1、焊接冶金学材料焊接性课后答案李亚江版焊接冶金学材料-焊接性课后习题答案第一章：概述第二章：焊接性及其实验评定1.了解焊接性的大体概念。什么是工艺焊接性？阻碍工艺焊接性的要紧因素有哪些？答：焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并知足预期利用要求的能力。阻碍因素：材料因素、设计因素、工艺因素、服役环境。第三章：合金结构钢 1分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何不同？在制定焊接工艺时要注意什么问题？ 答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，要紧强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，要紧强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，要紧强化元素：Nb
2、,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，要紧强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，要紧强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，要紧强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹偏向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹偏向不大。热轧钢被加热到1200以上的热阻碍区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相大体固溶，抑制A长大及组织细化作用被减弱，粗晶区易显现粗大晶粒及上贝、M-A等致使韧性下降和时效灵敏性增大。制定焊接工艺时依照材料的结构、板厚、利用性能要求及生产条件选择焊接。 2分析Q345的焊接
3、性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。 答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于，焊接性良好，一样不需要预热和严格操纵焊接热输入，从脆硬偏向上，Q345钢持续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变成珠光体，而转变成含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬偏向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用能够排除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200以上的热阻碍区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢通过6001h退火处置，韧性大幅提高，热应变脆化偏向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：
4、焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ43一、HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体爱惜焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100150。焊后热处置：电弧焊一样不进行或600650回火。电渣焊900930正火，600650回火 与Q390焊接性有何不同？Q345焊接工艺是不是适用于Q390焊接，什么缘故？ 答：Q345与Q390都属于热轧钢，化学成份大体相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，从而使Q390的碳当量大于Q345，因此Q390的淬硬性和冷裂纹偏向大于Q345，其余的焊接性大体相同。Q345的焊接工艺不必然适用于Q390的焊接，因为Q390的碳当量较大
