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NC跟据程式X5下料,紫铜T=2.5

确保尺寸67.9（±

a5

NC跟据程式X6下料,紫铜T=2.5

确保尺寸77.3（±

a6

NC跟据程式X7下料,紫铜T=0.8

冲凸包

冲床，专用模具

确保零件表面平整无压痕

确保尺寸131.8（±

a7

NC跟据程式X8下料,黄铜T=0.8

确保尺寸23（±

和FEED_BUS点焊,注意料件保护

多种钢材焊接知识关键点

（一）

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1 

什么是焊接性？

试述碳钢焊接性。

焊接性是指材料在限定施工条件下焊接成按要求设计要求构件，并满足预定服役要求能力。

焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个原因影响。

碳钢是以铁元素为基础，铁碳合金，碳为合金元素，其碳质量分数不超出1%，另外，锰质量分数不超出1.2%，硅质量分数不超出0.5%，后二者皆不作为合金元素。

其它元素如Ni、Cr、Cu等均控制在残余量程度以内，更不作为合金元素。

杂质元素如S、P、O、N等，依据钢材品种和等级不一样，全部有严格限制。

所以，碳钢焊接性关键取决于含碳量，伴随含碳量增加，焊接性逐步变差，其中以低碳钢焊接性最好，见表1。

表1 

碳钢焊接性和含碳量关系

名 

称

碳质量分数（%）

经典硬度

经典用途

焊接性

低碳钢

≤0.15

60HRB

特殊板材和型材薄板、带材、焊丝

优

0.15～0.25

90HRB

结构用型材、板材、棒材

良

中碳钢

0.25～0.60

25HRC

机器部件和工具

中（需预热、后热，推荐使用低氢焊接方法）

高碳钢

≥0.60

40HRC

弹簧，模具，钢轨

劣（需预热、后热，必需使用低氢焊接方法）

2 

什么是碳当量？

碳钢碳当量怎样计算？

把钢中合金元素（包含碳）含量按其作用换自成碳相当含量，称为该种钢材碳当量，可作为评定钢材焊接性一个参考指标。

碳钢中元素除C外，关键是Mn和Si，它们含量增加，焊接性变差，但其作用不及碳强烈。

国际焊接学会推荐碳当量公式为

Mn 

Cu+Ni 

Cr+Mo+V

CE（IIW）=C+── 

+　────　+　──────（质量分数）（%）

6 

15 

5

伴随碳当量值增加，钢材焊接性会变差。

当CE值大于0.4%～0.6%时，冷裂纹敏感性将增大，焊接时需要采取预热、后热及用低氢型焊接材料施焊等一系列工艺方法。

3 

利用碳当量值评价钢材焊接性有何不足？

碳当量值只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评价其焊接性，这是因为：

1）假如两种钢材碳当量值相等，不过含碳量不等，含碳量较高钢材在施焊过程中轻易产生淬硬组织，其裂纹倾向显然比含碳量较低钢材来得大，焊接性较差。

所以，当钢材碳当量值相等时，不能看成焊接性就完全相同。

2）碳当量计算值只表示了化学成份对焊接性影响，没有考虑到冷却速度不一样，能够得到不一样组织，冷却速度快时，轻易产生淬硬组织，焊接性就会变差。

3）影响焊缝金属组织从而影响焊接性原因，除了化学成份和冷却速度外，还有焊接循环中最高加热温度和在高温停留时间等参数，在碳当量值计算公式中均没有表示出来。

所以，碳当量值计算公式只能在一定钢种范围内，概括地、相对地评价钢材焊接性，不能作为正确评定指标。

4 

试述低碳钢焊接性。

因为低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。

低碳钢焊后接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，通常不需预热、控制层间温度和后热，焊后也无须采取热处理改善组织，整个焊接过程无须采取特殊工艺方法，焊接性优良。

