【正文】 電流范圍，可參考表32選擇。反之，焊接電流過大易產(chǎn)生咬邊、焊穿、增加焊件變形和金屬飛濺量，也會使焊接接頭的組織由于過熱而發(fā)生變化。（3）焊接電流的選擇選擇焊接電流時，應(yīng)根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊接位置和層數(shù)等因素綜合考慮。低氫型焊條用直流電源焊接時，一般要用反接，因為反接的電弧比正接穩(wěn)定。低氫型焊條穩(wěn)弧性差，通常必須采用直流弧焊電源。（2）焊接電源種類和極性的選擇用交流電源焊接時，電弧穩(wěn)定性差。第一層焊道應(yīng)選用小直徑焊條焊接，以后各層可以根據(jù)焊件厚度選用較大直徑的焊條。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)，見表31。 焊縫工藝參數(shù)及選擇焊條電弧焊的焊接工藝參數(shù)通常包括：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類和極性、焊接層數(shù)等。（3）焊縫焊縫是指焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分。根據(jù)板厚不同，對接接頭常用的坡口形式有I形、Y形、X形、帶鈍邊U形等。坡口形式主要取決于焊接接頭形式、焊件厚度以及對接頭質(zhì)量的要求，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9851988對此作了詳細(xì)規(guī)定。開破口的目的是為了保證電弧能深入到焊縫根部使其焊透，并獲得良好的焊縫成形以及便于清渣。（2）坡口坡口是根據(jù)設(shè)計或工藝需要，在焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀并經(jīng)裝配后構(gòu)成的溝槽。T形接頭焊縫尺寸大多數(shù)情況下只承受較小的切應(yīng)力或僅作為聯(lián)系焊縫。例如，對接接頭具有受力均勻、節(jié)省金屬等優(yōu)點，故應(yīng)用最多。焊條電弧焊常用的基本街頭形式有對接接頭、搭接接頭、角接接頭和T形接頭。（7）氣動打渣工具及高速角向砂輪機(jī) 用于焊后清渣、焊縫修整及坡口準(zhǔn)備。（5）敲渣錘 用來清除焊渣的一種尖錘，可以提高清渣效率。（4）焊縫接頭尺寸檢測器 用以測量坡口角度、間隙、錯邊以及余高、焊縫寬度、角焊縫厚度等尺寸。（3）焊條保溫筒 用低氫型焊條焊接重要結(jié)構(gòu)時，焊條必須先進(jìn)烘箱烘焙，烘干溫度和保溫時間因材料和季節(jié)而異。要求選擇耐燃或不燃的絕緣材料制成，罩體應(yīng)遮住焊工的整個面部，結(jié)構(gòu)牢固，不漏光。（2）面罩和護(hù)目鏡 用來防止焊接飛濺、弧光及高溫對焊工面部及頸部灼傷的一種工具。、90176。有300A、500A兩種規(guī)格，要求具有良好的絕緣性和隔熱能力。我國生產(chǎn)的弧焊逆變器有ZX7系列產(chǎn)品。則可輸出適于焊接的直流電，此逆變器便是直流電源。單相或三相50Hz的交流網(wǎng)路電壓先經(jīng)過整流器整流和濾波器變?yōu)橹绷麟?。我國生產(chǎn)的晶閘管式弧焊整流器有ZX5系列和ZDK500型等。它的性能由于硅弧焊整流器。（1）晶閘管式弧焊整流器晶閘管式弧焊整流器用晶閘管作為整流元件。第3章 低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接性能研究試驗基礎(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，我國焊條電弧焊機(jī)有三大類：弧焊變壓器、直流弧焊發(fā)電機(jī)和弧焊整流器[7]。鎢極惰性氣體保護(hù)焊幾乎可以焊接所有金屬及其合金，可獲得高質(zhì)量的焊縫。熔化極氣體保護(hù)焊的缺點在于無脫氧去氫作用，因此對母材及焊絲上的油、繡等很敏感，易形成缺陷，所以對焊接材料表面清理要求特別嚴(yán)格；另外熔化極惰性氣體保護(hù)焊的抗風(fēng)能力差，不適于野外焊接；焊接設(shè)備也較復(fù)雜。