5、，一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引发接头区过热的加重或热输入过小使冷裂纹偏向增大，过热区的脆化也变的严峻。 4.低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处置对焊接材料有什么阻碍？ 答：选择原则：考虑焊缝及热阻碍区组织状态对焊接接头强韧性的阻碍。由于一样不进行焊后热处置，要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。中碳调质钢，依照焊缝受力条件，性能要求及焊后热处置情形进行选择焊接材料，关于焊后需要进行处置的构件，焊缝金属的化学成份应与基体金属相近。 5.分析低碳调质钢焊接时可能显现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如(14MnMoNiB、H
6、Q70、HQ80)的焊接热输入应操纵在什么范围？在什么情形下采纳预热方法，什么缘故有最低预热温度要求，如何确信最高预热温度。 答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热阻碍区强度和韧性下降。焊接工艺特点：焊后一样不需热处置，采纳多道多层工艺，采纳窄焊道而不用横向摆动的运条技术。典型的低碳调质钢的焊接热输入应操纵在Wc?时不该提高冷速，Wc?时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应操纵在小于481KJ/cm当焊接热输入提高到最大许诺值裂纹还不能幸免时，就必需采纳预热方法，当预热温度太高时不仅对避免冷裂纹没有必要，反而会使800500的冷却速度低于显现脆性混合组织的临界冷却速度，使热阻碍区韧性下
7、降，因此需要幸免没必要要的提高预热温度，包括屋间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确信钢材的焊接热输入的最大许诺值，然后依照最大热输入时冷裂纹偏向再来考虑，是不是需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。 6.低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热阻碍区脆化机制是不是相同？什么缘故低碳钢在调质状态下焊接能够保证焊接质量，而中碳调质钢一样要求焊后热处置？ 答：低碳调质钢：在循环作用下，t8/5继续增加时，低碳钢调质钢发生脆化，缘故是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成。中碳调质钢：由于含碳高合金元素也多，有相当大淬硬偏向，马氏体转变温度低，无自回火进程，因此在焊接热阻碍区易产生
8、大量M组织大致脆化。低碳调质钢一样才用中、低热量对母材的作用而中碳钢打热量输入焊接在焊后进行及时的热处置能取得最佳性能焊接接头。 7.比较Q34五、T-1钢、和30MnSiA的冷裂、热裂和排除应裂纹的偏向. 答：一、冷裂纹的偏向：Q345为热扎钢其碳含量与碳当量较底，淬硬偏向不大，因此冷裂纹灵敏偏向较底。T-1钢为低碳调质钢，加入了多种提高淬透性的合金元素，保证强度、韧性好的低碳自回火M和部份下B的混合组织减缓冷裂偏向，为珠光体耐热钢，其中Cr、Mo能显著提高淬硬性，操纵Cr、Mo的含量能减缓冷裂偏向，冷裂偏向相对灵敏。30CrMnSiA为中碳调质钢，其母材含量相对高，淬硬性大，由于M中C含量
9、高，有专门大的过饱和度，点阵畸变更严峻，因此冷裂偏向更大。二、热裂偏向Q345含碳相对低，而Mn含量高，钢的Wmn/Ws能达到要求，具有较好的抗热裂性能，热裂偏向较小。T-1钢含C低但含Mn较高且S、P的操纵严格因此热裂倾小。30CrMnSiA含碳量及合金元素含量高，焊缝凝固结晶时，固-液相温度区间大，结晶偏析严峻，焊接时易产生干净裂纹，热裂偏向较大。3、排除应力裂纹偏向：钢中Cr、Mo元素及含量对SR产生阻碍大，Q345钢中不含Cr、Mo，因此SR偏向小。T-1钢令Cr、Mo但含量都小于1%，关于SR有必然的灵敏性；SR偏向峡谷年队较大，其中Cr、Mo含量相对都较高，SR偏向较大。 8.同一
