Presentedby@Feng焊接工藝制定與評定焊接工藝制定與評定——1.焊接性及其試驗評定ContentsPage目錄頁—*—

1.1焊接性及影響因素1.1.1焊接性概念1.1.2影響焊接性的因素1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則

1.2.1焊接性評定的內(nèi)容1.2.2評定焊接性的原則1.2.3焊接性評定方法分類1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接評定1.3.2焊接性的直接試驗方法1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1.1焊接性概念定義：金屬材料在限定的施工條件下，焊接成規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。

焊接性是材料焊接加工的適應(yīng)性，指材料在一定的焊接工藝條件下（包括焊接方法、焊接材料、焊接參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式等），獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度和該焊接接頭能否在使用條件下可靠運行。焊接性（Weldability）通俗地講“易不易焊，好不好用”1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則結(jié)合性能A材料在焊接加工中是否容易形成接頭或產(chǎn)生缺陷

使用性能B焊接完成的接頭在一定的使用條件下可靠運行的能力兩方面含義研究焊接性的目的：查明一定的材料在指定的焊接工藝條件下可能出現(xiàn)的問題，以確定焊接工藝的合理性或材料的改進(jìn)方向。1.1.1焊接性概念1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則工藝焊接性A使用焊接性B兩方面屬性因此，金屬材料焊接性是指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性，包括工藝焊接性和使用焊接性。1.1.1焊接性概念1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則工藝焊接性就是一定的材料在給定的焊接工藝條件下對形成焊接缺陷的敏感性，涉及焊接制造工藝過程中的焊接缺陷問題，如裂紋、氣孔、斷裂等。冶金焊接性和熱焊接性：對于熔焊，可把工藝焊接性分為“熱焊接性”和“冶金焊接性”：在焊接接頭區(qū)域冶金過程：影響焊縫金屬的組織和性能熱過程：影響熱影響區(qū)的組織和性能。

工藝焊接性：它不是金屬材料本身所固有的性能，但取決于金屬的成分和性能，并且隨著焊接方法、焊接材料和工藝措施的發(fā)展而變化。1.1.1焊接性概念1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則熱焊接性：指焊接熱循環(huán)對焊接熱影響區(qū)組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度。用以評定被焊金屬對熱的敏感性，主要與被焊材質(zhì)及焊接工藝有關(guān)。熱焊接性：焊接過程中要向接頭區(qū)域輸入很多熱量，對焊縫附近區(qū)域形成加熱和冷卻過程，這對靠近焊縫的熱影響區(qū)的組織性能有很大影響，從而引起熱影響區(qū)硬度、韌性、耐蝕性等的變化。冶金焊接性：是指在一定冶金過程的條件下，物理化學(xué)變化對焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度，用以評定被焊材料對冶金缺陷的敏感性。（熔焊高溫下的熔池金屬與氣相、熔渣等相之間發(fā)生化學(xué)冶金反應(yīng)所引起的焊接性變化）

改善方法：研制新材料，發(fā)展新焊接材料、新焊接工藝改善方法：選擇適當(dāng)母材，正確選定焊接方法和熱輸入冶金焊接性熱焊接性工藝焊接性1.1.1焊接性概念1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則使用焊接性指一定材料在規(guī)定的焊接工藝條件下所形成的焊接接頭或整個結(jié)構(gòu)滿足產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的使用性能的程度，涉及焊接接頭的使用可靠性問題。使用性能取決于焊接結(jié)構(gòu)的工作條件和設(shè)計上提出的技術(shù)要求。通常包括常規(guī)力學(xué)性能、低溫韌性、抗脆斷性能、高溫蠕變、疲勞性能、持久強(qiáng)度、耐蝕性能和耐磨性能等。

