間選擇不當(dāng)可能在熔合區(qū)引起碳化物擴(kuò)散，從而降低構(gòu)件的工作性能。 后熱處理對同種鋼焊接來說，其目的是改善街頭的組織和性能，消除部分焊接殘余應(yīng)力與促使焊縫金屬中氫的逸出。熱軋能顯著降低能耗，降低成本。 固溶處理 首先固溶處理是指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固 溶體的熱處理工藝。焊接過程中，電弧不宜過長，否則會出現(xiàn)電弧燃燒不穩(wěn)定、飛濺大、熔深淺及產(chǎn)生咬邊、氣孔等缺陷；若電弧太短容易粘條。 焊接電流 是焊條電弧焊的主要工藝參數(shù)，焊接電流的選擇直接影響著焊接質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。接頭簡圖如圖 太原科技大學(xué)（論文 ） 19 圖 .1 接頭簡圖 圖 制定焊接工藝參數(shù) 焊接工藝參數(shù)對熔合比有直接影響。表 化碳?xì)怏w保護(hù)焊坡口角度、焊道層數(shù)之間的關(guān)系。 同種鋼焊接確定坡口角度和形式主要是依據(jù)母材的厚度，而異種鋼焊接其坡口角度的選擇除依據(jù)母材的厚度外，還有控制母材在焊縫金屬中的熔合比，因?yàn)槿酆媳鹊拇笮≈苯佑绊懞缚p金屬的化學(xué) 成分和性能。 (5)用定位焊的方法固定焊件間的相對位置，防止焊件在焊接過程中變形，使焊接作業(yè)能正常進(jìn)行。 (2)清理坡口表面。用以上材料焊成 1Crl8Ni9與 16MnR試板，使用 E309LT11藥芯焊絲。屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比稱為屈強(qiáng)比，是一個選擇材料的重要參數(shù)，對不同用途的焊接結(jié)構(gòu)有不同的要求。 （ 6） .為了改善異種金屬焊接性能，對不能形成固溶體的金屬，可在兩種被焊金屬之間加能形成固溶體的過渡層。 （ 2） .當(dāng)焊縫金屬的強(qiáng)度和塑性不能相互兼顧時，則應(yīng)該選用塑性較好的焊接材料。 太原科技大學(xué)（論文 ） 16 選擇焊接材料 選擇焊接材料的依據(jù) 異種鋼焊接接頭質(zhì)量，在很大程度上取決于所選用的焊接材料。 CO2氣體保護(hù)焊電弧可見，能觀察到焊接的全過程，容易操作，可進(jìn)行全位置焊接。半自動 CO2氣體保護(hù)焊的穿透能力強(qiáng)，熔深比手工電弧深，熔敷速度快，可減少焊接層數(shù)，生產(chǎn)效率是手工焊的 14倍。氬弧焊方法多用于異種鋼有色金屬或鋼與有色金屬的焊接，薄件用鎢極氬弧焊，厚件用熔化極氬弧焊或混合氣體保護(hù)焊。 太原科技大學(xué)（論文 ） 15 異種鋼焊接的焊接性分析 異種鋼之間是否具有良好的焊接性，主要是由被焊金屬之間的性能差異程度和被焊金屬組合后所形成的合金金相結(jié)構(gòu)來決定的 ［１０］ 。 ③層狀撕裂，一般板厚厚度大于 16mm時易產(chǎn)生撕裂，角接頭， T形接頭比對接易產(chǎn)生這種層狀撕裂。 ⑵裂紋 ①冷裂傾向，鋼材冷裂敏感性主要取決于鋼材的淬硬傾向，而鋼材的淬硬傾向又主要取決于它的化學(xué)成分。 圖 碳當(dāng)量 Ceq與板厚 δ的關(guān)系 Ⅰ 優(yōu)良 Ⅱ 較好 Ⅲ 尚好 Ⅳ 尚可 太原科技大學(xué)（論文 ） 14 16MnR的焊接性分析 低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性主要決定于鋼中合金元素的含量即鋼種的強(qiáng)度級別，強(qiáng)度級別較低的低合金結(jié)構(gòu)鋼如 300400MPa級，由于鋼中合金元素含量較少，其焊接性良好，隨著鋼中合金元素增加，強(qiáng)度級別提高，鋼的焊接性逐漸變差。 . 16MnR 的焊接性分析 碳當(dāng)量法 由于焊接熱影響區(qū)的淬硬性及冷裂紋傾向與鋼種的化學(xué)成分有密切關(guān)系，因此可以用化學(xué)成分進(jìn)行間接的評定鋼材的冷裂紋的敏感性。奧氏體不銹鋼就是由于晶界處形成貧鉻區(qū) （含鉻量小于 12%）而造成的。 （ 3） 0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼的液固相線的區(qū)間較大， 結(jié)晶時間較長，且奧氏體結(jié)晶的枝晶方向性強(qiáng)，所以雜質(zhì)偏析現(xiàn)象比較嚴(yán)重 ［８］ 。其次是根據(jù)其含有的化學(xué)成分有可能產(chǎn)生的缺 陷進(jìn)行分析和制定相應(yīng)的措施，焊接異種鋼時在母材金屬的熱影響區(qū)出現(xiàn)淬硬組織，主要因兩種母材金屬化學(xué)成分、強(qiáng)度等不同，兩種母材含碳量不同、焊接工藝影響及焊接環(huán)境溫度的影響等因素。 