10、牌号的中碳调质钢别离在调质状态和退火状态进行焊接时焊接工艺有什么不同？什么缘故中碳调质钢一样不在退火的状态下进行焊接？ 答：在调质状态下焊接，若为排除热阻碍区的淬硬区的淬硬组织和避免延迟裂纹产生，必需适当采纳预热，层间温度操纵，中间热处置，并焊后及时进行回火处置，若为减少热阻碍的软化，应采纳热量集中，能量密度越大的方式越有利，而且焊接热输入越小越好。 在退火状态下焊接：经常使用焊接方式都可，选择材料时，焊缝金属的调质处置规范应与母材的一致，要紧合金也要与母材一致，在焊后调质的情形下，可采纳很高的预热温度和层间温度以保证调质前不显现裂纹。 因为中碳调质钢淬透性、淬硬性大，在退火状态下焊接处置不妥
11、易产生延迟裂纹，一样要进行复杂的焊接工艺，采取预热、后热、回火及焊后热处置等辅助工艺才能保证接头利用性能。 9珠光体耐热钢的焊接性特点与低碳调质钢有什么不同?珠光体耐热钢选用焊接材料的原则与强度用钢有什么不同？why？ 答：珠光体耐热钢和低碳调质钢都存在冷裂纹，热阻碍区硬化脆化和热处置或高温长期利用中的再热裂纹，可是低碳调质钢中关于高镍低锰类型的刚有必然的热裂纹偏向，而珠光体耐热钢当材料选择不那时才可能常产生热裂纹。珠光体耐热钢在选择材料上不仅有必然的强度还要考虑接头在高温下利用的原则，专门还要注意焊接材料的干燥性，因为珠光体耐热钢是在高温下利用有必然的强度要求。 10低温钢用于-40度和常温
12、下利历时在焊接工艺和材料上选择是不是有所不同？why？ 答：低温钢为了保证焊接接头的低温脆化及热裂纹产生要求材料含杂质元素少，选择适合的焊材操纵焊缝成份和组织形成细小的针状铁素体和少量合金碳化物，可保证低温下有必然的AK要求。 对其低温下的焊接工艺选择采纳SMAW时用小的线能量焊接避免热阻碍区过热，产生WF 和粗大M,采纳快速多道焊减少焊道过热。采纳SAW时，可用振动电弧焊法避免生成柱状晶。 第四章 不锈钢及耐热钢的焊接 1. 不锈钢焊接时，什么缘故要操纵焊缝中的含碳量？如何操纵焊缝中的含碳量？答：焊缝中的含碳量易形成脆硬的淬火组织，降低焊缝的韧性，提高冷裂纹灵敏性。碳容易和晶界周围的Cr结合
13、形成Cr的碳化物Cr23C6，并在晶界析出，造成“贫Cr”现象，从而造成晶间侵蚀。 选择含碳量低的焊条和母材，在焊条中加入Ti，Zr，Nb，V等强碳化物形成元素来降低和操纵含氟中的含碳量。 2. 什么缘故18-8奥氏体不锈钢焊缝中要求含有必然数量的铁素体组织？通过什么途径操纵焊缝中的铁素体含量？答：焊缝中的相可打乱单一相柱状晶的方向性，不致形成持续，另外相富碳Cr，又良好的供Cr条件，可减少晶粒形成贫Cr层，故常希望焊缝中有4%12%的相。 通过操纵铁素体化元素的含量，或操纵Creq/Nieq的值，来操纵焊缝中的铁素体含量。 3. 18-8型不锈钢焊接接头区域在那些部位可能产生晶间侵蚀，是由于
14、什么缘故造成？如何避免？答：18-8型焊接接头有三个部位能显现侵蚀现象：1焊缝区晶间侵蚀。产生缘故依照贫铬理论，碳与晶界周围的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，致使晶粒外层的含Cr量降低，形成贫Cr层，使得电极电位下降，当在侵蚀介质作用下，贫Cr层成为阴极，蒙受电化学侵蚀；2热阻碍区敏化区晶间侵蚀。是由于敏化区在高温时易析出铬的碳化物，形成贫Cr层，造成晶间侵蚀；3融合区晶间侵蚀刀状侵蚀。只发生在焊Nb或Ti的18-8型钢的溶合区，其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关，高温过热和中温敏化接踵作用是其产生的的必要条件。 避免方式：1操纵焊缝金属化学成份，降低含碳量，加入稳固化元素Ti、
15、Nb；2 操纵焊缝的组织形态，形成双向组织+15%；3操纵敏化温度范围的停留时刻；4焊后热处置：固溶处置，稳固化处置，排除应力处置。 4. 简述奥氏体不锈钢产生热裂纹的缘故？在母材和焊缝合金成份必然的条件下，焊接时应采取何种方法避免热裂纹？答：产生缘故：1奥氏体钢的热导率小，线膨胀系数大，在焊接时局部加热和冷却条件下，接头在冷却进程中产生较大的拉应力；2奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织，有利于有杂质偏析，而促使形成晶间液膜，显然易于促使产生凝固裂纹；3奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂，不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限如Si、Nb，也易形成易
