【正文】 焊接接頭的概念 在焊件需連接的部位，用焊接方法制造而成的接頭稱為焊接接頭，簡(jiǎn)稱接頭。例如可以定性或定量地評(píng)定被焊金屬 產(chǎn)生某種裂紋的傾向，揭示產(chǎn)生裂紋的原因和影響因素。 冷裂紋敏感性公式、應(yīng)用條件及確定焊前預(yù)熱溫度的計(jì)算公式： ? ?%51015602030 BVMoNiCrCuMnSiCPcm ????????? （ 2）焊接性的直接評(píng)定 焊接性的直接試驗(yàn)方法大多是針對(duì)鋼材在焊接過程中出現(xiàn)的裂紋而設(shè)計(jì)的，因?yàn)榱鸭y是焊接中最常見且危害性最大的缺陷。 ② 焊接冷裂紋敏感指數(shù)法 合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋的原因除化學(xué)成分外，還與焊縫金屬組織、擴(kuò)散氫含量、接頭拘束度等密切相關(guān)。因此可以用碳當(dāng)量的大小來評(píng)定鋼材 焊接性的優(yōu)劣，并按焊接性的優(yōu)劣提出防止產(chǎn)生焊接裂紋的工藝措施。 由于世界各國(guó)和各研究單位所 采用的試驗(yàn)方法和鋼材的合金體系不同，各自建立一定適用范圍的碳當(dāng)量計(jì)算公式 。各種元素中，碳對(duì)冷裂紋敏感性的影響最顯著。 評(píng)價(jià)材料焊接性的試驗(yàn)方法很多，但每一種試驗(yàn)方法都是從某一特定的角度來考核或闡明焊接性的某一方面，往往需要進(jìn)行一系列的試驗(yàn)才可能較全面地闡明焊接性，從而為確定焊接方法、焊接材料、焊接工藝等提供試驗(yàn)和理論依據(jù)。間接法是以化學(xué)成分、熱模擬組織和性能、焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖 (CCT 圖 )以及焊接熱影響區(qū)的最高硬度 等來判斷焊接性，各種碳當(dāng)量公式和裂紋敏感指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式等也都屬于焊接性的間接評(píng)定方法。此外，在考慮試驗(yàn)成本的同時(shí)，還應(yīng)考慮材料加工、焊接難易程度不同對(duì)產(chǎn)品整體制造費(fèi)用的影響 [4]。應(yīng)嚴(yán)格試驗(yàn)程序，防止隨意性。應(yīng)盡量減少或避免人為因家對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，多采用 自動(dòng)化及機(jī)械化的操作方法。 （ 3） 再現(xiàn)性 焊接性試驗(yàn)的結(jié)果要穩(wěn)定可靠，具有較好的再現(xiàn)性。嚴(yán)格按 國(guó)內(nèi)外建立的 標(biāo)準(zhǔn) 的、 通用的或公認(rèn)的試驗(yàn)方法 進(jìn)行試驗(yàn) 。 （ 2） 針對(duì)性 所選擇或自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法，應(yīng)針對(duì)具體的焊接結(jié)構(gòu)制定試驗(yàn)方案，其中包括母材、焊接材料、接頭形式、接頭應(yīng)力狀態(tài)、焊接參數(shù)等。 焊接性試驗(yàn)方法應(yīng)符合下述原則 : （ 1） 可比性 焊接性試驗(yàn)條件應(yīng)盡可能接近實(shí)際焊接時(shí)的條件，只有在這樣有可比性的情況下，才有可能使試驗(yàn)結(jié)果比較確切地反映實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)的焊接性本質(zhì)。 評(píng)定焊接性的原則 評(píng)定焊接性的原則主要包括：一是評(píng)定焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，為制定合理的焊接工藝提供依據(jù) 。屬于這方面的試驗(yàn)內(nèi)容如：焊接接頭耐放射性輻照的能力、蠕變的強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、抗晶間腐蝕能力等。焊接接頭抗脆性轉(zhuǎn)變能力也是焊接性試驗(yàn)常常涉及的一項(xiàng)內(nèi)容。 （ 3）焊接接頭抗脆性轉(zhuǎn)變能力 經(jīng)過焊接冶金反應(yīng)、熱循環(huán)、結(jié)晶、固態(tài)相變等一系列過程，焊接接頭由于受脆性組織、硬脆的非金屬夾雜物、時(shí)效脆化、冷作硬化等作用的結(jié)果，可能使韌性嚴(yán)重下降，即發(fā)生所謂焊接接頭的脆性轉(zhuǎn)變。冷裂紋在低合金高強(qiáng)鋼焊接中是較為常見的缺陷，而且也是一種嚴(yán)重的缺陷，是焊接性試驗(yàn)中很重要又最常用到的一項(xiàng)試驗(yàn)內(nèi)容。熱裂紋試驗(yàn)與焊接材料關(guān)系密切，母材也有一定影響。 （ 1）焊縫金屬抗熱裂紋能力 熔池金屬結(jié)晶時(shí)，由于存 在一些有害的元素并受熱應(yīng)力的作用，就可能在結(jié)晶末期發(fā)生熱裂紋。使用條件越不利，焊接性就越不易保證 [5]。 （ 4）服役因素 焊接結(jié)構(gòu)的服役環(huán)境多種多樣，如工作溫度高低、工作介質(zhì)種類、載荷性質(zhì)等都屬于使用條件。合理安排焊接順序也能減小應(yīng)力和變形，原則上應(yīng)使被焊工件在整個(gè)焊接過程中盡量處于無拘束而自由膨脹 和收縮的狀態(tài)。 