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  • 材料焊接性全-009ppt-原创力文档

    作者:admin发表时间:2022-04-23

      焊接冶金学;Q345E,16Mnq(南京长江大桥);;以“渤海8号” 自升式钻井平 台为例,悬臂 梁选用588 MPa级高强 度钢,牌号为 WELLEN60。;Q235A;Q460,化学成分16Mn钢为基础,不添加V元素,添加约0.02%的Nb元素,采用控轧控冷工艺(TMCP)主要依靠晶粒细化和析出强化提高钢材强度。(鸟巢);S355K2G3 (16Mn);铜合金螺旋桨ZQAl10-3Fe-1.5Mn;;;课程基本信息;焊接金属学;材料焊接性课程要解决的问题;焊接工作者的两大努力方向;主要参考资料;第1章 概述;1.1.1钢结构的发展及应用;表1-2 主要工业部门对低合金钢的需求;1 、低合金钢的发展;2、合金结构钢的应用;1.1.2 有色金属的发展及应用; 有色金属及合金分类:; 1.铝及 铝合金 ; 2.铜及 铜合金; 3.钛及 钛合金 ;1.1.3 先进材料的发展及应用; 金属间 化合物 先进复 合材料 ;1.2 本课程的任务、内容和特点 ;1.2.2 本课程的内容和教学要求; 思考题: 根据本章所述内容,举例说明低合金钢焊接在工程结构中的重要作用。 ;第1章金属焊接性及其试验方法;第1章金属焊接性及其试验方法;§1 焊接性及影响因素;讨论: 1. 正确区别“焊接”和“焊接性”; 2. 分析研究焊接性的目的。;1、工艺焊接性、使用焊接性;2、冶金焊接性、热焊接性;2、冶金焊接性、热焊接性;二、影响焊接性的因素;1. 材料因素如:焊接材料;2. 设计因素:结构类型、接头形式;3、工艺 对于同一母材,采用不同的焊接方法和工艺措施,所表现出来的焊接性有很大的差异。 焊接方法的影响首先表现在焊接热源能量密度、温度以及热量输入上,其次表现在保护熔池及接头附近区域的方式上,如渣保护、气体保护、渣-气联合保护以及在真空中焊接等。 工艺措施(预热、层温、缓冷和焊后热处理)对防止焊接缺陷,提高接头使用性能有重要的作用。;3. 工艺因素如:熔焊方法;11A1C;横看:没有一种母材所有焊接方法都适用 竖看:没有一种焊接方法所有母材都适用;4、服役环境 焊接结构的服役环境多种多样,如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等都属于使用条件。工作温度高时,可能产生蠕变;工作温度低或载荷为??击载荷时,容易发生脆 性破坏;工作介质有腐蚀性时,接头要求具有耐腐蚀性。使用条件越不利,焊接性就越不易保证。;§2 焊接性试验的内容及评定原则;§2 焊接性试验的内容及评定原则;§2 焊接性试验的内容及评定原则;§2 焊接性试验的内容及评定原则;§2 焊接性试验的内容及评定原则;§2 焊接性试验的内容及评定原则;利用CCT图或SHCCT图分析;2、实焊类方法;3、理论分析和计算类方法;;;§3 焊接性的评定及试验方法; 碳是各元素中对冷裂敏感性影响最显著的,因而人们就将各种元素都按相当与若干含碳量折合叠加起来求得所谓碳当量(CE或Ceq),用来估计冷裂倾向的大小。;碳当量法;碳当量法;根据钢材强度和碳当量确定预热要求;碳当量法;焊接性与碳当量的关系;不同条件下的预热要求;2、焊接冷裂纹敏感指数法;3、热裂纹敏感性指数法;4、消除应力裂纹敏感性指数法;5、层状撕裂敏感性指数法;6、焊接HAZ最高硬度法;;;二、焊接性的直接试验方法;1、焊接冷裂纹试验方法;1). 斜Y坡口对接裂纹试验(小铁研试验) 主要用于评价打底焊缝及其热影响区冷裂纹倾向。