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1、碳钢的焊接性 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程碳钢的焊接 金属材料的焊接性金属材料的焊接性碳钢的焊接性分析常用焊接工艺措施 中碳钢焊接技能训练金属材料的焊接性金属焊接性是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。即金属材料对焊接加工的适应性和使用的可靠性。包括工艺焊接性和使用焊接性两个方面。材料方面焊接方法及工艺方面构件类型方面使用条件方面 焊接性简接判断方法：碳当量鉴定法 金属
2、焊接性试验概念影响因素焊接性判断焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程工艺焊接性工艺焊接性 是指在一定焊接工艺条件下，获是指在一定焊接工艺条件下，获得优良致密，无缺陷焊接接头的能力。得优良致密，无缺陷焊接接头的能力。它不是金属本身所固有的性能，而是根据某种焊它不是金属本身所固有的性能，而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行评定的。接方法和所采用的具体工艺措施来进行评定的。使用焊接性能使用焊接性能 使用或整个结构满足产品技使用或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。术条件规定的使用性能的程度。使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计上提使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计
3、上提出的技术要求。通常包括常规力学性能、出的技术要求。通常包括常规力学性能、低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程金属金属材料材料常用常用焊接焊接工艺工艺措施措施预热后热焊后热处理焊接后立即对焊件的全部（或局部）进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施叫后热，它不等于焊后热处理。焊后为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理，叫焊后热处理。焊接开始前对焊件的全部（或局部）进行加热的工艺措施成为预热。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精
4、品课程碳当量鉴定法几点说明焊接性的CE评估 量 当 碳公式CE=C+（Mn/6）+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu/15把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量。CE0.4%焊接性好；CE=0.40.6%焊接性稍差。CE0.6%焊接性较差，属难焊材料。公式为国际焊接协会推荐的估算低碳钢和低合金钢的公式。只能做近似的估计并不完全代表材的实际焊接性。钢材中氧、氢、氮、硫、磷属有害元素，同样影响焊接性能。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程金属焊接性试验 评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；为制定合理的焊接工艺提供
5、依据；评定焊接接头能否满足结构使用性能的评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。要求。斜斜Y形坡口焊接裂纹试验法。形坡口焊接裂纹试验法。此试验方法主要用于评定碳素钢和低合此试验方法主要用于评定碳素钢和低合金高强钢焊接热影响区的冷裂纹敏感性金高强钢焊接热影响区的冷裂纹敏感性。评价准则评价准则常用试验常用试验方法方法焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程斜斜Y形坡形坡口焊口焊接裂接裂纹试纹试验验试件制备试件制备每试件形状及尺寸如图每试件形状及尺寸如图1-2所示，被焊钢所示，被焊钢材制成板厚不作规定，常用材制成板厚不作规定，常用938mm坡坡口用机械切削加工。口用机械切削加工。焊接工艺焊接工艺
6、参数参数试验焊缝试验焊缝焊条直径焊条直径4mm4mm，焊接电流，焊接电流(17010(17010）A A，电弧电压，电弧电压(242)V(242)V，焊接速度，焊接速度(150(150 10)mm/min10)mm/min。判断方法判断方法用焊条电弧焊时按图用焊条电弧焊时按图1 1-3-3所示施焊试验所示施焊试验焊缝。焊缝。一般认为裂纹总长小于焊缝的一般认为裂纹总长小于焊缝的20%20%，在实际生产中不会产生裂纹。在实际生产中不会产生裂纹。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程 图1-1 每一种试验条件要制备两块以上试件。两端各每一种试验条件要制备两块以上试件。两端各60mm范围内施焊拘
7、束焊缝，用双面焊透。要保证待焊范围内施焊拘束焊缝，用双面焊透。要保证待焊试验焊缝处有试验焊缝处有2mm装配间隙和不产生角变形装配间隙和不产生角变形。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程 只焊一道焊缝不填满坡口，焊后只焊一道焊缝不填满坡口，焊后48h后才进行裂纹后才进行裂纹检测和解剖。检测和解剖。图1-2焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程预热作用温度选择预热方法预热温度的选择，一般钢材含碳量越多、含合金元素越多、母材越厚、结构刚度越大、环境温度越低，则预热温度越高。预热时的加热范围，对于对接接头每侧加热宽度不得小于板厚的5倍，测温点应取在均热区域的边缘。预热的方法有火焰加热、工
