【正文】 焊接接頭的抗裂性，應(yīng)選用低氫型焊條。中碳鋼手弧焊時(shí)焊條的選用，見(jiàn)表6。 中碳鋼手弧焊時(shí)焊條的選用鋼一般315500202555E4303，E4301較差35557016 2139很差3806401318—9⑴預(yù)熱通常，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(shí)，可將預(yù)熱溫度提高至250～400℃。⑵焊條⑶坡口形式如果是鑄件缺陷，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。 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(shí)，應(yīng)盡量采用小電流、慢焊接速度，以減小母材的熔深。 焊后最好對(duì)焊件立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，特別是對(duì)于大厚度焊件、高剛性結(jié)構(gòu)件以及嚴(yán)厲條件下（動(dòng)載荷或沖擊載荷）工作的焊件更應(yīng)如此。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。 試述高碳鋼的焊接工藝要點(diǎn)。 %時(shí)，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)。⑵焊條選用此外，亦可采用鉻鎳奧氏體鋼焊條進(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(guò)程中必需保持層間溫度不低于預(yù)熱溫度。11 Cu+Ni Cr Mo V Ceq（JIS）=C + ─── + ─── + ─── + ─── + ─── + ─── （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%） 6 CE主要適用于文藝報(bào)非調(diào)質(zhì)量低合金高強(qiáng)鋼（σb=500～900MPa）焊接性的估算；Ceq主要適用于低碳鋼調(diào)質(zhì)鋼和低合金高強(qiáng)鋼（σb=500～1000MPa），但均適用于含碳量偏高的鋼種（C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥%），這類(lèi)鋼化學(xué)成分的范圍如下C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為≤%、Si≤%、Mn≤%、Cu≤%、Ni≤%、Cr≤%、Mo≤%、V≤%和B≤%。 試述低合金高強(qiáng)鋼的焊接性。隨著鋼中合金元素的增加，強(qiáng)度級(jí)別提高，鋼的焊接性也逐漸變差，出現(xiàn)的主要問(wèn)題是：⑴熱影響區(qū)的淬硬傾向隨著強(qiáng)度級(jí)別的提高，淬硬傾向也開(kāi)始加大，如16Mn、15MnV鋼焊接時(shí)，快速度冷卻會(huì)導(dǎo)致在熱影響區(qū)出現(xiàn)馬氏體組織。 低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)，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。低合金高強(qiáng)鋼的定位焊縫很容易開(kāi)裂，其原因是由于焊縫尺寸小、長(zhǎng)度短、冷卻速度快，這種開(kāi)裂屬于冷裂紋性質(zhì)。 一般情況下，強(qiáng)度等級(jí)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(huì)出現(xiàn)熱裂紋。強(qiáng)度等級(jí)為800～1176MPa的中碳調(diào)質(zhì)鋼（如30CrMnSiA鋼），焊接時(shí)熱裂的敏感性較大。 熱影響區(qū)中被加熱至1100℃以上的粗晶區(qū)，當(dāng)焊接線(xiàn)能量過(guò)大時(shí)，粗晶區(qū)的晶粒將迅速長(zhǎng)大或出現(xiàn)魏氏組織而使韌性下降，出現(xiàn)脆化段。 試述低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)的主要工藝措施。 