试验焊缝只有一道,目的是鉴定第一层焊道根部裂纹敏感性。;斜Y形坡口焊接裂纹试验;斜Y形坡口焊接裂纹试验;斜Y形坡口焊接裂纹试验;2). TRC试验和RRC试验;拉伸拘束裂纹试验(TRC);刚性拘束裂纹试验(RRC);3)、刚性固定对接裂纹试验(巴东试验);4). 窗形拘束裂纹试验;5).插销试验;插销试验;插销试验;插销试验;插销试验;6).搭接接头焊接性试验,CTS;2、焊接热裂纹试验方法;1)、压板对接(FISCO)焊接裂纹试验法;;压板对接(FISCO)焊接裂纹试验法;2)、可调拘束裂纹试验法;可调拘束裂纹试验法;可调拘束裂纹试验法;3、焊接消除应力裂纹试验方法;4、层状撕裂试验方法;;2)、Z向窗口试验;2)、Z向窗口试验;第一章 思考题;第三章 合金结构钢的焊接;第三章 合金结构钢的焊接;第1节 分类、性能;㈠强度用钢 凡是屈服强度大于295MPa的强度用钢均可称为高强钢。 一般有热轧钢、正火钢、低碳调质钢和中碳调质钢、微合金化钢、焊接无裂纹钢、抗层状撕裂钢和大线. 热轧及正火钢 凡是屈服强度为295~490MPa的低合金高强钢,一般都在热轧或正火状态下供货使用,故称热轧钢及正火钢。是一种非热处理强化钢。 CF钢、Z向钢、大线能量钢、TMCP 钢、UFG钢。;CF钢;Z向钢;大线能量钢;TMCP钢;UFG钢;2. 低碳调质钢 屈服强度为490~980MPa,是热处理强化钢,一般都在调质状态下供货,含碳量小于0. 22%。;3、中碳调质钢 屈服强度为880~1176MPa以上,含碳量较高,约0.25%~0.5%。 这类钢通常在退火状态下焊接,然后再通过热处理来达到需要的性能。;㈡特殊用钢 1、珠光体耐热钢 具有较好的高温强度和高温抗氧化的特性。用于工作温度为500~600℃的高温设备等。合金化主要元素是:Cr、Mo为基础,再加V、W、Nb和B等合金元素。焊后进行高温回火处理。;2、低温钢 具有非常好的低温韧性。用于各种低温装置( -40℃~-196℃)。 合金化主要元素是: Ni元素。 3、低合金耐蚀钢;二、合金结构钢的基本性能;Ni组元素:Ni、Mn、 Co; Cr组元素:Cr、Si、P、A1、Ti、V、Mo、W。 N:作用与C相似,扩大A区。与其他合金元素形成稳定的氮化物,这些氮化物往往以弥散的微粒分布,从而细化晶粒,提高钢的屈服点和抗脆断能力。为了充分发挥氮作为合金元素的作用,钢中必须同时加入Al、V和Ti等氮化物形成元素。 C:为了保证良好的综合性能和焊接性,要求钢中碳的质量分数不大于0.22%(实际上碳的质量分数都在0.18%以下)。 此外,添加一些合金元素,如Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等,主要是为了提高钢的淬透性和马氏体的回火稳定性。;;2、力学性能 屈强比;3、显微组织;;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;返回;返回;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;;;;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;母材性能;第2节 热轧、正火钢的焊接;;第2节 热轧、正火钢的焊接;;;;;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;第2节 热轧、正火钢的焊接;;第2节 热轧、正火钢的焊接;;第3节 低碳调质钢的焊接;第3节 低碳调质钢的焊接;;;CF钢是碳含量很低的微合金化调质钢。CE、Pcm低,KV高,50mm以下不预热。;第3节 低碳调质钢的焊接;第3节 低碳调质钢的焊接;;;第3节 低碳调质钢的焊接;第3节 低碳调质钢的焊接;;第3节 低碳调质钢的焊接;第3节 低碳调质钢的焊接;;;;第3节 低碳调质钢的焊接;;;第3节 低碳调质钢的焊接;;;第3节 低碳调质钢的焊接;第3节低碳调质钢的焊接;第3节低碳调质钢的焊接;;第3节低碳调质钢的焊接;先根据HAZ韧性确定热输入,再通过冷裂确定预热;tbˊ

