常用金属焊接工艺 Microsoft Word 文档.docx

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常用金属焊接工艺MicrosoftWord文档

常用金属材料的焊接

试述中碳钢的焊接工艺要点。

⑴预热预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要工艺措施，预热还能改善接头塑性，减小焊后残余应力。

通常，35和45钢的预热温度为150～250℃含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提高至250～400℃。

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

⑵焊条条件许可时优先选用碱性焊条。

⑶坡口形式将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。

如果是铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。

⑷焊接工艺参数由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，所以第一层焊缝焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深。

⑸焊后热处理焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，特别是对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下（动载荷或冲击载荷）工作的焊件更应如此。

消除应力的回火温度为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。

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常用金属材料的焊接

试述高碳钢的焊接工艺要点。

⑴焊接性当高碳钢的碳的质量分数大于0.60%时，焊后的硬化、裂纹敏感倾向更大，因此焊接性极差，不能用于制造焊接结构。

常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接工作主要是焊补修复。

⑵焊条选用由于高碳钢的抗拉强度大都在675MPa以上，所以常用的焊条型号为E7015、E6015，对构件结构要求不高时可选用E5016、E5015焊条。

此外，亦可采用铬镍奥氏体钢焊条进行焊接。

⑶焊接工艺1）由于高碳钢零件为了获得高硬度和耐磨性，材料本身都需经过热处理，所以焊前应先进行退火，才能进行焊接。

2）焊件焊前应进行预热，预热温度一般为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。

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常用金属材料的焊接

试述低合金高强钢焊接时的主要工艺措施。

⑴预热预热是防止裂纹的有效措施，并且还有助于改善接头性能。

但预热会恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，过高的预热温度还会降低接头韧性。

因此，焊前是否需要预热以及预热温度的确定应根据钢材的成分（碳当量）、板厚、结构形状、刚度大小以及环境温度等决定。

⑵焊接线能量的选择含碳低的热轧钢（09Mn2、09MnNb钢等）以及含碳量偏下限的16Mn钢焊接时，因为这些钢的冷裂淬硬、脆化等倾向小，所以对焊接线能量没有严格的限制。

焊接含碳量偏高的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的钢种，为降低热影响区粗晶脆化所造成的不利影响，应选择较小的焊接线能量。

如15MnVN钢的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的正火钢（如18MnMoNb钢等），因淬硬倾向大，应选择较大的焊接线能量，但当采用焊前预热时，为了避免过热倾向，可以适当地减少线能量。

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，使接头中的氢扩散逸出，防止延迟裂纹产生。

对于厚壁容器、高刚性的焊接结构以及一些在低温、耐蚀条件下工作的构件，焊后应及时进行消除应力的高温回火，其目的是消除焊接残余应力，改善组织。

焊后立即进行高温回火的焊件，无需再进行后热处理。

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常用金属材料的焊接

试述16Mn钢的焊接工艺。

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

16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。

但由于16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。

不同板厚及不同环境温度下16Mn钢的预热温度，见表8。

16Mn钢手弧焊时应选用E50型焊条，如碱性焊条E5015、E5016，对于不重要的结构，也可选用酸性焊条E5003、E5001。

对厚度小、坡口窄的焊件，可选用E4315、E4316焊条。

表8焊接16Mn钢的预热温度焊件厚度（mm）不同气温下的预热温度计（℃）16以上不低于－10℃不预热，－10℃以下预热100～150℃16～24不低于－5℃不预热，－5℃以下预热100～150℃25～40不低于0℃不预热，0℃以下预热100～150℃40以上均预热100～150℃16Mn钢埋弧焊时H08MnA焊丝配合焊剂HJ431（开I形坡口对接）或H10Mn2焊丝配合焊剂HJ431（中板开坡口对接），当需焊接厚板深坡口焊缝时，应选用H08MnMoA焊丝配合焊剂HJ431。

16Mn钢是目前我国应用最广的低合金钢，用于制造焊接结构的16Mn钢均为16MnR和16Mng钢。

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常用金属材料的焊接

试述18MnMoNb钢的焊接工艺。

18MnMoNb钢的屈服点等于490MPa（属于490MPa级钢），由于碳及合金钢元素的含量都较高，所以淬火硬倾向及冷裂倾向均比16Mn钢大。

焊接工艺要点：

1）除电渣焊外，焊前对焊件应采取预热措施，预热温度控制在150～180℃。

对于刚度较大的接头，预热温度应提高至180～230℃。

焊后或中断焊接时，应立即进行250～350℃的后热处理。

2）焊接材料的选用，见表7。

3）为保证接头性能和质量，应适当控制焊接线能量，如手弧焊时，焊接线能量应控制在24kJ/cm以下；埋弧焊时，焊接线能量应控制在35kJ/cm以下。

但焊接线能量不能过小，否则焊接接头易出现淬硬组织和降低韧性。

同时，层间温度应控制在预热温度和300℃之间。

4）焊后应进行热处理。

电渣焊接头热处理的方式是900～980℃正火加630～670℃回火。

手弧焊及埋弧焊接头进行消除焊接残余应力的高温回火处理，回火温度比一般钢材回火温度低30℃左右。

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常用金属材料的焊接

试述低温用钢的焊接工艺。

工作温度等于或低于－20℃的低碳素结构钢和低合金钢称为低温用钢，其牌号及成分，见表9。

对低温用钢的主要要求是应保证在使用温度下具有足够的塑性及抵抗脆性破坏的能力。

表9低温容器用钢的牌号及成分钢号化学成分（质量分数）（%）CMnSiVTi16MnDR≤0.201.20～1.600.20～0.600.04～0.100.03～0.0809MnTiCuREDR≤0.121.40～1.70≤0.4009Mn2VDR≤0.121.40～1.700.20～0.0506MnNbDR≤0.071.20～1.600.17～0.37钢号化学成分（质量分数）（%）CuNbRESP≤16MnDR0.20～0.400.02～0.050.15（加入量）0.0350.03509MnTiCuREDR0.0350.03509Mn2VDR0.0350.03506MnNbDR0.030.03"低温用钢由于含碳量低,淬硬倾向和冷裂倾向小，所以焊接性良好。