但在少数情况下，焊接时也会出现困难：

1）采取旧冶炼方法生产转炉钢含氮量高，杂质含量多，从而冷脆性大，时效敏感性增加，焊接接头质量降低，焊接性变差。

2）沸腾钢脱氧不完全，含氧量较高，P等杂质分布不均，局部地域含量会超标，时效敏感性及冷脆敏感性大，热裂纹倾向也增大。

3）采取质量不符合要求焊条，使焊缝金属中碳、硫含量过高，会造成产生裂纹。

如某厂采取酸性焊条焊接Q235－A钢时，因焊条药皮中锰铁含碳量过高，会引发焊缝产生热裂纹。

4）一些焊接方法会降低低碳钢焊接接头质量。

如电渣焊，因为线能量大，会使焊接热影响区粗晶区晶粒长得十分粗大，引发冲击韧度严重下降，焊后必需进行细化晶粒正火处理，以提升冲击韧度。

总而言之，低碳钢是属于焊接性最好、最轻易焊接钢种，全部焊接方法全部能适适用于低碳钢焊接。

5 

低碳钢焊接时，怎样正确地选择焊接材料？

⑴手弧焊焊条选择 

常见低碳钢Q235抗拉强度平均值为417.5MPa，依据等强度标准，和之匹配焊条应为E43系列。

多个不一样钢号低碳钢手弧焊时焊条选择，见表2。

表2 

低碳钢手弧焊时焊条选择

钢 

号

通常结构选择

焊条型号

动载荷、复杂、厚板结构，锅炉受压容器，低温焊接

选择焊条型号

施 

焊 

条 

件

Q235

E4313，E4303，E4301，E4320，E4311

E4316，E4315

（E5016，E5015）

通常不预热

Q255

Q275

E5016，E5015

厚板结构预热150℃以上

08、10、15、20

E4303，E4301，E4320，E4311

25

20g，22g

E4303，E4301

厚板结构预热100～150℃

20R

注：

表中括弧内焊条型号表示能够代用。

⑵埋弧焊焊丝和焊剂匹配选择 

低碳钢埋弧焊时焊丝和焊剂匹配选择，见表3。

表3 

低碳钢埋弧焊焊丝和焊剂匹配选择

焊 

丝

剂

Q234

H08A

HJ430

HJ431

H08MnA

15、20

H08A，H08MnA

HJ330

H08MnA，H10Mn2

H08MnA，H08MnSi，h10Mn2

⑶CO2焊丝选择 

实芯焊丝选择牌号为H08Mn2Si和H08Mn2SiA两种，焊后熔敷金属强度偏高。

药芯焊丝选择牌号为YJ502-1、YJ506-2、YJ506-3、YJ506-4。

⑷电渣焊焊丝和焊剂匹配选择 

电渣焊熔池温度比埋弧焊低，所以焊剂中硅、锰还原作用弱，应选择含锰、含硅量较高焊丝。

常选择H10Mn2、H10MnSi焊丝配合焊剂HJ360或H10MnSi焊丝配合焊剂HJ431。

低碳钢在低温下怎样施焊？

严冬条件下焊接低碳钢结构时，因为焊接接头冷却速度快，使裂纹倾向增大，尤其是厚大结构第一道焊缝轻易开裂，为此必需采取以下工艺方法：

1）焊前预热，焊接过程中严格保持层间温度不应低于预热温度。

2）采取低氢或超低氢焊接材料。

3）定位焊时加大焊接电流，减慢焊接速度，合适增加定位焊缝截面积和长度，必需时进行预热。

4）整条焊缝应尽可能连续焊完，避免中止。

5）不应坡口面以外母材上进行引弧，熄弧时需填满弧坑。

6）尽可能不在低温条件下进行弯板、矫正和装配焊件。

多种金属结构低温焊接时预热温度见表4。

管道、压力容器低温焊接时预热温度见表5。

表4 

低碳钢金属结构低温焊接预热温度

焊件厚度（mm）

在多种气温下预热温度

＜30

31～50

51～70

不低于－30℃时不预热；

低于－30℃时预热100～150℃

不低于－10℃时不预热；

低于－10℃时预热100～150℃