      16.5%高温长期易形成σ相脆化。;㈡、奥氏体不锈钢焊接性分析 Ⅰ、奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性 1、晶间腐蚀:HAZ敏化区、焊缝区和熔合区可能出现晶间腐蚀现象。WM区腐蚀取决于焊材,HAZ敏化区和熔合区只出现一处。 ;1)、WM晶间腐蚀: 防止措施:通过焊材使WM成为超低碳;含足够的稳定化元素Nb,一般wNb≥8wC或wNb≈1%;调整WM成分获得一定量的铁素体相。 铬当量Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb+3Al+5V 镍当量Nieq=Ni+30C+0.87Mn+K(N-0.045)+0.33Cu 其中N=0~0.20%,K=0 N=0.21%~0.25%,K=22 N=0.26%~0.35%,K=20;;2)HAZ敏化区晶间腐蚀 超低碳18-8钢、含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb不易出现该类腐蚀。对wC=0.05%的0Cr18Ni9采用小热输入、快速焊、减少敏化加热的时间。;3)刀状腐蚀 只发生在含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb熔合区;高温过热和 中温敏化相继作用,是刀口腐蚀的必要条件。超低碳不发生;稀土元素如La、Ce可有效防止刀状腐蚀;2、应力腐蚀开裂;SCC开裂三条件: 金属在该环境中具有SCC开裂的倾向;由这种材质组成的结构接触或处于选择性的腐蚀介质中;有高于一定水平的拉应力。;3、点蚀;Ⅱ、热裂纹 1、奥氏体不锈钢焊接热裂纹的原因: 1)、热导率小、线膨胀系数大,焊接热循环形成较大的拉应力; 2)、联生生长形成方向性强的柱状晶焊缝组织,有利于有害杂质偏析,促使形成晶间薄膜,产生凝固裂纹; 3)、合金组元复杂,不仅杂质元素S、P、Sn、Sb易形成低熔薄膜,一些合金元素因溶解度有限(如Si、Nb),也能形成易熔共晶。;Ⅱ、热裂纹 2、凝固模式对热裂纹的影响 凝固裂纹最易产生于单相奥氏体组织的WM中,不易产生于双相组织的WM中,通常可用室温下焊缝中相数量来判断热裂倾向。;凝固模式 凝固模式:首先是以何种初生相开始结晶进行凝固过程,其次是指以何种相完成凝固过程。 ①:F; ②:FA ③:AF; ④:A 晶粒润湿理论认为,偏析薄膜能够润湿γ-γ、δ-δ界面,不能润湿γ-δ界面。所以,F、A有热裂倾向,AF有一定热裂倾向, FA无热裂倾向。;Creq/Nieq≈1.5,δ相数量;Creq/Nieq≈1.4,铁素体数目FN数量;Creq/Nieq

      0.01%,方可保证不产生热裂纹。影响热裂倾向的关键是creq/nieq,而非室温δ相数量。;ⅱ、热裂纹 3、化学成分对热裂纹的影响 1)、mn:单相a中,mn有利,与cu同时存在,相互促进偏析,热裂倾向大。 2)、s、p:形成低熔点共晶,增加热裂倾向。wm,p比s危害严重;haz,s比p危害严重。wm限制s、p不超过0.015%。 3)、si:f形成元素。18-8提高抗裂性;25-20,wsi