16、溶共晶。 避免方式：1严格操纵有害杂质元素S、P可形成易溶液膜;2形成双向组织，以FA模式凝固，无热裂偏向；3适当调整合金成份：Ni15%时，加入Mn、W、V、N和微量Zr、Ta、Re%达到细化焊缝组织、净化晶界作用，以提高抗裂性；4选择适合的焊接工艺。 5. 奥氏体钢焊接时什么缘故经常使用“超合金化”焊接材料？答：为提高奥氏体钢的耐点蚀性能，采纳较母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”焊接材料。提高Ni含量，晶轴中Cr、Mo的负偏析显著减少，更有利于提高耐点蚀性能。 6. 铁素体不锈钢焊接中容易显现什么问题？焊条电弧焊和气体爱惜焊时如何选择焊接材料？在焊接工艺上有什么特点？答：易显现问题：1焊
17、接接头的晶间侵蚀；2焊接接头的脆化高温脆性相脆化475脆化。 SMAW要求耐蚀性：选用同质的铁素体焊条和焊丝；要求抗氧化和要求提高焊缝塑性：选用A焊条和焊丝。 CO2气保焊选用专用焊丝H08Cr20Ni15VNAl。 焊接工艺特点：1采纳小的q/v，焊后快冷操纵晶粒长大；2采纳预热方法，TXm，产生自愈合作用。2）生产中采纳含5%的Si，Al合金焊丝解决抗裂问题，具有专门好的愈合作用。3）加入Ti,zr,v,b微量元素作为变质剂，细化晶粒，改善塑性韧性，并提高抗裂性 。4）热能集中焊接方式可避免形成方向性强的粗大柱状晶，改善抗裂性。5）采纳小电流焊接，降低焊接速度都可改善抗裂性问题。5.分析高
18、强度铝合金焊接接头性能低于母材的缘故及避免方法，焊后热处置对焊接接头性能有什么阻碍？什么情形下对焊接接头进行焊后热处置？ 答：缘故：1）晶粒粗化，降低塑性，晶界液化产生显微裂纹 。2）非时效强化铝合金haz软化，要紧发生在焊前经冷作硬化的合金上，经冷作硬化的铝合金，haz峰值温度超过再结晶温度（200-300）区域就产生明显软化 。3）时效强化铝合金haz软化，由于第二相脱溶析出聚集长大发生过时效软化。避免方法：1）采纳小的焊接热输入。2）对al-zn-mg合金，焊后经自然时效可慢慢恢复或接近母材的水平。 热处置对接头性能的阻碍：1）焊后不热处置接头强度均低于母材，专门是在时效状态下焊接的硬铝
19、，即便焊后人工热处置，接头强度系数也未超过60%。2）al-zn-mg合金强度与焊后自然时效长短有关系，随自然时效的增加，强度可接近母材，要求焊缝有足够的强度，则焊后要热处置，焊后要洗掉焊剂残渣，以防焊件侵蚀。6.铜及铜合金的物理化学性能有何特点，焊接性如何？不同的焊接方式对铜及铜合金焊接接头有什么阻碍？ 答：1）铜及铜合金的物理化学性能：优良的导电导热性能；冷热加工性能好，无磁性；具有高的强度，抗氧化性及抗淡水，盐水，氨碱溶液和有机化学物质侵蚀的性能。2）焊接性：铜及合金在焊接中难熔合，易变形，而且产生专门大的焊接应力。铜及合金与杂质形成多种低熔点共晶，焊接时显现热裂纹。铜及合金焊接中易产生
20、扩散气孔（H）反映气孔（冶金反映）及氮气孔（空气中的氮）。焊接接头的性能转变：纯铜焊接时，焊缝与焊接接头的抗拉强度可与母材接近，但塑性比母材有些降低。3）焊接方式对铜及合金的接头性能阻碍：焊条电弧焊，使焊接接头焊缝中氢氧百分比增加，zn蒸发严峻容易形成气孔。埋弧焊时，对中厚板焊接可取得优质焊接接头。氩弧焊工艺，TIG焊由于电弧能量集中易使焊接接头产生难熔合及变形。MIG焊可取得好的焊接接头。等离子弧焊可使接头不易变形，焊接接头质量达到母材。7.分析采纳埋弧焊和氩弧焊焊接中等厚度纯铜板的工艺特点，各有什么优缺点？ 答：1）埋弧焊 板厚20mm工件在不预热及开坡口条件下取得优质接头，使焊接工艺大为简化，专门适合中厚板长焊缝的焊接。2）氩弧焊 TIG具有电弧能量集中，爱惜成效好，热阻碍区窄，操作灵活的优势，专门适合中板及薄小件的焊接和补焊。MIG下熔化效率高，熔深大，焊速快。最后第一，向最初提供这份答案的人致敬。由于本人正在备战考研，时刻有限，不能将答案修改完善，补充完整。希望利用本文件的您如有暇，能够完成这份答案的修改与增补。 Clicknight于2011年11月18日