8、频感应加热、红外线加热等预热的主要作用是降低焊后冷却速度。对于给定成份的钢种，焊缝及热影响区的组织和性能取决于冷却速度的大小。对于易淬火钢，预热可以减小淬硬程度，防止产生焊接裂纹。在焊接铬镍奥氏体不锈钢时，不可进行预热。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程后 热作用方法后热的加热方法、加热区宽度、测温部位等要求与预热相同。后热的作用是避免形成淬硬组织及使氢逸出焊缝表面，防止裂纹产生。对于冷裂纹倾向性大的低合金高强度钢等材料，还有一种专门后热处理，称为消氢处理，即在焊后立即将焊件加热到250350温度范围，保温26 h 后空冷。消氢处理的目的，主要是使焊缝金属中的扩散氢加速逸出，大大降低
9、焊缝和热影响中的氢含量，防止产生冷裂纹消氢处理的加热温度较低，不能起到松弛焊接应力的作用。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程焊后热处理作用后热局部热处理；整体热处理 。主要作用是消除焊接残余应力，软化淬硬部位，改善焊缝和热影响区的组织和性能，提高接头的塑性和韧性，稳定结构的尺寸。最常用的焊后热处理是在600650范围内的消除应力退火和低于Ac1点温度的高温回火。另外还有为改善铬镍奥氏体不锈钢抗腐蚀性能的均匀化处理等。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程金属金属材料材料常用常用焊接焊接工艺工艺措施措施预热后热焊后热处理焊接后立即对焊件的全部（或局部）进行加热或保温，使其缓冷的工
10、艺措施叫后热，它不等于焊后热处理。焊后为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理，叫焊后热处理。焊接开始前对焊件的全部（或局部）进行加热的工艺措施成为预热。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程 碳钢种类碳钢种类结结构构钢钢 工工具具钢钢 低低碳碳钢钢中中碳碳钢钢高高碳碳钢钢 普通碳素钢普通碳素钢 优质碳素钢优质碳素钢 高级优质碳素钢高级优质碳素钢 沸腾钢沸腾钢 半镇静钢半镇静钢 镇静钢镇静钢 按按碳碳量量分分按按用用途途分分按脱氧程度按脱氧程度 按质量按质量焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程低碳钢的焊接低碳钢的焊接手工电弧手工电弧焊工艺特点焊工艺特点埋弧焊工埋弧焊
11、工艺特点艺特点 几乎可几乎可采用所有采用所有的焊接方的焊接方法，并都法，并都能保证焊能保证焊接接头的接接头的良好质量。良好质量。常用低碳钢焊接材料常用低碳钢焊接材料含碳量低、塑性好，一般不需预热、层间温度和后热，焊后热含碳量低、塑性好，一般不需预热、层间温度和后热，焊后热处理等工艺措施。处理等工艺措施。当焊接厚度和刚性很大接头性能要求较高时，要做焊后热处理当焊接厚度和刚性很大接头性能要求较高时，要做焊后热处理。为了细化晶粒，电渣焊接头需作正火或正火加回火处理为了细化晶粒，电渣焊接头需作正火或正火加回火处理 焊焊接接方方法法工工艺艺特特点点低碳钢的焊接性低碳钢的焊接性焊接材料焊接材料焊工工艺学课
12、件胶南市高级职业技术学校精品课程手工电弧焊工艺焊焊 前前要把焊件坡口附近的铁锈、油污等清理要把焊件坡口附近的铁锈、油污等清理干净，尤其用碱性焊条时更应彻底清理干净，尤其用碱性焊条时更应彻底清理干净，否则易出现气孔。干净，否则易出现气孔。焊接电流焊接电流焊接电弧焊接电弧不能太大，以免因晶粒长大，产生魏不能太大，以免因晶粒长大，产生魏氏组织而降低接头的塑性和冲击韧性。氏组织而降低接头的塑性和冲击韧性。焊接时焊接时短弧焊接，特别用碱性焊条时更应保持短弧焊接，特别用碱性焊条时更应保持短弧和不断弧，以加强对熔池的保护。短弧和不断弧，以加强对熔池的保护。应使焊缝有自由伸缩的余地，以降低应使焊缝有自由伸缩的
13、余地，以降低焊接残余应力。刚度大的焊件应采用预焊接残余应力。刚度大的焊件应采用预热。热。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程中碳钢的焊接中碳钢的焊接 选用合适选用合适的焊条的焊条预热预热焊接工艺焊接工艺上的措施上的措施最恰当最恰当的焊接方的焊接方法是焊条法是焊条电弧焊。电弧焊。中碳钢焊条选用如图中碳钢焊条选用如图当碳的质量分数下限附近时，焊接性良好。随着含碳量的增加，当碳的质量分数下限附近时，焊接性良好。随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差。焊接时会出现的两个问题是：焊缝金属易产生焊接性逐渐变差。焊接时会出现的两个问题是：焊缝金属易产生热烈为；热影响区易产生冷裂纹。热烈为；热影响区易产生冷
14、裂纹。焊焊接接方方法法工工艺艺特特点点中碳钢的焊接性中碳钢的焊接性焊接材料焊接材料焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程 中碳钢手弧焊时焊条的选用中碳钢手弧焊时焊条的选用 钢钢 号号 焊接焊接性性选用焊条型号选用焊条型号 不要求等强度不要求等强度 要求等强度要求等强度 3535，ZG35ZG35较好较好E4303E4303，E4301 E4316E4301 E4316，E4315 E4315 E5016E5015 E5016E5015 4545，ZG45ZG45 较差较差 E4303E4303，E4301E4301，E4316 E4316，E4315 E4315，E5016E5016，E