      16%时:析出σ相,δ→ σ或γ → σ 816℃下,析出时间为1000h的条件下,铁-铬-镍合金中合金元素对σ相析出的影响,可用816℃下材料脆化的铬当量来近似表示: Creq=Cr+0.31Mn+1.76Mo+1.70Nb+1.58Si+2.44Ti+1.22Ta +2.02V+0.97W-0.266Ni-0.177Co(%) C大大减慢σ相析出;而Ti或Nb稳定的钢中C的作用很小。 奥氏体不锈钢焊接接头一般不易产生σ脆化。但对于长期高温服役的、合金元素含量较多的焊接接头,也要加以注意。;Ⅳ、低温脆化 为满足低温韧性要求,WM组织希望是单一γ相,成为完全面心立方结构,尽量避免出现δ相。δ相的存在,总是恶化低温韧性。其实“铸态”焊缝中的 δ相因形貌不同,可以具有相异的韧性水平。 超低碳18-8钢焊缝中通常可能见到三种形态的δ相: 球状、蠕虫状和花边条状(Lacy Ferrite ),而以蠕虫状居多数。恰恰是蠕虫状会造成脆性断口形貌,但蠕虫状对抗热裂有利。从低温韧性的角度考虑,希望稍稍提高Cr含量(对于18-8钢可将Cr的质量分数提高到稍微超过20%),以获得少量花边条状δ相,低温韧性会得到???善,其值可达到常温时数值的80%。在这种情况下,焊缝中有少量δ相是可以容许的。;;㈢A不锈钢的焊接工艺特点;;;2、焊接工艺要点;第3节 铁素体及马氏体不锈钢的焊接;㈡、焊接性分析 室温下,纯铁素体组织,塑性、韧性良好。其线膨胀系数较奥氏体的小,焊接冷、热裂纹问题不突出。但F不锈钢不如A不锈钢好焊,主要是焊接时接头的脆化。高纯F不锈钢比普通F不锈钢的焊接性要好得多。 1、焊接接头的晶间腐蚀 C:0.05-0.1%的F不锈钢,从900℃以上快速冷却,产生晶间腐蚀,经650-800 ℃回火,可恢复其耐蚀性。紧挨WM的高温区;贫铬机理相同,高温溶解加敏化处理。 超高纯高铬F不锈钢必须满足既在敏化临界温度区,又在敏化时间区内才发生晶间腐蚀。 ; C、N含量降低,晶间腐蚀倾向降低;Mo、Ti、Nb降低晶间腐蚀倾向。 2、焊接接头的脆化 1)、高温脆化 F不锈钢焊接接头加热至950-1000 ℃以上后急冷至室温,焊接热影响区的塑性、韧性显著下降,称为“高温脆化”。 C、N含量越高,焊接接头冷却速度越快,脆化越严重。 出现高温脆化的焊接接头,若重新加热至750-850℃,则可恢复其韧性。;2)、σ相脆化 普通F不锈钢中WCr

      21%时,若在520-820 ℃之间长时间加热,即可析出σ相。Al、Si、Mo、Ti、Nb强烈增大σ相倾向。Mn降低形成σ相所需铬含量。C、N增加形成σ相所需铬含量。Ni提高形成σ相所需温度。σ相形成速度较慢,但长期工作于σ相形成温度区的F不锈钢脆化倾向大。 3)、475℃脆化 WCr

      15%的普通F不锈钢在400-500 ℃长期加热后,即可出现475℃脆性。铬含量增加,增大脆化倾向。475℃脆化可通过焊后热处理消除。;二、铁素体不锈钢的焊接工艺特点;;㈢低温预热和焊后热处理;;三、马氏体不锈钢焊接性分析;;;四、马氏体不锈钢的焊接工艺特点;;㈡、焊前预热和焊后热处理 采用同质焊材,为防止冷裂,宜预热,预热温度的选择与厚度、填充金属种类、焊接方法、拘束度有关,CE影响最大。 M不锈钢的预热温度不宜过高,否则A晶粒粗化。 PWHT可降低接头硬度,改善塑性、韧性,减少残余应力。回火前适当冷却,使M转变成分。 回火对超低碳复相M不锈钢焊缝金属强韧性有影响。