不低于0℃时不预热；

低于0℃时预热100～150℃

表5 

低碳钢管道、压力容器低温焊接预热温度

＜16

17～30

31～40

41～50

不低于－20℃时不预热；

低于－20℃时预热100～150℃

7 

试述中碳钢焊接性。

中碳钢碳质量分数为0.25%～0.60%。

当碳质量分数靠近0.25%而含锰量不高时，焊接性良好。

伴随含碳量增加，焊接性逐步变差。

假如碳质量分数为0.45%左右而仍按焊接低碳钢常见工艺施焊时，在热影响区可能会产生硬脆马氏体组织，易于开裂，即形成冷裂纹。

焊接时，相当数量母材被熔化进入焊缝，使焊缝含碳量增高，促进在焊缝中产生热裂纹，尤其是当硫杂质控制不严时，更易出现。

这种裂纹在弧坑处更为敏感，分布在焊缝中热裂纹于是和焊缝鱼鳞状波纹线相垂直，见图1。

8 

中碳钢焊接时，怎样正确地选择焊条？

中碳钢焊接现在大全部采取手弧焊。

为提升焊接接头抗裂性，应选择低氢型焊条。

部分情况下，也可采取钛钙型和钛铁矿型酸性焊条，但此时应采取严格工艺方法，如焊前预热、降低熔合比（降低焊缝含碳量）等。

中碳钢手弧焊时焊条选择，见表6。

表6 

中碳钢手弧焊时焊条选择

焊件含碳量（%）

焊接件

焊件力学性能（≥）

σs

（MPa）

σb

δ

（%）

ф

αK

（J）

不要求等强度

要求等强度

35

ZG270～500

0.32～

0.40

0.31～0.40

通常

315

270

530

500

20

18

45

55

22

E5016，

E5015

ZG310～570

0.42～0.50

0.41～0.50

较差

355

310

600

570

16

15

40

21

39

ZG340～340

0.52～0.60

0.51～0.60

很差

380

340

645

640

13

10

—

特殊情况下，中碳钢焊接时可采取铬镍不锈钢焊条，如E0-19-10-16（A102）、E0-19-10-5（A107）、E1-23-13-16（A302）、E1-23-13-15（A307）、E2-26-21-16（A402）、E2-26-21-15（A407）等，因奥氏体焊缝金属塑性良好，能够减小焊接接头应力，即使焊件焊前不预热，也可避免热影响区产生冷裂纹。

9 

试述中碳钢焊接工艺关键点。

⑴预热 

预热有利于减低中碳钢热影响区最高硬度，预防产生冷裂纹，这是焊接中碳钢关键工艺方法，预热还能改善接头塑性，减小焊后残余应力。

通常，35和45钢预热温度为150～250℃含碳量再高或因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提升至250～400℃。

若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热加热范围为焊口两侧各150～200mm。

⑵焊条 

条件许可时优先选择碱性焊条。

⑶坡口形式 

将焊件尽可能开成U形坡口式进行焊接。

假如是铸件缺点，铲挖出坡口外形应圆滑，其目标是降低母材熔入焊缝金属中百分比，以降低焊缝中含碳量，预防裂纹产生。

⑷焊接工艺参数 

因为母材熔化到第一层焊缝金属中百分比最高达30%左右，所以第一层焊缝焊接时，应尽可能采取小电流、慢焊接速度，以减小母材熔深。

⑸焊后热处理 

焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，尤其是对于大厚度焊件、高刚性结构件和严厉条件下（动载荷或冲击载荷）工作焊件更应如此。