通過對材料 的焊接性分析，選擇適當(dāng)?shù)暮附臃椒?，并初步制定合理的焊接工藝參?shù)。0Cr18Ni9為化學(xué)工業(yè)用的良好耐蝕材料，可用于制作耐硝酸、冷磷酸、有機(jī)酸及鹽、堿溶液腐蝕的設(shè)備零件，耐酸容器及設(shè)備襯里、輸送管道等設(shè)備和零件，其他化工、化肥等部門的設(shè)備及零件 ［７］ 。主要體現(xiàn)在： ，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)生裂紋或更大的焊接變形 。異種金屬的焊接是一項(xiàng)綜合性的，極其復(fù)雜的技術(shù)，它涉及物理，化學(xué)，電子，冶金，材料，機(jī)械，計(jì)算等多方面知識。但其所存在的一些固有的特殊問題妨礙或限制了它的廣泛采用 ,主要有以下幾點(diǎn) : ,異種鋼焊接接頭區(qū)的機(jī)械性能 (如拉伸、 沖擊、 彎曲等 )一般優(yōu)于被焊母材的性能 ,但高溫下或高溫長期運(yùn)行后 ,接頭區(qū)的性能劣于母材； ,該區(qū)韌性較低 ,是一個高硬度脆性層 ，也是導(dǎo)致構(gòu)件失效破壞的薄弱區(qū) ,它會降低焊接結(jié)構(gòu)的使用可靠性 。采用電弧焊時，熔池內(nèi)的金屬溫度高，流動性好，在電弧力的攪動下充分混合，其成分 基本上是均勻的，而在熔合線處，金屬是液固兩相得糊狀，并受到固相母材的阻礙，其流動困難，無法與熔池內(nèi)部充分混合，因此，其成分介于相鄰母材與焊縫金屬之間，其合金化呈現(xiàn)很大的濃度梯度。 工程上常見的異種鋼焊接可歸納為：不同珠光體鋼的焊接（如低碳鋼 Q235A與耐熱鋼 15CrMo）；不同奧氏體鋼焊接 (如奧氏體異種鋼 00Cr18Ni10與奧氏體耐熱鋼 0Cr23Ni1）；珠光體鋼與奧氏體鋼焊接（如珠光體 15Mn與奧氏體耐酸鋼0Cr18Ni9TI)；異種鋼復(fù) 合板的焊接 (如基層珠光體鋼 16Mn與覆層奧氏體耐酸鋼1Cr18Ni11Nb)［４］ 。 比電阻按碳鋼、馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼順序增大、奧氏體不銹鋼比電阻比碳鋼大 5倍，是銅的 40倍。常用的奧氏體不銹鋼牌號、化學(xué)成分及力學(xué)性能見表 。鋼中一般加入 Cr、太原科技大學(xué)（論文 ） 6 Ni、 Mo、 V、 Nb、 B、 Ti等元素，目的是保證足夠的淬透性和馬氏體回火穩(wěn)定性；使珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變推遲；使馬氏 體轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度下降，這些元 素還與碳形成碳化物，使碳原子的擴(kuò)散激活能增加，將阻礙馬氏體分解和碳化物聚集長大。 m) 09MnV 熱軋 ≥ 294（ 30） ≥ 431（ 44） ≥ 22 ≥ 59（ 6） 09MnNb 熱軋 ≥ 294（ 30） ≥ 412（ 42） ≥ 22 ≥ 59（ 6） 14MnNb 熱軋 ≥ 343（ 35） ≥ 490（ 50） ≥ 20 ≥ 59（ 6） 16Mn 熱軋 ≥ 343（ 35） ≥ 490（ 50） ≥ 21 ≥ 59（ 6） 15MnV 熱軋 ≥ 392（ 40） ≥ 529（ 54） ≥ 18 ≥ 59（ 6） 15MnTi 熱軋 ≥ 392（ 40） ≥ 529（ 54） ≥ 19 ≥ 59（ 6） 低碳調(diào)質(zhì)鋼的特性是具有較高的屈服強(qiáng)度（ 490980MPa）。 鋼中加入如鈮、釩、鈦等合金元素，可使鋼的晶粒顯著細(xì)化，從而使鋼具有太原科技大學(xué)（論文 ） 5 高的強(qiáng)度、塑性和韌性，并降低鋼的過熱及晶粒長大傾向，并且能形成穩(wěn)定碳化物而使淬透性降低，從而改善焊接性。猛是低合金結(jié)構(gòu)鋼中提高強(qiáng)度的主要合金元素，其含量每增加 1%，抗拉強(qiáng)度提高 10MPa,屈服點(diǎn)相應(yīng)提高 55MPa，但硅含量超過 %,對鋼的沖擊韌性不理；鈦在鋼中含量達(dá) %，鈦每增加了 %，抗拉強(qiáng)度約提高 5MPa,屈服點(diǎn)約提高 。因此，低合金結(jié)構(gòu) 鋼在船舶、橋梁、高層建筑、管道、壓力容器、各種車輛和重型機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。 