;;;第4节 奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接;㈢、高合金型双相不锈钢 00Cr25Ni6Mo2N ㈣、超级双相不锈钢 00Cr25Ni7Mo4N 二、双相不锈钢的耐蚀性 ㈠、耐应力腐蚀性能 机理:1、屈服强度比18-8高,产生表面滑移所需应力较大; 2、含较高的Cr、Mo,具有较好的耐点蚀性能; 3、两个相的腐蚀电极电位不同,裂纹扩展机制不同,有抑制作用; 4、第二相对裂纹的扩展起机械屏障作用。;㈡、耐晶间腐蚀性能 贫铬理论相同 ㈢、耐点蚀性能 含Cr、Mo、N,使PI值大。;三、双相钢的焊接性分析;;;㈡、双相不锈钢焊接接头的析出现象;四、双相钢的焊接工艺特点;;;;第5章 有色金属的焊接;;;;;;非热处理强化铝合金可通过加工硬化、固溶强化提高力学性能,特点是强度中等、塑性及耐蚀性好,又称防锈铝,焊接性良好,是焊接结构中应用最广的铝合金。热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、时效等工艺提高力学性能。经热处理后可显著提高抗拉强度,但焊接性较差,熔焊时产生焊接裂纹的倾向较大,焊接接头的力学性能下降。热处理强化铝合金包括硬铝、超硬铝、锻铝等。;;㈡、铝及铝合金的牌号、成分及性能;;;;;二、铝及铝合金的焊接性;;㈠、WM中的气孔;1)、弧柱气氛中水分的影响;2)、氧化膜中水分的影响;2、防止焊缝气孔的途径;2)、控制焊接参数;;㈡、焊接热裂纹;2、防止焊接热裂纹的途径;;;2)、焊丝成分的影响 4043、5356、X5180、4145;3)、焊接参数的影响;㈢、焊接接头的等强性;;1、非时效强化铝合金HAZ的软化;2、时效强化铝合金HAZ的软化;;㈣、焊接接头的耐蚀性;三、铝及铝合金的焊接工艺;;㈢、焊前清理和预热 1、化学清理;2、机械清理;3、焊前预热;㈣、焊接工艺要点 1、铝及铝合金的气焊 1)、气焊的坡口形式及尺寸 气焊时,不宜采用搭接接头和T形接头,应采用对接接头。背面用垫板。 2)、气焊溶剂的选择 含氯化锂熔剂:熔点、粘度低,流动性、润湿性好,渣易清除,适合薄板和全位置;缺点吸湿性强,价格较贵。 无氯化锂熔剂:熔点高、粘度大,流动性差,易夹渣、不易清渣,适合厚板。 3)、气焊操作 中性焰或微弱碳化焰。左焊法。 4)、焊后处理 焊后1-6h及时清渣,以防腐蚀。;2、铝及铝合金的TIG焊 最佳交流TIG、交流脉冲TIG。阴极清理作用,直流反接。;;;3、铝及铝合金的MIG焊;;;第2节 铜及铜合金的焊接;㈡、牌号、成分及性能;;二、铜及铜合金的焊接性;㈡、热裂纹;㈢、气孔;纯铜焊缝对氢气孔的敏感性比低碳钢焊缝高得多; 由氢引起的气孔称为扩散气孔。 为了消除扩散气孔,焊接时应控制氢的来源,并降低熔池冷却速度(如预热等)使气体易于析出。 另一种气孔是通过冶金反应生成的气体引起的,称为反应气孔。 Cu2O+2H=2Cu+H2O↑ Cu2O+CO=2Cu+CO2↑;防止反应气孔的主要途径是减少氧、氢来源,对熔池进行适当脱氧。要求高的结构应采用含氧量低的无氧铜或脱氧铜。另外,采取使熔池慢冷的措施也能防止气孔。;㈣、焊接接头性能的变化;三、铜及铜合金的焊接工艺;;1、焊丝 选用铜及铜合金焊丝时,最重要的是控制杂质的含量和提高其脱氧能力,防止焊缝出现热裂纹及气孔等缺陷。;2、焊剂 为防止熔池金属氧化和其他气体侵入,改善液态金属的流动性,铜及其合金气焊、碳弧焊、埋弧焊、电渣焊都使用焊剂。;3、焊条 焊条电弧焊用的铜焊条分为纯铜焊条、青铜焊条两类,应用较多的是青铜焊条。黄铜中的锌易蒸发,极少采用焊条电弧焊,必要时可采用青铜焊条。;㈡、焊前准备 1、焊丝及工件表面的清理;2、接头形式及坡口制备;㈢、焊接工艺参数 1、焊条电弧焊工艺要点;2、埋弧焊工艺要点;3、氩弧焊(TIG、MIG)工艺要点;3、氩弧焊(TIG、MIG)工艺要点;4、等离子弧焊工艺要点;4、等离子弧焊工艺要点;第6章 铸铁焊接;;;;;1、灰铸铁;2、球墨铸铁;㈡、铸铁的凝固特点与石墨化;1、石墨化第一阶段 包括从过共晶铁液中直接析出的初生(一次)石墨;共晶转变过程中形成的共晶石墨;奥氏体冷却析出二次石墨;以及一次渗碳体、共晶渗碳体和二次渗碳体在高温下分解析出的石墨。