工藝措施對(duì)防止焊接缺陷，提高接頭使用性能有重要的作用。 發(fā)展新的焊接方法和新的工藝措施是改善工藝焊接性的重要途徑。不必要的怎大母材厚度或焊縫體積，會(huì)產(chǎn)生多向應(yīng)力，也要避免。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)使接頭處的應(yīng)力處于較小的狀態(tài) ，能夠自由收縮，這樣有利于減小應(yīng)力集中和防止焊接裂紋。因此，正確的選用母材和焊接材料是保證焊接性良好的重要因素。母材和焊材在焊接過程中直接參與熔池或熔合區(qū)的冶金反應(yīng)，對(duì)焊接性和焊接質(zhì)量有重要影響。 影響 焊接性的因素 焊接性與材料、設(shè)計(jì)、工藝和服役環(huán)境等因素有密切關(guān)系，人們不可能脫離這些因素而簡(jiǎn)單地認(rèn)為某種材料的焊接性好或不好，也不能只用某一種指標(biāo)來概括某種材料的焊接性。 闕建龍 ： 16Mn 鋼焊接研究 4 第 2 章 焊接理論知識(shí) 焊接性及其實(shí)驗(yàn)評(píng)定 焊接性及影響因素 焊接性概念 焊接性是指同質(zhì)材料或異質(zhì)材料在制造工藝條件下，能夠焊接形成完整接頭并滿足預(yù)期使用要求的能力。 來源與內(nèi)容 本課題來源于實(shí)踐教學(xué)工作中實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題。 焊接已經(jīng)從一種傳統(tǒng)的熱加工技藝發(fā)展到了集材料、冶金、結(jié)構(gòu)、力學(xué)、電子等多門類科學(xué)為一體的工程工藝學(xué)科。因此可以這樣說，焊接技術(shù)的發(fā)展水平是衡量一個(gè)國(guó)家淮陰工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 科學(xué)技術(shù)先進(jìn)程度的重要標(biāo)志之一，沒有現(xiàn)代焊接技術(shù)的發(fā)展，就不會(huì)有現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的 今天。 焊接技術(shù)發(fā)展到今天，幾乎所有部門（如機(jī)械制造、船舶行業(yè)、海洋開發(fā)、汽車行業(yè)、機(jī)車車輛、石油化工、航空航天、原子能、電力能源、電子技術(shù)、建筑及家用電器等 ）都離不開焊接技術(shù)。在現(xiàn)代工業(yè)中，金屬是不可缺少的重要材料。電阻焊則是 1886年發(fā)明的，此后逐漸完善為電阻點(diǎn)焊、縫焊和對(duì)焊方法，它幾乎與電弧焊同時(shí)推向工業(yè)應(yīng)用，逐步取代鉚接，成為工業(yè)中廣泛應(yīng)用的兩種主要焊接方法。 發(fā)展概況 現(xiàn)代焊接工藝是 19世紀(jì)末和 20世紀(jì)初現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，特別是冶金學(xué)、金屬學(xué)、力學(xué)、電工、電子學(xué)等迅速發(fā)展的結(jié)果。 當(dāng)然 古代焊接技術(shù)長(zhǎng)期停留在鑄焊、鍛焊和釬焊的水平上，使用的熱源都是爐火， 溫度 低、能量不集中，無法用于大截面、長(zhǎng)焊縫工件的焊接，只能用以制作裝飾品、簡(jiǎn)單的工具和武器 [3]。明代科學(xué)家宋應(yīng)星在他的科學(xué)著作《天工開物》中也有關(guān)于鍛焊工藝的詳細(xì)文字記載。 焊接是一門 古老的加工技術(shù)，是隨著人類對(duì)金屬的應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。16Mn 鋼是我國(guó)低合金高強(qiáng)鋼中用量最多、產(chǎn)量最大的鋼種 ， 主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。 闕建龍 ： 16Mn 鋼焊接研究 2 第 1 章 緒 論 背景與意義 16Mn 是舊國(guó)標(biāo) GB/T1591－ 1988 中的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)，新國(guó)標(biāo)GB/T1591－ 1994 中的牌號(hào)為 Q345。 經(jīng)正火處理后， 焊接接頭晶粒明顯比未熱處理過的要細(xì)小，組織結(jié)構(gòu)更加均勻 ， 硬度 也相應(yīng)的有所 升高 ，接頭的組織和性能有明顯的提升。試驗(yàn)的結(jié)果為 16Mn 鋼焊條電弧焊后，焊接接頭焊縫區(qū)組織為柱狀晶；熔合區(qū)為粗大晶粒；過熱區(qū)為魏氏組織；完全結(jié)晶區(qū)為細(xì)小的鐵素體和珠光體；不完全結(jié)晶區(qū)一部分為細(xì)小的鐵素體和珠光體，一部分為 粗大的鐵素體。 焊接成形精確化、焊接生產(chǎn)自動(dòng)化和過程控制智 能化、優(yōu)質(zhì)高效的焊接工藝將不斷涌現(xiàn)，特殊材料及特殊環(huán)境下焊接技術(shù)，焊接過程計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)將得到不斷發(fā)展和應(yīng)用，同時(shí)焊接技術(shù)也將不斷向材料科學(xué)和工程的新興領(lǐng)域滲透和拓展 [1]。激光焊、超聲波焊、等離子弧焊、摩擦焊、爆炸焊等一些高新技術(shù)不斷成熟完善。