熔化極氣體保護(hù)焊由于采用惰性氣體作保護(hù)氣體，保護(hù)效果好，焊接過程穩(wěn)定，變形小，飛濺極少或根本無飛濺，焊接鋁及鋁合金時可采用直流反極性，具有良好的陰極破碎作用。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。熔化極氣體保護(hù)焊是采用惰性氣體作為保護(hù)氣，使用焊絲作為熔化極的一種電弧焊方法。埋弧焊由于焊接生產(chǎn)率高、焊縫質(zhì)量好、焊接成本低、勞動條件好而被廣泛使用。埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。焊條電弧焊之所以成為最廣泛的焊接方法，主要是因為它的靈活，廣泛應(yīng)用于平焊、立焊、橫焊、仰焊等各種空間位置和對接、搭接、角接、T形接頭等各種接頭形式的焊接，對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。焊接過程中，藥皮不斷地分解、熔化而生成氣體及熔渣，保護(hù)焊條端部、電弧、熔池及其附近區(qū)域，防止大氣對熔化金屬的有害污染。 低碳調(diào)質(zhì)鋼常用焊接方法焊條電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法[7]。此外，軟化的程度和軟化區(qū)的寬度也與焊接工藝也有很大關(guān)系。②焊接熱影響區(qū)的軟化這是焊接調(diào)質(zhì)鋼時的一個普遍問題，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，因此對焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的低碳調(diào)質(zhì)鋼來說尤其重要。在這類低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼中當(dāng)含Ni量較高時，形成的高Ni馬氏體，甚至上貝氏體都是具有很好的韌性。這類鋼中上貝氏體轉(zhuǎn)變的同時很容易出現(xiàn)MA組元。實踐證明，形成100%的低碳馬氏體時，韌性并非最好，而韌性最佳的組織為馬氏體+10%～30%下貝氏體。對其中一些韌性要求更高的鋼，其含C量就更低（如HY130中C≤%）。①過熱區(qū)的脆化這類鋼與熱軋和正火鋼不同，它的合金化原理是通過提高淬透性來保證獲得高強度和高韌性的低碳馬氏體和下貝氏體。（6）熱影響區(qū)的性能變化這類鋼由于含有較多的固N元素，因此熱影響區(qū)中不會產(chǎn)生明顯的熱應(yīng)變脆化。（5）層狀撕裂生產(chǎn)這類鋼時，由于采用了現(xiàn)代的冶煉技術(shù)，對夾雜物控制較嚴(yán)，純凈度較高，因此它的層狀撕裂的敏感性較低。一般認(rèn)為MoV鋼，尤其是CrMoV鋼對再熱裂紋較敏感；MoB鋼和CrMo鋼也都有一定的再熱裂紋傾向。Cr的影響與含量有關(guān)。也就是說，在馬氏體形成后如果能從工藝上提供一個“自回火”處理的條件，即保證馬氏體轉(zhuǎn)變的冷卻速度較慢，則冷裂紋是有可能避免的；若馬氏體轉(zhuǎn)變的冷卻速度很快，得不到“自回火”效果，則冷裂傾向就必然會增大。為了防止這類裂紋的產(chǎn)生，從工藝上可以采取用小線能量的焊接方法、控制熔池的形狀、減小凹度等措施。此外，線能量與熔池的形狀對液化裂紋的形成也起很大的作用。相反，HY130鋼含Ni量雖然比HY80還高，但由于含碳量很低(≤%)，含S量也較低（≤%），Mn/S比高達(dá)60～90，因此它對熱影響區(qū)的液化裂紋并不敏感。%，Mn/S比大于30時，液化裂紋敏感性較小；Mn/S比超過50后，液化裂紋的敏感性很低。液化裂紋的產(chǎn)生傾向主要也和Mn/S比有關(guān)。一次只要正確地選擇相應(yīng)的焊接材料，焊接熱裂紋是不會產(chǎn)生的[4]。所以這類鋼焊接時的主要問題和工藝要求基本上與正火鋼類似，差別只在于在這類鋼是通過調(diào)質(zhì)獲得強化效果的，因此在熱影響區(qū)內(nèi)，除了脆化外還有軟化問題需要討論。我國近年來由武漢鋼鐵廠試制的WCF60、62鋼也屬于這一類鋼。這類鋼調(diào)質(zhì)后σs≥490MPa，在日本已普遍用于制造城市氣體的球罐。