使用焊接性：1.1.1焊接性概念1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則金屬材料的焊接性不僅與材料本身的固有性能有關(guān)，同時也與許多焊接工藝條件有關(guān)。在不同的焊接工藝條件下，同一材料具有不同的焊接性。隨著新的焊接方法、焊接材料或焊接工藝的開發(fā)和完善，一些原來焊接性差的金屬材料，也會變成焊接性好的材料?？偨Y(jié)1.1.1焊接性概念1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1.2影響焊接性的因素1母材、焊接材料材料因素焊接結(jié)構(gòu)和焊接接頭的設(shè)計設(shè)計因素2焊接方法、工藝措施工藝因素4焊接結(jié)構(gòu)和焊接接頭的設(shè)計使用條件（服役環(huán)境）31.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則在相同的焊接條件下，決定母材焊接性的主要因素是它本身的物理化學(xué)性能。1）材料因素1.1.2影響焊接性的因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則以上這些物理性能方面，都對熱循環(huán)、熔化、結(jié)晶、相變等過程產(chǎn)生影響，從而影響焊接性。1）材料因素1.1.2影響焊接性的因素物理性能方面影響熱導(dǎo)率線膨脹系數(shù)密度熔點比熱容1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1）材料因素1.1.2影響焊接性的因素2活潑金屬的焊接金屬與氧親和力的強(qiáng)弱1對于鋼材的焊接，影響其焊接性的主要因素化學(xué)成分3冶煉軋制狀態(tài)4熱處理狀態(tài)5組織狀態(tài)的化學(xué)性能方面影響1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1）材料因素1.1.2影響焊接性的因素影響最大的元素有C、S、P、H、O和N等，它們?nèi)菀滓鸷附庸に嚾毕莺徒档徒宇^的使用性能。常存元素錳、硅、鉻、鎳、鉑、鈦、釩、鈮、銅、硼等都在不同程度上增加焊接接頭的淬硬傾向和裂紋敏感性。合金元素主要因素：化學(xué)成分鋼材的焊接性總是隨著含碳量和合金元素含量的增加而惡化。1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則2）工藝因素焊接方法1.1.2影響焊接性的因素焊接方法影響主要表現(xiàn)在：熱源特性和保護(hù)條件。不同的焊接方法其熱源在功率、能量密度、最高加熱溫度等方面有很大差別。金屬在不同熱源下焊接，將顯示出不同的焊接性能。

如電渣焊功率很大，但能量密度很低，使得熱影響區(qū)晶粒粗大，沖擊韌度顯著降低，必須經(jīng)正火處理才得改善。電子束焊、激光焊等方法，功率不大，但能量密度很高，加熱迅速，高溫停留時間短，熱影響區(qū)很窄，沒有晶粒長大的危險。

1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則2）工藝因素焊接工藝參數(shù)1.1.2影響焊接性的因素采取預(yù)熱多層焊和控制層間溫度等措施，可調(diào)節(jié)和控制焊接熱循環(huán)，改變金屬的焊接性。 例：焊接某些有淬硬傾向的高強(qiáng)鋼：當(dāng)工藝選擇不當(dāng)時，焊接接頭可能產(chǎn)生冷裂紋或降低接頭的塑性和韌性。如果選擇合適的填充材料、合理的焊接熱循環(huán)，并采取焊前預(yù)熱或焊后熱處理等措施，完全可能獲得沒有裂紋缺陷，滿足使用性能要求的焊接接頭。1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則3）設(shè)計因素1.1.2影響焊接性的因素結(jié)構(gòu)形狀尺寸、厚度焊縫布置及其截面形狀不同板厚、不同接頭形式或坡口形狀其傳熱方向和傳熱速度不一樣，對熔池結(jié)晶方向和晶粒成長發(fā)生影響。結(jié)構(gòu)的形狀、板厚和焊縫的布置等，決定接頭的剛度和拘束度，對接頭的應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生影響。不良的結(jié)晶形態(tài)，嚴(yán)重的應(yīng)力集中和過大的焊接應(yīng)力等是形成焊接裂紋的基本條件。設(shè)計中減少接頭的剛度、減少交叉焊縫，避免焊縫過于密集以及減少造成應(yīng)力集中的各種因素，都是改善焊接性的重要措施。接頭坡口形式焊接結(jié)構(gòu)和焊接接頭的設(shè)計形式1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則4）服役環(huán)境1.1.2影響焊接性的因素工作溫度工作介質(zhì)例如：在高溫工作的結(jié)構(gòu)要具有抗蠕變性能；在低溫工作的焊接結(jié)構(gòu)，必須具備抗脆性斷裂性能；在交變載荷下工作的結(jié)構(gòu)具有良好的抗疲勞性能；在酸、堿或鹽類介質(zhì)工作的焊接容器應(yīng)具有高耐蝕性能。負(fù)載條件焊接結(jié)構(gòu)服役期間環(huán)境1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則焊接性不是金屬固有的屬性!