焊接时，为避免焊缝金属及热影响区形成粗晶组织而降低低温韧性，要求采用小的焊接线能量，焊接电流不宜过大，宜用快速多道焊以减轻焊道过热，并通过多层焊的重热作用细化晶粒，多道焊时要控制层间温度不得过高，如焊接06MnNbDR低温用钢时，层间温度不得大于300℃。

"焊接低温用钢的焊条，见表10。

表10焊接低温用钢焊条焊条牌号焊条型号主要用途J506GE5016G焊接－40℃工作的16MnDR钢J507GRE5015GW707TW70-7Cu焊接－70℃工作的09Mn2V及09MnTiCuRe钢W707NiE5515C1焊接－70℃工作的低温钢及2.5%Ni钢W907NiE5515C2焊接－90℃工作的3.5%Ni钢W107NiTW10-7Cu焊接－100℃工作的06MnNb、06AINbCuN及3.5%Ni钢低温用钢焊后可进行消除应力热处理，以降低焊接结构的脆断倾向。

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常用金属材料的焊接

试述珠光体耐热钢的焊接工艺。

高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢称为耐热钢，以Cr、Mo为主要合金元素的低合金耐热钢，基体组织是珠光体（或珠光体+铁素体）称为珠光体耐热钢，常用钢号有15CrMo、12CrMoV、12Cr2MoWVTiB、14MnMov、18MnMoNb、13MnNiMoNb。

由于珠光体耐热钢中含有一定量的Cr、Mo和其它一些合金元素，所以热影响区会产生硬脆的马氏体组织，低温焊接或焊接刚性较大的结构时，易形成冷裂纹。

因此在焊接时应采取以下几项工艺措施：

⑴预热预热是焊接珠光体耐热钢的重要工艺措施。

为了确保焊接质量，不论在定位焊或正式施焊过程中，焊件都应预热并保持为80～150℃用氩弧焊打底和CO2气体保护焊时，可以降低预热温度或不预热。

⑵焊后缓冷焊后应立即用石棉布覆盖焊缝及热影响区，使其缓慢冷却。

⑶焊后热处理焊后应立即进行高温回火，防止产生延迟裂纹、消除应力和改善组织。

焊后热处理温度应避免在350～500℃温度区间内进行，因珠光体耐热钢在该温度区间内有强烈的加火脆性现象。

几种常用珠光体耐热钢的焊后热处理温度见表11。

表11珠光体耐热钢焊后热处理温度钢号需热处理厚度（mm）焊后高温回火温度（℃）15CrMo＞10680～70012Cr1MoV＞6720～76020CrMo任何厚度720～76012Cr2MoWVB任何厚度760～78012Cr3MoVSiTiB任何厚度740～780

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常用金属材料的焊接

试述低碳调质钢的焊接工艺。

常用的各种熔焊方法，都可以适用于焊接低碳调质钢。

其焊接工艺如下：

⑴焊前预热当板厚较小或接头拘束度也较小时，焊前可不进行预热，如15MnMoVN、14MnMoNbB钢。

当板厚小于13mm时，通常采用不预热施焊。

随着板厚的增加，为了防止产生冷裂纹，必须进行预热，但是必须严格控制预热温度，因为过高的预热温度会使热影响区的冷却速度过于缓慢，使热影响区强度下降，韧性变坏。

几种低碳调质钢的最低预热温度，见表14。

允许的最高预热温度与表中最低值相比，不得大于65℃。

若有可能，可采用低温预热加后热或不预热，只采用后热的方法来防止低碳调质钢产生冷裂纹，可以减轻或消除过高的预热温度对热影响区韧性的损害。

表14低碳调质钢的最低预热温度（℃）焊件厚度（mm）15MnMoVN14MnMoNbB＜13不预热不预热13～1650～100100～15016～19100～150150～20019～22100～150150～20022～25150～200200～25025～35150～200200～250⑵焊接材料为防止产生冷裂纹，因此必须严格控制焊接材料中的含氢量，要求所使用的焊条必须是低氢型或超低氢型的，焊前应严格按规定进行烘干、贮存。

用于CO2气体保护焊的CO2气体应符合GB6052—85中规定的Ⅰ级气体或Ⅱ级1类气体的要求。

焊接低碳调质钢推荐用的焊接材料，见表15。

表15焊接低碳调质钢推荐用的焊接材料钢号手弧焊熔化极气体保护焊焊条焊丝保护气体（体积分数）（%）HQ70AE7015H08Mn2Ni2MoCO2HQ70B或Ar+CO22015MnMoVN或15MnMoVNREAr+O21～215MnMoVNRE（QJ-70）E7515H08Mn2Ni2MoAr+CO22014MnMoNbBE8515Ar+O21～2⑶焊接技术