常见金属材料的焊接性.docx

常见金属材料的焊接性.docx

《常见金属材料的焊接性.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常见金属材料的焊接性.docx（46页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

常见金属材料的焊接性

第六章常见金属材料的焊接

6.1焊接性概念

6.1.1金属焊接性

概念：

金属焊接性就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。

含义：

一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。

评价标准：

（1）焊缝以及HAZ产生裂纹的敏感性如何。

（2）焊缝HAZ产生气孔的敏感性如何。

（3）焊接热循环对HAZ组织结构的影响，比如HAZ容易不容易出现晶粒长大现象以及出现马氏体等脆硬组织等。

（4）焊接接头满足规定性能的可能性，比如强度、韧性、低温性能、抗腐蚀性等。

金属焊接性的具体内容包括工艺焊接性和使用焊接性，上面四点中，前三点属于工艺焊接性，最后一点属于使用焊接性。

6.1.2工艺焊接性

工艺焊接性是指某种金属在一定焊接条件下，能否获得优质致密、无缺陷焊接接头的能力。

分析和研究金属的工艺焊接性时，必然要涉及到焊接过程。

对于熔化焊来讲，焊接过程一般都要经历传热和冶金反应。

因此，把工艺焊接性又分成“热焊接性”和“冶金焊接性”。

热焊接性是指在焊接过程条件下，对HAZ组织性能及产生缺陷的影响程度。

它是评定被焊金属对热的敏感性（晶粒长大和组织性能变化等），主要与被焊材质及焊接工艺条件有关。

冶金焊接性是指冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度。

它包括合金元素的氧化、还原、氮化、蒸发以及氢、氧、氮的溶解，对气孔、夹杂、裂纹等缺陷的敏感性，它们是影响焊缝金属化学成分和性能的主要方面。

影响工艺焊接性的因素

（1）材料因素

（2）设计因素

（3）工艺因素

（4）使用因素

6.1.3使用焊接性

使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足技术条件所规定的各种使用性能的程度。

6.1.4如何分析金属的焊接性

6.1.4.1从金属的特性分析焊接性

（1）化学成分

①碳当量法

②焊接冷裂纹敏感系数

（2）利用物理性能分析

（3）利用化学性能分析

（4）利用合金相图分析

（5）利用CCT图或SHCCT图分析

6.1.4.2从焊接工艺条件分析焊接性

（1）热源特点

（2）保护方法

（3）热循环的控制

（4）其它工艺因素

6.2金属的焊接性试验

6.2.1焊接性试验的目的及内容

金属焊接性试验的目的

1）评定金属材料的焊接性；

2）研制和开发新型的焊接材料；

3）拟定产品的焊接工艺（试件尺寸应符合产品特点，焊接工艺参数是调整的对象。

具体来讲，焊接性试验的内容可以归纳为以下四个方面：

1）焊缝和HAZ抗热裂的能力

2）焊缝和HAZ抗冷裂的能力

3）焊接接头抗脆性转变的能力

4）接头的使用性能

6.2.2焊接性试验方法的分类

（1）模拟类方法

特点：

①节约材料和工时，试验周期短；

②可以将接头内某一区域局部放大，从而使有些因素孤立出来，便于分析研究和寻求改善焊接性的途径。

③和实际焊接相比有一些差别，因为很多条件是被简化了的。

最常用的有热一应力模拟试验、插销试验等。

（2）实焊类方法

在一定条件下进行焊接，通过实焊来评价焊接性。

有时是在生产条件下进行焊接，然后检查焊接接头是否发生缺陷，或进行力学性能或其它方面的试验。

也有时是使用一定形状尺寸的试样在规定条件下进行焊接，再作各种检查。

常用方法：

斜Y坡口对接裂纹试验、窗口拘束试验、刚性固定对接裂纹试验以及不锈钢晶间腐蚀试验。

（3）理论计算类方法

在大量生产和科学研究经验的基础上归纳总结出来的理论计算方法。

它们主要依据母材或焊缝金属的化学成分，加上某些其它条件（如接头拘束度、焊缝扩散氢含量），然后通过一定的经验公式计算，估计冷裂、热裂、再热裂纹的倾向大小。

由于是经验公式，这类方法的应用更是有条件限制的，且多半是间接，粗略估计焊接性问题。

6.2.3选择或制定焊接性试验方法的原则

（1）针对性：

尽量接近实际焊接条件。

（2）可靠性：

尽量避免人为因素影响。

（3）经济性。

6.3常用焊接性试验方法

金属的焊接性评定方法有两类：

一是通过焊接性试验直接确定接头HAZ以及焊缝产生裂纹的倾向；一是通过钢的成分间接评定它的焊接性。

具体现行焊接性试验方法很多，这里只介绍最常用的几种。

6.3.1斜Y坡口对接裂纹试验（小铁研试验）