表1-1常用金屬材料焊接難易程度一覽表表1-2常用金屬材料焊接中的問題—*—

TransitionPage過渡頁1.1焊接性及影響因素1.1.1焊接性概念1.1.2影響焊接性的因素1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則

1.2.1焊接性評定的內(nèi)容1.2.2評定焊接性的原則1.2.3焊接性評定方法分類1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接評定1.3.2焊接性的直接試驗方法1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.2.1焊接性評定的內(nèi)容1）焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力熱裂紋焊縫熔池金屬在結(jié)晶時，由于存在S、P等有害元素（如形成低熔點的共晶物）并受到較大熱應(yīng)力作用，可能在結(jié)晶末期產(chǎn)生熱裂紋。熱裂紋敏感指數(shù)、熱裂紋試驗1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.2.1焊接性評定的內(nèi)容2）焊縫及熱影響區(qū)抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力冷裂紋在焊接熱循環(huán)作用下，焊縫及熱影響區(qū)由于組織、性能發(fā)生變化，加之受焊接應(yīng)力作用以及擴(kuò)散氫的影響，可能產(chǎn)生冷裂紋（或延遲裂紋）。間接計算、焊接性試驗1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.2.1焊接性評定的內(nèi)容3）焊接接頭抗脆性斷裂的能力脆性斷裂受焊接冶金反應(yīng)、熱循環(huán)、結(jié)晶過程的影響，可使焊接接頭的某一部分或整體發(fā)生脆化（韌性急劇下降），尤其對在低溫使用下的焊接結(jié)構(gòu)影響更大。1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.2.1焊接性評定的內(nèi)容4）焊接接頭的使用性能合金結(jié)構(gòu)鋼焊接性分析時應(yīng)考慮的問題力學(xué)性能、耐腐蝕性、低溫鋼的低溫沖擊韌度、耐熱鋼的高溫蠕變強(qiáng)度或持久強(qiáng)度、抗層狀撕裂。1.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.2.2評定焊接性的原則焊接接頭的力學(xué)性能試驗、低溫韌性沖擊試驗等評定焊接接頭能否滿足結(jié)構(gòu)使用性能的要求1試驗：抗裂性試驗（熱裂紋試驗、冷裂紋試驗、消除應(yīng)力裂紋試驗、層狀撕裂試驗）評定焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，為制定合理的焊接工藝提供依據(jù)21.3焊接性的評定及試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.2.2評定焊接性的原則焊接性試驗條件應(yīng)盡可能接近實際焊接時條件針對具體的焊接結(jié)構(gòu)制定試驗方案，同時試驗條件還應(yīng)考慮到產(chǎn)品的使用條件焊接性試驗結(jié)果要穩(wěn)定可靠，具有較好再現(xiàn)性消耗材料少、加工容易、試驗周期短可比性針對性再現(xiàn)性經(jīng)濟(jì)性選擇已有或設(shè)計新焊接性試驗方法應(yīng)符合下述原則1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.2.3焊接性評定方法分類方法：熱模擬法、焊接熱-應(yīng)力模擬法等