这一阶段由于温度较高,碳原子扩散能力强,石墨化比较容易实现。 2、石墨化第二阶段 包括共析转变过程中形成的共析石墨;共析渗碳体分解析出的石墨。;表 灰口铸铁和球墨铸铁石墨化退火工艺 ;;; 铸铁焊接常用的方法主要有焊条电弧焊、气焊、CO2气体保护电弧焊、手工电渣焊、气体火焰钎焊以及气体火焰粉末喷焊等。 近年来,主要采用细丝CO2焊、摩擦焊、激光焊、电子束焊、电阻对焊、扩散焊等方法将球墨铸铁件之间、球墨铸铁与各种钢件或有色金属件之间连接起来。;;二、铸铁的焊接性分析;1、焊缝区 在焊条电弧焊情况下,由于焊缝金属的冷却速度远远大于铸件在砂型中的冷却速度,当焊缝与灰铸铁铸件成分相同时,焊缝将主要由共晶渗碳体、二次渗碳体及珠光体组成,即焊缝为具有莱氏体组织的白口铸铁。 2、半熔合区 此区温度范围较窄、处于固相线℃,焊接时处于半熔化状态,故称之为半熔化区。得到共晶渗碳体+二次渗碳体+珠光体的白口铸铁。在快冷条件下,还会出现奥氏体转变为马氏体的固态相变。;3、奥氏体区 该区处于母材固相线与共析温度上限之间,加热温度???围约为820-1150℃ ,不会出现液相,只有固态相变。若冷却速度较慢时,奥氏体转变为珠光体类型组织;若冷却速度较快时,奥氏体直接转变为马氏体,将使焊接接头的加工性变差。 4、部分重结晶区 部分重结晶区很窄,加热温度范围约为780-820℃ ,从铁-碳二元相图来看,该区处于奥氏体与铁素体双相区。最终得到马氏体+铁素体混合组织。;㈡、焊接裂纹 1、冷裂纹 1)、冷裂纹产生的原因 HT焊接接头冷裂纹与合金结构钢不同,主要受焊接应力即热应力的影响,只要热应力不超过WM及HAZ金属的塑性变形能力就不会开裂,白口和马氏体等脆硬组织通过影响WM及HAZ金属的力学性能和热应力而促进裂纹,氢的影响不大。为了反映铸铁焊接冷裂纹主要因热应力引起的特点,这种裂纹也称为热应力裂纹。采取减小热应力的措施能有效地防止产生这种裂纹。;2)、防止冷裂纹的措施 防止铸铁型同质焊缝出现冷裂纹最有效的措施是对焊补工件进行整体高温预热(600-700℃),使焊缝金属处于塑性状态,并促进焊缝金属石墨化,改善组织,充分降低焊接应力,并要求焊后在相同温度下消除应力。采用加热减应区法缓解焊接区域域的焊接应力,既可以避免高温预热,也能有效地防止冷裂纹。提高碳含量,并加入一定量的合金元素Mn、Mo、Cu等,使焊缝金属在快冷条件下高温时能析出石墨,较低温度下基体金属依次发生贝氏体相变和马氏体相变,利用二次连续相变产生的应力松弛效应,可以有效地防止焊缝出现冷裂纹。 对异质焊缝而言,为了降低热应力,防止冷裂纹和剥离性裂纹,要求焊缝金属应与铸铁有良好的结合性,强度适当,尤其是屈服强度低一些较为有利,并具有较好的塑性和较低的硬度。用镍基或铜基铸铁焊接材料时,焊缝成为塑性良好的非铁合金,对冷裂纹不敏感。;2、热裂纹;㈢、球墨铸铁的焊接性特点;三、铸铁的焊接材料及工艺;; 预热温度在300-400℃时称为半热焊。较低的预热温度可以改善焊工的劳动条件,降低焊补成本,对防止焊接热影响区出现马氏体及熔合区白口较有效,改善接头加工性。但是,当铸铁件结构复杂,焊补位置刚度较大时,局部半热焊会增大热应力,促使产生裂纹。;㈡、气焊 电弧热焊及半热焊主要适用于壁厚大于10mm铸件上缺陷的焊补,薄壁件宜用气焊。;㈢、手工电渣焊 电渣焊具有加热与冷却缓慢的特点,适合铸铁焊补要求,手工电渣焊设备简单,应用灵活,对重型机器厂、机床厂灰铸铁厚件较大缺陷的焊接修复是比较合适的。