通過這些工作， 不僅加深對(duì)所學(xué)焊接理論知識(shí)的理解和掌 握，了解當(dāng)代焊接的前沿技術(shù)，同時(shí)提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，鍛煉和培養(yǎng)動(dòng)手和操作能力，為今后從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。焊接工藝是金屬應(yīng)用中最重要的連接技術(shù)之一， 通過對(duì) 16Mn 鋼焊接的研究 ，對(duì)焊接工藝有個(gè)基本的了解。 microstructure and properties。 electrode arc welding。 one part of inplete crystalline region is the small Ferrite and Pearlite, another is the coarse Ferrite. The coarse crystal of the 16Mn steel welded joint fusion zone and the widmanstatten structure of the 16Mn steel welded joint hot area as the result of Cold cracking and HAZ. So it was processed by normalizing after welding, welded joints after heat treatment were significantly higher than the grain is not heat treated to small and more uniform structure. Hardness was increased accordingly. Therefore, heat treatment of welded joints can improve the anization and improve its performance. Research of 16Mn steel39。 hot area is the widmanstatten structure。 welded joints were obtained by normalizing processing, and analyzed the changes of the anization and performance between before and after heat treatment. The results show that the weld zone is the columnar crystal。 本課題 研究 的 16Mn 鋼焊條電弧焊工藝、焊接接頭組織和性能以及焊 后熱處理工藝可為實(shí)踐生產(chǎn)中 16Mn 鋼的焊接提供參考。硬度 也相應(yīng)的有所 升高。 由于熔合區(qū)粗大晶粒和過熱區(qū)魏氏組織的存在使得 16Mn 鋼焊接接頭可能存在冷裂紋和熱影響區(qū)脆化等缺陷。 本課題采用焊條電弧焊對(duì) 16Mn 鋼進(jìn)行焊接 ，分析焊接接頭的組織和性能的變化 ； 并對(duì)得到的焊接接頭進(jìn)行正火處理，分析熱處理前后焊接接頭組織和 性能的變化?；搓幑?學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 16Mn 鋼焊接研究 摘 要 16Mn 鋼是具有高強(qiáng)度、高韌性和耐腐蝕等優(yōu)良特性的低合金高強(qiáng)鋼， 是我國(guó)低合金高強(qiáng)鋼中用量最多、產(chǎn)量最大的鋼種 ，廣泛 用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。 鑒于 16Mn 鋼在我國(guó)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要性， 而 16Mn 鋼的焊接又是 16Mn 鋼應(yīng)用中必不可少的一道工藝技術(shù) ,因此 16Mn 鋼的焊接進(jìn)行研究對(duì)實(shí)踐應(yīng)用意義重大。 結(jié)果表明，焊接接頭 焊縫區(qū)組織為柱狀晶 ； 熔合區(qū)為 粗大晶粒 ； 過熱區(qū)為魏氏組織 ；完全結(jié)晶區(qū)為細(xì)小的鐵素體和珠光體 ； 不完全 結(jié)晶區(qū)一部分為細(xì)小的鐵素體和珠光體，一部分為 粗大的鐵素體。 所以對(duì)其進(jìn)行焊后正火處理 ， 熱處理后的焊接接頭晶粒明顯比未熱處理過的要細(xì)小，組織結(jié)構(gòu)更加均勻。因此，熱處理可以改善焊接接頭的組織，并提高其性能。 關(guān)鍵詞： 16Mn 鋼；焊條電弧焊；焊接接頭；組織 和 性能 ；熱處理 闕建龍 ： 16Mn 鋼焊接研究 II Welding Research of 16Mn Steel Abstract 16Mn steel is a low alloy high strength steel which has high strength, high toughness and corrosion resistance and other excellent characteristics. It has the largest amount and the largest steel production among the low alloy high strength steel in China. It is widely