焊接熱模擬技術(shù)在測定焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（SHCCT圖）和研究焊接冷裂紋傾向、脆化傾向等方面具有十分重要的作用。模擬不同焊接方法和焊接工藝參數(shù)下的主要熱循環(huán)參數(shù)。1.模擬類方法熱模擬試驗機(jī)：焊接接頭組織示意圖1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法圖2-315MnMoVN鋼熱影響區(qū)CCT圖1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.3焊接性的評定及試驗方法1.2.3焊接性評定方法分類1.建立模擬焊接熱影響區(qū)的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（SHCCT）2.研究焊接熱影響區(qū)不同區(qū)段（尤其是過熱區(qū)）的組織與性能3.定量地研究冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂的形成條件及機(jī)理4.模擬應(yīng)力應(yīng)變對組織轉(zhuǎn)變及裂紋形成影響的規(guī)律用熱模擬試驗機(jī)可開展下列研究工作1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.3焊接性的評定及試驗方法1.2.3焊接性評定方法分類例：對低合金高強(qiáng)鋼作焊接熱裂紋模擬試驗，采用帶缺口的試樣圖2-1焊后熱處理及消除應(yīng)力裂紋試驗程序a)溫度循環(huán)b)應(yīng)變循環(huán)c)應(yīng)力循環(huán)1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.2.3焊接性評定方法分類裂紋敏感性試驗、焊接接頭的力學(xué)性能試驗、低溫脆性試驗、斷裂韌性試驗、高溫蠕變及持久強(qiáng)度試驗等。2.實焊類方法小焊接構(gòu)件：用產(chǎn)品做試驗大型焊接構(gòu)件：焊接試樣1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.2.3焊接性評定方法分類U型彎曲試驗、缺口試驗等斜Y型坡口對接試驗，插銷試驗、拉伸拘束裂紋試驗（TRC）、剛性拘束裂紋試驗等可調(diào)拘束裂紋試驗，壓板對接（FISCO）焊接裂紋試驗等斜Y型坡口消除應(yīng)力裂紋試驗，H型拘束試驗、插銷式消除應(yīng)力裂紋試驗法等Z向拉伸試驗、Z向窗口試驗等焊接性實驗2.焊接熱裂紋試驗4.層狀撕裂試驗1.焊接冷裂紋試驗5.應(yīng)力腐蝕裂紋試驗3.消除應(yīng)力裂紋試驗1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.2.3焊接性評定方法分類3.理論分析和計算類方法與氧親和力強(qiáng)的材料（如鋁、鎂、鈦等）在焊接高溫下極易氧化，需要采取較可靠的保護(hù)方法，如采用惰性氣體保護(hù)焊或真空中焊接等，有時焊縫背面也需要保護(hù)。

材料的熔點、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)、密度和熱容量等，都會對焊接熱循環(huán)、熔化結(jié)晶、相變等產(chǎn)生影響，從而影響焊接性。1.利用物理性能分析2.利用化學(xué)性能分析SHCCT反映了焊接熱影響區(qū)從高溫連續(xù)冷卻時，熱影響區(qū)顯微組織和室溫硬度與冷卻速度的關(guān)系。3.利用合金狀態(tài)圖或SHCCT圖分析碳當(dāng)量法、焊接裂紋敏感指數(shù)法、熱影響區(qū)最高硬度法等4.利用經(jīng)驗公式—*—

TransitionPage過渡頁1.1焊接性及影響因素1.1.1焊接性概念1.1.2影響焊接性的因素1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.2.1焊接性評定的內(nèi)容1.2.2評定焊接性的原則1.2.3焊接性評定方法分類1.3焊接性的評定及試驗方法

1.3.1焊接性的間接評定1.3.2焊接性的直接試驗方法1.1焊接性及影響因素1.2

焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.3焊接性的評定及試驗方法1、間接法：以化學(xué)成分、熱模擬組織和性能、焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖（CCT圖）、焊接熱影響區(qū)的最高硬度、碳當(dāng)量公式、裂紋敏感指數(shù)經(jīng)驗公式等2、直接試驗法：各種抗裂性試驗、對實際焊接結(jié)構(gòu)焊縫和接頭的各種性能試驗評定方法需進(jìn)行一系列試驗才可能較全面闡明焊接性1.1焊接性及影響因素1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定1.碳當(dāng)量法