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。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。 含碳低的熱軋鋼（09Mn09MnNb鋼等）以及含碳量偏下限的16Mn鋼焊接時(shí)，因?yàn)檫@些鋼的冷裂淬硬、脆化等傾向小，所以對(duì)焊接線(xiàn)能量沒(méi)有嚴(yán)格的限制。對(duì)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(xiàn)能量。對(duì)于碳及合金元素含量較高而屈服點(diǎn)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(xiàn)能量，但當(dāng)采用焊前預(yù)熱時(shí)，為了避免過(guò)熱傾向，可以適當(dāng)?shù)販p少線(xiàn)能量。 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(shí)間，使接頭中的氫擴(kuò)散逸出，防止延遲裂紋產(chǎn)生。焊后立即進(jìn)行高溫回火的焊件，無(wú)需再進(jìn)行后熱處理。 低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)，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(jí)應(yīng)與母材在同一檔次來(lái)選用焊接材料，具體選用，見(jiàn)表7。 低合金高強(qiáng)鋼焊接材料的選用焊劑焊絲焊劑焊絲09Mn209Mn2Si09MnV294E43HJ430HJ431SJ301H08AH08MnAH10MnSiH08Mn2SiH08Mn2SiA16Mn16MnCu14MnNb343E50SJ501薄板：H08A H08MnAHJ431HJ360H08MnMoAH08Mn2SiH08Mn2SiAYJ5021YJ5023YJ5064HJ431HJ430SJ301中板開(kāi)坡口對(duì)接開(kāi)I形坡口對(duì)接H08MnAH10Mn2HJ350厚板深坡口H10Mn2H08MnMoA15MnV15MnVCuH08Mn2SiH08Mn2SiAHJ250HJ350SJ101厚板深坡口H08MnMoAH08Mn2SiH08Mn2SiA18MnMoNb14MnMoV14MnMoVCu490E60E70HJ250HJ350SJ101H08Mn2MoAH08Mn2MoVAH08Mn2NiMoHJ431HJ360 試述16Mn鋼的焊接工藝。16Mn鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預(yù)熱。不同板厚及不同環(huán)境溫度下16Mn鋼的預(yù)熱溫度，見(jiàn)表8。對(duì)厚度小、坡口窄的焊件，可選用E431E4316焊條。 焊接16Mn鋼的預(yù)熱溫度焊件厚度16Mn鋼是目前我國(guó)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。 試述18MnMoNb鋼的焊接工藝。焊接工藝要點(diǎn)：1）除電渣焊外，焊前對(duì)焊件應(yīng)采取預(yù)熱措施，預(yù)熱溫度控制在150～180℃。焊后或中斷焊接時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行250～350℃的后熱處理。3）為保證接頭性能和質(zhì)量，應(yīng)適當(dāng)控制焊接線(xiàn)能量，如手弧焊時(shí)，焊接線(xiàn)能量應(yīng)控制在24kJ/cm以下；埋弧焊時(shí)，焊接線(xiàn)能量應(yīng)控制在35kJ/cm以下。同時(shí)，層間溫度應(yīng)控制在預(yù)熱溫度和300℃之間。電渣焊接頭熱處理的方式是900～980℃正火加630～670℃回火。17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(chēng)為低溫用鋼，其牌號(hào)及成分，見(jiàn)表9。