可以認(rèn)為鋼鐵及鋁等有色金屬，在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)，仍是人們使用的主要結(jié)構(gòu)材料，也是焊接工作者面對的主要加工對象，焊接工藝將仍以熔化焊為主，奮斗目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)焊接高效，低成本，自動化。因此，焊接行業(yè)將在今后 5至 10年繼續(xù)保持增長的勢態(tài)。根據(jù)我國 2020年國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體目標(biāo)要求以及我國焊接行業(yè)的發(fā)展趨勢預(yù)測，我國可能在今后 5至 10年時間內(nèi)達(dá)到 60%的水平。 關(guān)于我國焊接行業(yè)的現(xiàn)狀，從整體上做定量的評估或許有些困難，但從各國焊接材料的產(chǎn)量可在一定程度上 反映出我國焊接行業(yè)的規(guī)模。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這些以焊接為主要加工技術(shù)（或焊接對其產(chǎn)品質(zhì)量具有關(guān)鍵影響的）的企業(yè)數(shù)量達(dá) 7000多 家。在此情況下，研究 16MnR鋼與 0Cr18Ni9鋼的焊接就顯得十分必要了。隨著社會主義革命和現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的迅猛發(fā)展以及人們對高品質(zhì)的生活的要求，異種鋼極其相關(guān)的技術(shù)科學(xué)將得到不斷地發(fā)展和完善。國內(nèi)外對特種鋼的焊接做了大量的研究工作，其焊接性、焊接材料及焊接工藝的研究幾乎與母材的研究同步，促進(jìn)了特種鋼的發(fā)展。異種鋼的出現(xiàn)和大量的使用，推動了特種鋼工業(yè)的進(jìn)程。 焊接工藝評定合格。太原科技大學(xué)（論文 ） I 目錄 摘要 .............................................. Ⅲ Abstract .......................................... Ⅳ 第一章 緒論 ....................................... 1 研究背景 ..................................................... 1 國內(nèi)外焊接發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 .................................... 2 國內(nèi)焊接發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 ................................. 2 國外焊接發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 ................................. 3 第二章 國內(nèi)外現(xiàn)狀發(fā)展趨勢及研究內(nèi)容意義 ........................... 4 研究對象 ................................................... 4 低合金結(jié)構(gòu)鋼 ........................................... 4 不銹鋼 ................................................. 6 研究意義 ................................................... 6 異種鋼焊接研究意義 .................................... 9 16MnR 與 0Cr18Ni9 的焊接研究意義 ....................... 9 研究內(nèi)容 .................................................. 10 第三章 16MnR和 0Cr18Ni9的焊接工藝研究 .............................. 11 焊接工藝設(shè)計(jì)思路 ........................................... 11 材料的焊接性分析 ........................................... 11 16MnR 和 0Cr18Ni9 鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能 ......