焊接熱影響區(qū)的淬硬及冷裂紋傾向與鋼種的化學(xué)成分有密切關(guān)系，因此可以用化學(xué)成分間接地評估鋼材冷裂紋的敏感性。把鋼中合金元素的含量按相當(dāng)于若干碳含量折算并疊加起來，作為粗略評定鋼材冷裂傾向的參數(shù)指標(biāo)碳含量CE或Ceq碳對冷裂敏感性的影響最顯著1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定碳當(dāng)量計算公式適用范圍國際焊接學(xué)會（IIW）推薦CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15(%)中高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼wc≥0.18%σb=500～900Mpa日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）規(guī)定

Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(%)調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼

σb=500～1000MPa化學(xué)成分wc≤0.20%、wsi≤0.55%、wMn≤1.5%、wCu≤0.5%、wNi≤2.5%、wCr≤1.25%、wMo≤0.7%、wV≤0.1%、wB≤0.006%美國焊接學(xué)會（AWS）推薦Ceq(AWS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+Cu/13+P/2(%)碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼化學(xué)成分wc＜0.6%、wMn＜1.6%、wNi＜3.3%、wCr＜1.0%、wMo＜0.6%、wCu=0.5%～1%、wP=0.05%～0.15%表1-4常用合金結(jié)構(gòu)鋼碳當(dāng)量公式①公式中的元素符號即表示該元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（后同）。碳當(dāng)量法只用于對鋼材焊接性做初步分析1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定

1）當(dāng)CE＜0.4%時，淬硬傾向不大，焊接性良好，焊前不需要預(yù)熱；

2）CE＝0.4%-0.6%時，尤其是CE>0.5%時，鋼材易淬硬，表明焊接性已變差，焊接時需預(yù)熱才能防止裂紋，隨板厚增大預(yù)熱溫度要相應(yīng)提高1.使用IIW推薦的碳當(dāng)量公式：板厚δ＜20mm的鋼材：1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定2.使用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）的碳當(dāng)量公式時：當(dāng)δ＜25mm和采用焊條電弧焊時（焊接熱輸入為17kJ/cm），對于不同強(qiáng)度級別的鋼材規(guī)定了不產(chǎn)生裂紋的碳當(dāng)量界限和相應(yīng)的預(yù)熱措施鋼材強(qiáng)度級別（σb/MPa）Ceq(JIS)（%）臨界值預(yù)熱溫度（℃）5000.46不預(yù)熱6000.52757000.521008000.62150表1-5鋼材強(qiáng)度和碳當(dāng)量確定預(yù)熱溫度1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定3.使用美國焊接學(xué)會（AWS）推薦碳當(dāng)量公式時：：碳當(dāng)量結(jié)合焊件厚度：圖1-4中查出該鋼材焊接性的優(yōu)劣等級圖1-4

碳當(dāng)量（Ceq）與板厚δ的關(guān)系Ⅰ-優(yōu)良Ⅱ-較好Ⅲ-尚好Ⅳ-尚可1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定表1-6不同焊接性等級鋼材的最佳焊接工藝措施焊接性等級酸性焊條堿性低氫型焊條消除應(yīng)力敲擊焊縫Ⅰ（優(yōu)良）不需預(yù)熱不需預(yù)熱不需不需Ⅱ（較好）預(yù)熱40～100℃-10℃以上不預(yù)熱任意任意Ⅲ（尚好）預(yù)熱150℃預(yù)熱40～100℃希望希望Ⅳ（尚可）預(yù)熱150～200℃預(yù)熱100℃希望希望表1-6中確定不同焊接性等級鋼材的最佳焊接工藝措施1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定2.焊接冷裂紋敏感指數(shù)法