表9 號(hào)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CMnSiVTi16MnDR09MnTiCuREDR09Mn2VDR06MnNbDR≤≤≤≤～～～～～≤～～～～鋼化學(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。焊接低溫用鋼的焊條，見(jiàn)表10。 焊接低溫用鋼焊條焊 條 牌 號(hào)焊條型號(hào)主 要 用 途J506GJ507GRW707W707NiW907NiW107NiE5016GE5015GTW707CuE5515C1E5515C2TW107Cu焊接－40℃工作的16MnDR 鋼18高溫下具有足夠的強(qiáng)度和抗氧化性的鋼稱(chēng)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(chēng)為珠光體耐熱鋼，常用鋼號(hào)有15CrMo、12CrMoV、12Cr2MoWVTiB、14MnMov、18MnMoNb、13MnNiMoNb。因此在焊接時(shí)應(yīng)采取以下幾項(xiàng)工藝措施：⑴預(yù)熱為了確保焊接質(zhì)量，不論在定位焊或正式施焊過(guò)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(shí)，可以降低預(yù)熱溫度或不預(yù)熱。 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。 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。幾種常用珠光體耐熱鋼的焊后熱處理溫度見(jiàn)表11。 珠光體耐熱鋼焊后熱處理溫度鋼 珠光體耐熱鋼焊接時(shí)，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(lái)選用焊接材料。表12 號(hào)手 焊埋 焊氣體保護(hù)焊焊條牌號(hào)焊條型號(hào)焊絲與焊劑匹配焊絲牌號(hào)15CrMoR307E5515B2H08CrMoA+IIJ350H08CrMnSiMo12CrMoVR317E5515B2VH08CrMoV+HJ350H08CrMnSiMoVCr2MoR407E6015B3H08Cr3MoMnA+hJ350H08Cr12CrMoWVTiBR347E5515B3VWBH08Cr2MoWVNbB+HJ250H08Cr2MnWVNbB14MnMoV18MnMoNbJ606J607E6016D1E6015D1H08Mn2MoA+HJ350H08Mn2SiMo13MnNiMoNbJ607NiE6015GH08Mn2NiMo+HJ350H08Mn2NiMoSi焊接工藝問(wèn)答（焊接變形） (1)1焊接過(guò)程中焊件產(chǎn)生的變形稱(chēng)為焊接變形。焊接殘余變形有縱向收縮變形、橫向收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形和波浪變形等共六種，見(jiàn)圖1，其中焊縫的縱向收縮變形和橫向收縮變形是基本的變形形式，在不同的焊件上，由于焊縫的數(shù)量和位置分布不同，這兩種變形又可表現(xiàn)為其它幾種不同形式的變形。焊件在什么情況下會(huì)產(chǎn)生縱向收縮變形？焊件焊后沿平行于焊縫長(zhǎng)度方向上產(chǎn)生的收縮變形稱(chēng)為縱向收縮變形。焊縫的縱向收縮變形量隨焊縫的長(zhǎng)度、焊縫熔敷金屬截面積的增加而增加，隨焊件截面積的增加而減少，其近似值見(jiàn)表2。 焊縫縱向收縮變形量的近似值3焊件焊后在垂直于焊縫方向上發(fā)生的收縮變形稱(chēng)為橫向收縮變形，橫向收縮變形量隨板厚的增加而增加。對(duì)接接頭橫向收縮變形量的近似計(jì)算公式，見(jiàn)表5。 對(duì)接接頭橫向收縮變形量的近似計(jì)算公式坡口形式橫向縮短量計(jì)算公式Y(jié)形雙Y形△L橫=①+△L橫=+①δ——板厚（mm）。當(dāng)兩板自由對(duì)接、焊縫不長(zhǎng)、橫向沒(méi)有約束時(shí)，橫向收縮變形量要比縱向的大得多。 焊件在什么情況下會(huì)產(chǎn)生彎曲變形？如果焊件上的焊縫不位于焊件的中性軸上，并且相對(duì)于中性軸不對(duì)稱(chēng)（上下、左右），則焊后焊件將會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。