因此，這類鋼調(diào)質(zhì)后具有足夠高的強度和韌性，與同強度等級的一般高強度低合金鋼相比，具有低C和低Pcm的特點。眾所周知，為了提高鋼材的抗冷裂性和低溫韌性，降低含C量是一個有效的措施，但會犧牲鋼材的強度。當(dāng)σs≥882MPa后，一般要在鋼中加入更多的Ni，如美國的HY130（5NiCrMoV）和σs≥1225MPa的HP420鋼（9Ni4CoCrMoV）。日本的HT80（σs≥686MPa）基本上是仿T1鋼發(fā)展起來的，如WELTEN80，其中有一種是不含Ni的，如WELTEN80C。50年代初美國研制了一種σs≥686MPa的T1鋼，并在此基礎(chǔ)上形成了A517標(biāo)準(zhǔn)中的一系列高強度調(diào)質(zhì)鋼。日本的KTEN62M就是調(diào)質(zhì)的MnV鋼；美國A533標(biāo)準(zhǔn)中的幾個壓力容器用高強度調(diào)質(zhì)鋼，其實就是A302標(biāo)準(zhǔn)中的幾個正火+回火的MnMo和NoNiMo系鋼，通過調(diào)質(zhì)處理后，將原來的σs343MPa提高到σs490MPa的水平。調(diào)質(zhì)鋼中最簡單的一類，就是將σs≥343MPa的MnSi鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理后達(dá)到的σs441～490MPa。這類剛為了保證良好的綜合性能和焊接性，要求C≤%，%以下。其特點是含碳量更低，淬火組織為低碳馬氏體，不僅強度高，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。調(diào)質(zhì)鋼主要是靠調(diào)質(zhì)處理，可以充分地發(fā)揮合金元素的強化作用，因此在正火鋼的基礎(chǔ)上，只需添加少量合金元素就能通過淬火和回火來更有效地提高強度并保證韌性。在正火條件下，通過增加合金元素來進(jìn)一步提高強度時引起韌性急劇惡化的現(xiàn)象。所以，一般來說，合金元素對塑性和韌性的影響大體上與其強化作用相反,即強化效果越大，塑性和韌性的降低越多。一般來說，加入的合金元素就越多，強度越高。求得Pc后，利用下式即可求出斜Y坡口對接裂紋試驗條件下，為防止冷裂所需要的最低預(yù)熱溫度(℃)： (℃) （23）正火鋼是通過沉淀析出和細(xì)化晶粒來提高強度并保證韌性符合要求的。有人曾對200多種不同成分的鋼材、不同的厚度及不同的焊縫含氫量進(jìn)行試驗，求得焊接冷裂紋敏感指數(shù)Pc： (%) （22）式中 δ—板厚(mm)； H—焊縫中擴(kuò)散氫含量(mL/100g)。當(dāng)板厚＜25mm，手弧焊線能量17kJ/cm時，%時，對于σb=700MPa的低碳調(diào)質(zhì)鋼來說，預(yù)熱溫度為100℃。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。各種元素中，碳是對冷裂敏感性影響最顯著的一個。所以，金屬焊接工藝過程簡單而接頭質(zhì)量高、性能好時，就稱作焊接性好；反之，就稱作焊接性差。因此，可以認(rèn)為上述情況都可以看作是“具有一定焊接性”的。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)過熔焊形成接頭。金屬焊接性的概念包括兩大方面內(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行的能力。若原始態(tài)為淬火態(tài)，此區(qū)焊后相當(dāng)于經(jīng)受了回火處理，會得到不同類型的回火組織，其韌性較焊前有所提高；若原始態(tài)為調(diào)質(zhì)態(tài)，則高于原回火溫度處發(fā)生軟化，強度、硬度有所下降，韌性有所上升，而低于原回火溫度處組織和性能不變。（3）回火區(qū) 處于Ac1溫度以下。加熱時珠光體變成奧氏體，而鐵素體幾乎沒有變化；冷卻下來時，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。淬火組織硬度高，塑性、韌性低，再加上組織不均勻，故易產(chǎn)生冷裂紋。由于焊后自然冷卻較快，容易產(chǎn)生馬氏體。