合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時產(chǎn)生冷裂紋的原因除化學(xué)成分外，還與焊縫金屬組織、擴(kuò)散氫含量、接頭拘束度等密切相關(guān)與化學(xué)成分、擴(kuò)散氫和拘束度（或板厚）相聯(lián)系可用冷裂紋敏感性指數(shù)確定防止冷裂紋所需的焊前預(yù)熱溫度冷裂紋敏感性指數(shù)1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定斜Y形坡口焊接裂紋試驗的冷裂紋敏感指數(shù)公式Pc=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B+δ/600+［H］/60（%）

根據(jù)Pc值可以通過經(jīng)驗公式求出斜Y型坡口對接裂紋試驗條件下，為了防止冷裂紋所需要的最低預(yù)熱溫度T0（℃）T0=1440Pc–3921.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定Pc—焊接冷裂紋敏感指數(shù)上式適用的成分范圍為WC=0.07%-0.22%;WSi≤0.60%;WMn=0.40%-1.40%;

WCu≤0.50%;WNi≤1.20%;WCr≤1.20%;

WMo≤0.70%;WV≤0.12%;WNb≤0.04%;

WTi≤0.50%;WB≤0.005%擴(kuò)散氫含量[H]＝1.0~5.0mL/100g板厚δ＝19~50mm;（日本JIS甘油法與我國GB/T3965-1995測氫法等效（mL/100g）δ－被焊金屬板厚（mm）[H]－熔敷金屬中的擴(kuò)散氫含量

Pc=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B+δ/600+［H］/60（%）1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定3.焊接熱裂紋敏感性指數(shù)1）熱裂紋敏感系數(shù)（HCS）冷裂紋敏感性指數(shù)

當(dāng)HCS≤4時，一般不會產(chǎn)生熱裂紋

HCS越大的金屬材料，其熱裂紋敏感性越高適用范圍：一般低合金高強(qiáng)鋼，包括低溫鋼和珠光體耐熱鋼1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定3.焊接熱裂紋敏感性指數(shù)2）臨界應(yīng)變增長率（CST）

當(dāng)CST≥6.5×10-4時，可以防止產(chǎn)生熱裂紋但這僅是按化學(xué)成分來考慮的CST=(－19.2C－97.2S－0.8Cu－1.0Ni+3.9Mn+65.7Nb－618.5B+7.0)×10-41.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定4.消除應(yīng)力裂紋敏感性指數(shù)法冷裂紋敏感性指數(shù)

厚板焊接結(jié)構(gòu)，并采用含有某些沉淀強(qiáng)化合金元素的鋼材，在進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理或在一定溫度下服役的過程中，焊接熱影響區(qū)部位發(fā)生的裂紋稱為消除應(yīng)力裂紋消除應(yīng)力裂紋

由于這種裂紋是在再次加熱過程中產(chǎn)生的，故稱為“再熱裂紋”，又稱為“消除應(yīng)力處理裂紋”，簡稱SR裂紋。

再熱裂紋多發(fā)生在低合金高強(qiáng)鋼、珠光體耐熱鋼、奧氏體不銹鋼和某些鎳基合金的焊接熱影響區(qū)粗晶部位。1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定預(yù)測低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接性時，根據(jù)合金元素對消除應(yīng)力裂紋敏感性的影響，采用消除應(yīng)力裂紋敏感性指數(shù)法進(jìn)行評定

ΔG=Cr+3.3Mo+8.1V－2(%)

ΔG＜0時，不產(chǎn)生消除應(yīng)力裂紋

ΔG≥0時，對產(chǎn)生消除應(yīng)力裂紋較敏感WC＞0.1%的低合金鋼，上式可修正為：

ΔG′=ΔG+10C=

Cr+3.3Mo+8.1V-2+10C(%)ΔG′≥2時，對消除應(yīng)力裂紋敏感；

1.5≤ΔG′＜2時，對消除應(yīng)力裂紋敏感性中等；

ΔG′＜1.5時，對消除應(yīng)力裂紋不敏感1）ΔG法，其計算公式為：1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定此公式適用范圍為：