;㈣、异质焊缝电弧冷焊 非铸铁型焊缝或称为异质焊缝。要获得异质焊缝,应采用新的焊接材料。一条途径是尽量降低焊缝含碳量获得钢焊缝,另一条途径是寻求新的异质焊接材料,改变碳的存在形式,防止出现淬硬组织,提高焊缝金属的力学性能。由于相应的焊接材料与灰铸铁母材成分差别很大,多采用小规范电弧冷焊。;1、铁基焊缝及焊接材料 EZFe-1型焊条(Z100)是纯铁焊芯氧化性药皮铸铁焊条,可以降低焊缝含碳量,但第一层焊缝金属含碳量仍较高,熔合区白口较宽,焊接接头加工性差,裂纹倾向较大。 EZFe-2型焊条是低碳钢焊芯铁粉型铸铁焊条,在低氢型药皮中加入一定量的低碳铁粉,有助于减少母材熔化量,降低焊缝含碳量,但接头的白口、淬硬组织和裂纹间题没有解决。 EZV型焊条(Z116、Z117)是低碳钢焊芯、低氢型药皮高钒铸铁焊条。但是,由于钒从焊缝、碳从母材同时向熔合线方向扩散,在焊缝底部形成了一条主要由碳化钒颗粒组成的高硬度带状组织,加上半熔化区白口较宽,使焊接接头加工性差。 EZFe和EZV型焊条主要用于非加工面缺陷的焊补。;2、镍基焊缝及焊接材料 镍基铸铁焊条所用的焊芯有纯镍、镍铁(Ni:55%)和镍铜(Ni:70%)三种??按照熔敷金属主要化学成分分为纯镍铸铁焊条、镍铁铸铁焊条、镍铜铸铁焊条和镍铁铜铸铁焊条等四种,均采用石墨型药皮,可以交、直流两用,进行全位置焊接。镍基铸铁焊条的最大特点是奥氏体焊缝硬度较低,半熔化区白口层薄,可呈断续分布。适用于加工面缺陷的焊补。;1)、纯镍铸铁焊条 EZNi-1(Z308),优点是在电弧冷焊条件下焊接接头加工性优异。焊接工艺合适时半熔化区白口宽度仅为0.05mm左右,且呈断续分布,是所有铸铁异质焊接材料中最窄的,使得热影响区硬度较低,加工性好。焊缝为奥氏体加点状石墨,硬度低,塑性较好。抗热裂纹性能较好。这种焊条在铸铁焊条中价格最贵,主要用于对焊补后加工性能要求高的缺陷焊补。或用作其他焊条的打底层。;2)、镍铁铸铁焊条 EZNiFe-1(Z408),熔敷金属铁的质量分数高达40%-55%,价格较低。由于铁的固溶强化作用,其熔敷金属力学性能较高,抗拉强度可达到390-540MPa,伸长率一般大于10%,主要用于高强度灰铸铁和球墨铸铁的焊接。半熔化区白口宽度为0.10-0.15mm。;3)、镍铜铸铁焊条 EZNiCu-1(Z508)采用Monel合金焊芯,故又称之为蒙乃尔焊条。由于含镍最处于纯镍铸铁焊条和镍铁铸铁焊条之间,使焊接接头的半熔化区白口宽度和接头的加工性能也介于二者之间。但镍铜合金的收缩率较大(约为2%),容易引起较大的焊接应力,产生焊接裂纹。该焊条的灰铸铁焊接接头抗拉强度较低,为78-167MPa,仅适用于强度要求不高的加工面缺陷的焊补。;;3、铜基焊缝及焊接材料 以纯铜为焊芯,低氢型药皮的Z607焊条,通过在药皮中加入较多低碳铁粉使焊缝中的铜铁含量比达到80:20,故又称为铜芯铁粉焊条。但是,焊接铸铁时,母材中的碳等元素不可避免地进入焊缝。使富铁相含碳量增高,在焊接快冷条件下,形成在铜基体上分布有马氏体等高硬度组织的机械混合物焊缝。同时,铜为弱石墨化元素,半熔化区白口层较宽,整个焊接接头加工性不良。这种焊条抗裂性好,适用于非加工面上刚度较大部位的缺陷焊补。Z612焊条系铜包钢芯、钛钙型药皮铸铁焊条,其成分及性能特点与Z607焊条相同,焊补铸铁效果很好。;4、异质焊缝电弧冷焊工艺 短段断续分散焊,较小电流熔深浅, 每段锤击消应力,退火焊道前段软。 I=(29-34)d;5、灰铸铁的钎焊与喷焊;;;谢谢观赏!

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