消除应力回火温度为600～650℃。

若焊后不能进行消除应力热处理，应立即进行后热处理。

10 

试述高碳钢焊接工艺关键点。

⑴焊接性 

当高碳钢碳质量分数大于0.60%时，焊后硬化、裂纹敏感倾向更大，所以焊接性极差，不能用于制造焊接结构。

常见于制造需要更硬度或耐磨部件和零件，其焊接工作关键是焊补修复。

⑵焊条选择 

因为高碳钢抗拉强度大全部在675MPa以上，所以常见焊条型号为E7015、E6015，对构件结构要求不高时可选择E5016、E5015焊条。

另外，亦可采取铬镍奥氏体钢焊条进行焊接。

⑶焊接工艺

1）因为高碳钢零件为了取得高硬度和耐磨性，材料本身全部需经过热处理，所以焊前应优异行退火，才能进行焊接。

2）焊件焊前应进行预热，预热温度通常为250～350℃以上，焊接过程中必需保持层间温度不低于预热温度。

3）焊后焊件必需保温缓冷，并立即送入炉中在650℃进行消除应力热处理。

11 

低合金高强钢碳当量怎样计算？

低合金高强钢碳当量计算公式现在以国际焊接学会（IIW）所推荐CE和日本JIS标准所要求Ceq应用最为广泛，其计算公式为

Mn 

Cr+Mo+v 

Cu+Ni

CE（IIW）=C+──　+　─────+───（质量分数）（%）

15

Si 

Ni 

Cr 

Mo 

V

Ceq（JIS）=C+───+───+───+───+───+───（质量分数）（%）

6 

24 

40 

5 

4 

14

式中，化学元素全部表示该元素在钢中质量分数，计算时，元素含量均取其成份范围上限。

CE关键适适用于文艺报非调质量低合金高强钢（σb=500～900MPa）焊接性估算；

Ceq关键适适用于低碳钢调质钢和低合金高强钢（σb=500～1000MPa），但均适适用于含碳量偏高钢种（C质量分数≥0.18%），这类钢化学成份范围以下

C质量分数为≤0.2%、Si≤0.55%、Mn≤1.5%、Cu≤0.5%、Ni≤2.5%、Cr≤1.25%、Mo≤0.7%、V≤0.1%和B≤0.006%。

12 

试述低合金高强钢焊接性。

强度等级较低低合金高强钢，如300～400MPa级，因为钢中合金元素含量较少，其焊接性良好，靠近于低碳钢。

伴随钢中合金元素增加，强度等级提升，钢焊接性也逐步变差，出现关键问题是：

⑴热影响区淬硬倾向 

含碳时较少、强度等级较低钢种，如09Mn2、09Mn2Si、09MnV钢等，淬硬倾向很小。

伴随强度等级提升，淬硬倾向也开始加大，如16Mn、15MnV钢焊接时，快速度冷却会造成在热影响区出现马氏体组织。

⑵冷裂纹 

低合金高强钢焊接时，热影响区冷裂纹倾向加大，而且这种冷裂纹往往含有延迟性质，危害性很大。

比如，材料为18MnMoNb钢壁厚115mm一大型容器，因为预热温度不够，焊后在热影响区形成大量冷裂纹。

低合金高强钢定位焊缝很轻易开裂，其原因是因为焊缝尺寸小、长度短、冷却速度快，这种开裂属于冷裂纹性质。

⑶热裂纹 

通常情况下，强度等级为294～392MPa热轧、正火钢，热裂倾向较小，但在厚壁压力容器高稀释率焊道（如根部焊道或靠近坡口边缘多层埋弧焊焊道）中也会出现热裂纹。

电渣焊时，若母材含碳量偏高并含镍时，电渣焊缝中可能会出现呈八字形分布热裂纹。

强度等级为800～1176MPa中碳调质钢（如30CrMnSiA钢），焊接时热裂敏感性较大。

⑷粗晶区脆化 

热影响区中被加热至1100℃以上粗晶区，当焊接线能量过大时，粗晶区晶粒将快速长大或出现魏氏组织而使韧性下降，出现脆化段。

13 

试述低合金高强钢焊接时关键工艺方法。

预热是预防裂纹有效方法，而且还有利于改善接头性能。

但预热会恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，过高预热温度还会降低接头韧性。

所以，焊前是否需要预热和预热温度确实定应依据钢材成份（碳当量）、板厚、结构形状、刚度大小和环境温度等决定。

⑵焊接线能量选择 

含碳低热轧钢（09Mn2、09MnNb钢等）和含碳量偏下限16Mn钢焊接时，因为这些钢冷裂淬硬、脆化等倾向小，所以对焊接线能量没有严格限制。

焊接含碳量偏高16Mn钢时，为降低淬硬倾向，焊接线能量应偏大一点。

对于含V、Nb、Ti钢种，为降低热影响区粗晶脆化所造成不利影响，应选择较小焊接线能量。

如15MnVN钢焊接线能量应控制在40～45kJ/cm以下。

对于碳及合金元素含量较高而屈服点为490MPa正火钢（如18MnMoNb钢等），因淬硬倾向大，应选择较大焊接线能量，但当采取焊前预热时，为了避免过热倾向，能够合适地降低线能量。

⑶后热及焊后热处理 

后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后，将焊件立即加热至150～250℃范围内，并保温一段时间，使接头中氢扩散逸出，预防延迟裂纹产生。

对于厚壁容器、高刚性焊接结构和部分在低温、耐蚀条件下工作构件，焊后应立即进行消除应力高温回火，其目标是消除焊接残余应力，改善组织。

焊后立即进行高温回火焊件，无需再进行后热处理。

14 

低合金高强钢焊接时，怎样正确地选择焊接材料？

总标准是依据等强度要求，即熔敷金属强度等级应和母材在同一档次来选择焊接材料，具体选择，见表7。

表7 

低合金高强钢焊接材料选择

强度等级

手弧焊

埋 

弧 

焊

电 

渣 

CO2焊焊丝

焊条

焊剂

焊丝

09Mn2

09Mn2Si

09MnV

294

E43

SJ301

H10MnSi

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

16Mn

16MnCu

14MnNb

343

E50

SJ501

薄板：

H08MnA

HJ360

H08MnMoA

YJ502-1

YJ502-3

YJ506-4

中板开坡口对接

开I形坡口对接

H10Mn2

HJ350

厚板深坡口

15MnV

15MnVCu

16MnNb

392

E55

H10MnMo

H08Mn2MoVA

HJ250

SJ101

15MnVN

15MnVNCu

15MnVTiRe

441

E60

SJ431

H08Mn2MoA

18MnMoNb

14MnMoV

14MnMoVCu

490

E70

H08Mn2NiMo

H10Mn2MoA

H10Mn2MoVA

H10Mn2NiMoA

H08Mn2SiMoA

15 

试述16Mn钢焊接工艺。

16Mn钢属于碳锰钢，碳当量为0.345%～0.491%，屈服点等于343MPa（强度等级属于343MPa级）。

16Mn钢合金含量较少，焊接