WCr≤1.5%；WMo≤2.0%；WCu≤1.0%；

0.10%≤WC≤0.25%；WV+WNb+WTi≤0.15%

當(dāng)PSR≥0時，對產(chǎn)生消除應(yīng)力裂紋較敏感2）PSR法

用于考慮合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時Cu、Nb、Ti等元素對消除應(yīng)力裂紋的影響，計算公式為：PSR=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+10V－2(%)

1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則

當(dāng)焊接大型厚壁結(jié)構(gòu)時，如果在鋼板厚度方向受到較大的拉伸應(yīng)力，就可能在鋼板內(nèi)部出現(xiàn)沿鋼板軋制方向發(fā)展的具有階梯狀的裂紋，這種裂紋稱為層狀撕裂。1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定5.層狀撕裂敏感性指數(shù)法層狀撕裂低合金鋼層狀撕裂的溫度不超過400℃，是在較低溫度下的開裂

軋制鋼材內(nèi)部存在不同程度的分層夾雜物（硫化物和氧化物），在焊接時產(chǎn)生垂直于鋼板表面的拉應(yīng)力，致使熱影響區(qū)附近或稍遠(yuǎn)的部位，產(chǎn)生呈“臺階”形的層狀開裂，并可穿晶擴(kuò)展。主要影響因素1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則

層狀撕裂屬于低溫開裂，主要與鋼中夾雜物的數(shù)量、種類和分布等有關(guān)。1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定層狀撕裂在對抗拉強(qiáng)度500-800MPa低合金結(jié)構(gòu)鋼的插銷試驗和窗形拘束裂紋試驗的基礎(chǔ)上，提出下述計算層狀撕裂敏感性指數(shù)的公式：Pcm—冷裂紋敏感指數(shù)

[H]—熔敷金屬中的擴(kuò)散氫含量（用日本JIS法測定），（mL/100g）1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定適用：低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接熱影響區(qū)附近產(chǎn)生的層狀撕裂

根據(jù)層狀撕裂敏感性指數(shù)PL可以在圖1-5上查出插銷試驗Z向不產(chǎn)生層狀撕裂的臨界應(yīng)力值(σZ)cr。圖1-5

層狀撕裂敏感性指數(shù)PL與(σZ)cr的關(guān)系1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定6.焊接熱影響區(qū)最高硬度法焊接熱影響區(qū)的最高硬度可以相對地評價被焊鋼材的淬硬傾向和冷裂紋敏感性IIW推薦采用圖1-6

熱影響區(qū)最高硬度法試件的形狀δ＝20mm，L=200mm，B=150mm

若δ>20mm，用機(jī)械加工成20mm厚度，并保留一個軋制面；若板厚小于20mm，不需機(jī)械加工1）試件制備1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定

2）試驗條件①焊前清理試件表面，焊試件兩端要撐架空，下面留足夠空間②在室溫和預(yù)熱溫度下平焊，沿試件軋制表面的中心線焊l=(125±10)mm焊縫，焊條直徑為4mm，焊接電流(170±10)A，焊接速度為（0.25±0.02）cm/s③焊后試件在空氣中自然冷卻，不進(jìn)行任何焊后熱處理1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.1焊接性的間接判定

3）硬度測試

焊后自然冷卻12h后，垂直切割焊縫中部，在此斷面上截取硬度測試試樣。試樣檢測面經(jīng)金相磨制后，腐蝕出熔合線，做出硬度測定線。圖1-7

測定硬度的位置1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法一般用于焊接結(jié)構(gòu)的鋼材都應(yīng)提供其最高硬度值鋼種Pcm(%)CE(IIW)(%)最大硬度HV非調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)非調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)非調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)Q3450.2485-0.4150-390-Q3900.2413-0.3993-400-Q4200.3091-0.4943-410380(正火)14MnMoV0.2850-0.5117-420390(正火)18MnMoNb0.3356-0.5782--420(正火)14MnMoNbB-0.2658-0.4593-450表1-8常用低合金鋼的碳當(dāng)量及允許的最大硬度1.3.2焊接性的直接試驗方法1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法直接試驗方法大多針對鋼材在焊接過程中出現(xiàn)的裂紋而設(shè)計表1-9各種金屬材料可能產(chǎn)生的焊接裂紋類型注：▲—常發(fā)生—有時發(fā)生1.3.2焊接性的直接試驗方法1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.2焊接性的直接試驗方法1）斜Y形坡口對接裂紋試驗—“小鐵研”試驗（Y-slitTypeCrackingTest）