又如果焊件相對(duì)焊件中性軸左、右不對(duì)稱(chēng)，則焊后將產(chǎn)生旁彎，焊件產(chǎn)生彎曲變形的焊縫位置，見(jiàn)表6。 試述焊件產(chǎn)生角變形的原因及其數(shù)值。產(chǎn)生角變形的原因是，焊縫的截面總是上寬下窄，因而橫向收縮量在焊縫的厚度方向上分布不均勻，上面大、下面小，結(jié)果就形成了焊件的平面偏轉(zhuǎn)，兩側(cè)向上翹起一個(gè)角度。有色金屬和薄板，由于焊接過(guò)程中熔池承托不住焊件的重量，使兩側(cè)板下垂，結(jié)果會(huì)引起相反方向的角變形。6⑴波浪變形薄板對(duì)接焊后，存在于板中的內(nèi)應(yīng)力，在焊縫附近是拉應(yīng)力，離開(kāi)焊縫較遠(yuǎn)的兩側(cè)區(qū)域?yàn)閴簯?yīng)力，如壓應(yīng)力較大，平板失去穩(wěn)定就產(chǎn)生波浪變形，見(jiàn)圖1d。波浪變形通常產(chǎn)生在薄板結(jié)構(gòu)中。 構(gòu)件焊后兩端繞中性軸相反方向扭轉(zhuǎn)一角度稱(chēng)為扭曲變形，見(jiàn)圖1e。如圖3a 所示工字梁的四條角焊縫在定位焊后不采用適當(dāng)夾具，按圖3b 所示的焊接方向（相鄰焊縫反向）進(jìn)行焊接，這時(shí)角變形沿著焊縫長(zhǎng)度逐漸增大，使構(gòu)件扭轉(zhuǎn)，即構(gòu)件扭轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生扭曲變形。 如何利用合理的裝配焊接順序來(lái)控制焊接殘余變形？不同的構(gòu)件形式應(yīng)采用不同的裝配焊接方法。例如，工字梁的裝配焊接過(guò)程，可以有兩種不同方案，見(jiàn)圖4。2）結(jié)構(gòu)截面形狀和焊縫不對(duì)稱(chēng)的焊接結(jié)構(gòu)，可以分別裝焊成部件，最后再組焊在一起見(jiàn)圖5。8 當(dāng)構(gòu)件具有對(duì)稱(chēng)布置的焊縫時(shí)，可采用對(duì)稱(chēng)焊接減少變形。如果按3的順序進(jìn)行焊接，焊后彎曲變形就會(huì)減小。⑵不對(duì)稱(chēng)焊縫先焊焊縫少的一側(cè)9 如T形梁、工字梁等焊接結(jié)構(gòu)，具有互相平行的長(zhǎng)焊縫，施焊時(shí)，應(yīng)采用同方向焊接，可以有效地控制扭曲變形，見(jiàn)圖6a。 同一條或同一直線(xiàn)的若干條焊縫，采用自中間向兩側(cè)分段退焊的方法，可以有效地控制殘余變形，見(jiàn)圖6b。 如構(gòu)件上有數(shù)量較多又互相隔開(kāi)的焊縫時(shí)，可采用適當(dāng)?shù)奶?，使?gòu)件上的熱量分布趨于均勻，能減少焊接殘余變形，見(jiàn)圖6c。 如何利用反變形法來(lái)控制焊接殘余變形？為了抵消焊接殘余變形，焊前先將焊件向與焊接殘余變形相反的方向進(jìn)行人為的變形，這種方法稱(chēng)為反變形法。為了防止工字梁翼板焊后產(chǎn)生角變形，可以將翼板預(yù)先反向壓彎見(jiàn)圖7b。采用反變形法控制焊接殘余變形，焊前必需較精確地掌握焊接殘余變形量，通常用來(lái)控制構(gòu)件焊后產(chǎn)生的彎曲變形和角變形，如反變形量留得適當(dāng)，可以基本抵消這兩種變形。 如何利用剛性固定法來(lái)控制焊接殘余變形？焊前對(duì)焊件采用外加剛性拘束，強(qiáng)制焊件在焊接時(shí)不能自由變形，這種防止焊接殘余變形的方法稱(chēng)為剛性固定法。剛性固定法簡(jiǎn)單易行，適用面廣，不足之處是焊后當(dāng)外加剛性拘束卸掉后，焊件上仍會(huì)殘留一些變形，不能完全消除，不過(guò)要比沒(méi)有拘束時(shí)小得多。12 焊接時(shí)用強(qiáng)迫冷卻的方法將焊接區(qū)的熱量散走，減少受熱面積從而達(dá)到減少變形的目的，這種方法稱(chēng)為散熱法，利用散熱法減少薄板的焊接變形見(jiàn)圖9。圖9c是用水冷銅塊進(jìn)行冷卻。⑵自重法如一焊接梁上部的焊縫明顯多于下部，見(jiàn)圖10a，焊后整根梁產(chǎn)生下凹彎曲變形。 13手工錘擊矯正薄板波浪變形的方法，見(jiàn)圖1