這類鋼的熱影響區(qū)可分為3部分。下面對低碳調(diào)質(zhì)鋼熱影響區(qū)的組織與性能進(jìn)行研究。通常用于焊接的結(jié)構(gòu)鋼，從熱處理的特性來看，可分為兩大類：一類是在一般焊接條件下淬火傾向較小的鋼，例如低碳鋼和含合金元素較少的普通低合金鋼，稱為“不易淬火鋼”；另一類是含合金元素較多或含碳量較高，淬火傾向較大的鋼，稱為“易淬火鋼”。熱影響區(qū)某點被加熱的最高溫度以及在高溫停留的時間長短和隨后的冷卻速度快慢，決定了該點的組織變化情況。該過程所引起的組織與性能不均勻變化，會給焊接接頭造成組多不良影響，如產(chǎn)生硬化、軟化或脆化等。在焊接過程中會，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，稱為焊接熱影響區(qū)（簡稱HAZ）。在熔合線附近部位往往具有焊接接頭最低的韌性和最高的硬度。由于化學(xué)成分和物理化學(xué)性能不同，故該區(qū)焊接殘余應(yīng)力也大。此區(qū)靠近母材一側(cè)的金屬組織屬于過熱組織，塑性很差。（2）熔合區(qū)的特點溫度處于固相線和液相線之間。母材與填充金屬成分差異越大，未混合區(qū)越明顯。它主要由焊接時熔化在凝固的母材所組成，而未與熔化填充金屬完全相混合，因此實際就是負(fù)極母材成分的焊縫區(qū)。可見熔化過程的復(fù)雜性是導(dǎo)致出現(xiàn)半熔化區(qū)的主要原因。 半熔合區(qū)是緊鄰熱影響區(qū)側(cè)固液共存的部位。在多層焊時，對前一道焊縫要重新加熱，其加熱超過900℃的部分，消除了柱狀組織，并使晶粒細(xì)化，故焊縫金屬的力學(xué)性能較單層好。（5）焊縫金屬的力學(xué)性能焊縫金屬是由焊接材料與部分母材經(jīng)過熔化冷凝形成的鑄造組織，它是由母材開始垂直于等溫線方向（最大溫度梯度的方向）結(jié)晶長大的。為此，對焊接材料中的硫均有嚴(yán)格限制。P主要來自焊接材料和母材。焊縫中的P主要以Fe2P和Fe3P形式存在，且可以生成熔點為1050℃的Fe+Fe3P和熔點為880℃的Ni+Ni3P低熔點共晶物。這種偏析會使焊縫性能不均或誘發(fā)裂紋。區(qū)域偏析不但影響性能，而且產(chǎn)生熱裂紋。區(qū)域偏析是指焊縫中心部位的雜質(zhì)較其他部位的高。顯微偏析是指晶粒內(nèi)部和晶粒之間的化學(xué)成分不均勻。焊縫中的偏析既表現(xiàn)晶內(nèi)與晶界，又表現(xiàn)焊縫邊緣與焊縫中心以及每層焊波之間。低碳鋼中的夾雜物一般為硅酸鹽、主要是SiO2，呈彌散狀態(tài)分布，對焊縫的危害較大。（2）焊縫中存在雜質(zhì)此處的雜質(zhì)不是熔渣，因為熔渣相對密度小，易浮于表面。其晶體總是垂直于焊縫金屬邊緣向焊縫中心成長，最終形成粗大的柱狀晶，具有很強的方向性，利于雜質(zhì)偏析和熱裂紋的形成。在微觀上，具體劃分方法如圖21：圖21 焊接接頭金屬區(qū)域組成示意圖1—完全混合區(qū) 2—不完全混合區(qū) 3—部分熔合區(qū) 4—純熱影響區(qū) 5—焊接邊界 6—母材 對焊縫金屬的研究焊縫金屬由熔化的母材和填充材料組成。 焊接接頭的組織與性能焊接中應(yīng)用的焊接方法不同，形成焊接接頭是不同的。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。對于具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬，隨溫度下降，將發(fā)生固態(tài)轉(zhuǎn)變。明顯的組織差異影響著接頭的性能[3]。（4）組織差別大焊接過程中，溫度高，液體金屬蒸發(fā)，化學(xué)元素?zé)龘p，有些元素在焊縫金屬和基體金屬之間相互擴(kuò)散，近縫區(qū)各段所處溫度又不同，冷卻后焊接區(qū)的顯微組織差別極大。這使冶金反應(yīng)速度加快，增加合金元素的蒸發(fā)、燒損。一些非金屬夾雜物也可能來不及付出而留在焊縫金屬中造成。因此，冶金反應(yīng)時間較短，有時反應(yīng)不能達(dá)到平衡，化學(xué)成分不太均勻，凝固后使合金元素存在偏析現(xiàn)象。因此，電弧焊時，熔化金屬吸收的氣體量常常超過它的標(biāo)準(zhǔn)溶解度