評定碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼熱影響區(qū)的冷裂紋敏感性試件的尺寸和形狀如1-8圖所示板厚為9～38mm采用機(jī)械方法加工試件坡口試板兩端各焊接60mm的拘束焊縫采用雙面焊試件中間待焊部位有2mm的間隙圖1-8

斜Y形坡口對接試件的形狀及尺寸①試件制備

1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.2焊接性的直接試驗方法

試驗焊縫選用焊條應(yīng)與母材相匹配，并嚴(yán)格烘干焊接參數(shù)：焊條直徑4mm，焊接電流（170±10）A，焊接電壓（24±2）V，焊接速度（150±10）mm/min試驗焊縫可在各種不同溫度下施焊，試驗焊縫只焊一道，不填滿坡口。焊后靜置和自然冷卻24h后截取試樣和進(jìn)行裂紋檢測②試驗條件

圖1-9

施焊時的試驗焊縫a)焊條電弧焊試驗焊縫b)焊絲自動送進(jìn)的試驗焊縫1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.2焊接性的直接試驗方法

用肉眼或手持5-10倍放大鏡來檢測焊縫和熱影響區(qū)的表面和斷面是否有裂紋計算試樣的表面裂紋率、根部裂紋率和斷面裂紋率：③

檢測與裂紋率計算：

（圖b根部、表面標(biāo)錯了）a表面裂紋b根部裂紋c斷面裂紋圖1-10

試樣裂紋長度計算1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則b）根部裂紋率Crc）斷面裂紋率Csa)表面裂紋率Cf

1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.2焊接性的直接試驗方法∑lf—表面裂紋長度之和（mm）

L—試驗焊縫長度（mm）試樣先經(jīng)著色檢驗，然后將其拉斷∑lr—根部裂紋長度之和（mm）

用機(jī)械加工方法在試驗焊縫上等分截取出4-6塊試樣，檢查5個橫斷面上的裂紋深度Hs∑Hs—5個斷面裂紋深度的總和（mm）∑H—5個斷面焊縫最小厚度的總和（mm）

低合金鋼“小鐵研”試驗裂紋率C＜20%時，用于一般焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)是安全的1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.2焊接性的直接試驗方法2）插銷試驗方法（ImplantTest）

測定碳鋼、低合金鋼焊接熱影響區(qū)冷裂紋敏感性的一種定量試驗方法

消耗材料少、試驗結(jié)果穩(wěn)定，應(yīng)用較廣泛

插銷試驗的基本原理是根據(jù)產(chǎn)生冷裂紋的三要素（即鋼的淬硬傾向、焊縫含氫量及接頭的應(yīng)力狀態(tài)），定量測出被焊鋼材產(chǎn)生焊接冷裂紋的“臨界應(yīng)力”作為冷裂紋敏感性的評定指標(biāo)1.2焊接性評定的內(nèi)容及評定原則1.1焊接性及影響因素1.3焊接性的評定及試驗方法1.3.2焊接性的直接試驗方法①試樣制備

將被焊鋼材加工成圓柱形的插銷試棒，沿軋制方向取樣并注明插銷在厚度方向的位置。插銷試棒的形狀如圖1-11所示，各部位尺寸見表1-11。試棒上端附近有環(huán)形或螺形缺口。將插銷試棒插入底板相應(yīng)的孔中，使帶缺口一端與底板表面平齊，如圖1-12所示。a)環(huán)形缺口插銷b)螺形缺口插銷圖1