15、5015 E5015 E5016E5016，E5015 E5015 5555，ZG55ZG55较差较差E4303E4303，E4301 E4316E4301 E4316，E4315 E4315 E5016E5016，E5015 E5015 E5016-D1E5016-D1，E5015-D1 E5015-D1 特殊情况下，可采用铬镍不锈钢焊条焊接或补焊中碳钢，这时不特殊情况下，可采用铬镍不锈钢焊条焊接或补焊中碳钢，这时不需预热，也不容易产生近缝区冷裂纹。用来焊接中碳钢的铬镍不需预热，也不容易产生近缝区冷裂纹。用来焊接中碳钢的铬镍不锈钢有锈钢有E1-23-13-1E1-23-13-1（E309-1
16、6;A302E309-16;A302）、）、E1-23-13-15E1-23-13-15（E309-15E309-15，A307A307）、）、E2-26-21-16E2-26-21-16（E310-16A402E310-16A402）、）、E2-26-21-15E2-26-21-15（E310-E310-15;A40715;A407）等）等 。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程中碳钢焊条的选择条件许可优先选用碱性焊条。特殊情况焊接、补焊经验中碳钢焊接时可采用铬镍不锈钢焊条。采取先在坡口表面堆焊一层过渡焊缝，再进行焊接的效果较好。堆焊过渡层焊缝的焊条通常选用含碳量很低、强度低、塑性好
17、的纯铁焊条（w（c）0.03%）。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程焊接工艺上的措施坡口形式第一层焊缝焊条要求焊接第一层焊缝时，尽量采用小电流、慢焊速，以减少熔合比，防止热裂纹。采用碱性焊条施焊时，焊前焊条要烘干，烘干温度为350400，保温时间2h。尽量开成U形，以减少焊件溶入量，减少焊件溶入焊缝金属中的比例（即减少熔合比）。锤击焊缝采用锤击焊缝的方法，以减少焊接残余应力，细化晶粒。焊后缓冷焊后热处理焊后尽可能缓冷。焊件焊后放在石棉灰中或放在炉中缓冷。对含碳量高、厚度大和刚度大的焊件，焊后做600650的消除应力回火处理。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程轴与法兰盘插入式
18、焊接焊前准备焊件焊接性分析操作要点操作过程焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程焊前准备电弧焊机 焊条焊件 E5015，直径为3.2mm及4.0mm，焊条使用前经450烘干并保温2 h。轴（直径为108mm，材料35）、法兰盘（直径为160mm、厚20mm，材料Q235）。ZX5400型弧焊整流器。其它辅助工具和劳保用品焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程焊件焊接性分析 轴 法兰盘碳当量 材料Q235，属于低碳钢。CE=C+（Mn/6）+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15经计算该轴的碳当量在0.48%0.61%之间。材质为35钢，属于中碳钢，其化学成分为C：0.32%0
19、.40%，Si：0.17%0.37%，Mn：0.50%0.80%，P：0.035%，S：0.035%，Ni：0.25%，Cr0.25%，Cu：0.25%。焊接性轴CE在0.4%与0.6%之间，其焊接性较差，需采取一定的工艺措施。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程操作要点预热 焊后缓冷焊后热处理 焊后采用绝热材料保温缓冷；焊后立即进行600650的消除应力回火处理。焊前预热温度为150250；其他注意事项第一层焊道焊接时，采用小电流、慢焊速，同时注意对母材的溶透深度，避免产生夹渣及未融合等缺陷；为避免出现裂纹，焊道不能太薄，以保持焊件受热均匀：熄弧时应将弧坑填满，以免出现火口裂纹。如果
20、焊接过程中产生裂纹，应铲除重焊。选用正确的焊接顺序。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程中碳钢的预热预热的作用预热温度35钢和45钢取决于材料的含碳量、焊件的大小和厚度、焊条类型及工艺参数等。一般情况下，35钢和45钢（包括铸钢）预热温度可选用150250。含碳量更高或厚度和刚度很大时，可将预热温度提高到250400。是防止冷裂纹的重要工艺措施之一。预热能减慢焊接接头的冷却速度，减少淬硬倾向和焊接应力，并有利于焊接中氢的逸出。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程操作过程 焊前 装配定位预热 定位焊缝长50mm，对称焊接两处。将焊缝沿周长分成46段，采用分段对称跳焊法。第一层选用直径3.2mm的焊条，焊接电流为100120A，其余各层选用直径4.0mm的焊条，焊接电流为140160A。每焊完一道焊道待其缓冷后清除熔渣。焊前安全和工具检查；清理焊件的铁锈等污物。焊接焊后缓冷及焊后热处理；检查焊缝质量；拉闸关闭电源；收起工具，清理卫生。焊接 将焊件置于水平位置，进行预热之后焊接。焊工工艺学课件胶南市高级职业技术学校精品课程中碳钢焊接技能训练的焊件图中碳钢焊接技能训练的焊件图