这种方法广泛用于评定打底焊缝以及HAZ的冷裂倾向。

焊接规范为标准规范，焊条直径4mm，I=170A，U=24V，V焊=150mm/min。

一般采用三个平行试样。

熔敷焊缝试验以后，至少放置24小时，然后进行裂纹检验。

首先用放大镜或磁粉检查表面裂纹，然后沿焊缝长度方向将试验焊缝均匀截取6段，检查5个端面的裂纹情况，各类裂纹率的计算见图6-6及以下公式。

①

②

③

图6-4斜Y坡口对接裂纹试验试样

由于斜Y坡口对接裂纹试验接头拘束度很大，根部尖角又有应力集中，所以试验条件苛刻，一般认为在这种试验中裂纹率不超过20%，那么在实际焊接结构中就不会发生裂纹。

当然，试验中如果保持规范不变而采用不同预热温度进行试验，也可以测得能够防止冷裂纹的临界预热温度。

与斜Y坡口对接裂纹试验非常相似的是直Y坡口对接裂纹试验（图6-7），两者的不同处只是坡口形式一个是斜Y，一个是直Y。

直Y坡口时，裂纹容易在焊缝根部尖角处起裂，所以适合考核焊缝金属对根部裂纹的敏感性。

图6-7直Y坡口对接裂纹试验试样

铁研试验的优点是不需要专用设备，在施工现场可以应用。

缺点是要进行大量的解剖检查。

6.3.2插销试验

插销试验主要用来考核材料的氢致延迟裂纹敏感性，也可以用来考核再热裂纹和层状撕裂等的敏感性。

试验时，在基体板上熔敷焊道，焊道通过插销中心，并将插销端部和基体板同时熔化形成焊缝，这样试棒紧靠焊缝的区域就成为了HAZ，如果缺口到试棒端面的距离a合适，那么缺口尖端会正好落在熔合线附近的粗晶区。

那么，焊后当缺口温度冷却到150℃时加载，直到试棒断裂。

由于粗晶区有缺口，存在应力集中，所以试棒断裂一般都是断在缺口处。

缺口温度降到150℃时加载，直到试棒断裂，需要一定的时间。

在较大的外加载荷P1下测得一个断裂时间t1，然后减小外载，P2又对应一个断裂时间t2，然后再减小外载，这样一直持续下去，直到试棒能够保持16小时也不断裂（有预热的话，要至少24小时），这时所加的载荷就是临界载荷，对应的应力就是临界应力。

材料的临界应力小冷裂倾向大。

因为开裂条件是：

σ<σcr，所以σcr越大越好。

插销试验的优点是：

①节省材料（试棒小）②热循环接近实际焊接热循环，而且通过调整基体板板厚就可以调整焊接热循环③方便、灵活、实用。

比如，用被测材料做试棒可以评价材料的脆应倾向，用全熔敷金属做试棒可以测定焊缝金属的冷裂敏感性，对轧制钢材可以取与轧制方向呈各个方向的插销试棒，研究轧制方向对开裂敏感性的影响，从而评价材料对层状撕裂的敏感性，等等。

插销试验的缺点是：

需要专用设备，不适合现场用。

图6-8插销试验

1—试板；2—支点；3—加压；4—油缸；5—插销试样；6—加载夹头

7—加载棒；8—应变篇；9—载荷；10—支柱；11—导线

图6-9插销试样形状、尺寸实例

6.3.3刚性固定对接裂纹试验

主要用来测定焊缝的热裂敏感性，也可以测定HAZ的冷裂敏感性，试样形状和尺寸见图6-10。

图6-10刚性固定对接裂纹试验

这种方法对焊缝的拘束过于严重，所以即使在在这个试验中焊缝出现裂纹，实际生产中也不一定出现，也就是这个试验得出的结论比较保守。

其它的还有FISCO试验和窗口拘束对接裂纹试验。

图6-11FISCO试验图6-12窗口拘束试验

6.3.4HAZ最高硬度试验

可以间接判断母材的脆硬倾向和冷裂敏感性。

图6-13HAZ最高硬度试验

6.3.5碳当量方法

（1）国际焊接协会推荐：

Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15（%）

适用范围：

中、高强度的非调质低合金高强钢（强度为500～900MPa）

判据：

当Ceq≤0.45%，且板厚小于25mm时，可不预热；

当Ceq＜0.41%且C<0.207％时，板厚小于37mm可不预热。

根据经验：

Ceq<0.4----焊接性良好；

Ceq=0.4-0.6----焊接性中等；

Ceq>0.6----焊接性较差。

（2）由美国焊接学会（AWS）推荐的公式

Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+（Cu/13+P/2）（%）

适用范围：

C<0.6%；Mn<1.6%；Ni<3.3%；Cr<1.0%；Mo<0.6%；Cu＝0.5～1%，P=0.05～0.15%，当Cu<0.5％或P<0.05%时，则可以不计入。

6.3.6冷裂敏感指数

碳当量只是反映了钢材的脆硬倾向，而实际接头会不会出现冷裂纹，扩散氢、拘束度以及热循环条件等都有很大影响，所以日本的伊藤庆典提出了冷裂敏感指数的计算公式：

其中，H是扩散氢含量（ml/100g），h是板厚（mm），Pw是考虑到拘束度的焊接裂纹敏感指数（％），Pc为焊接裂纹敏感指数（％），RF为焊缝拉伸拘束度［N/（mm2），Pcm为合金元素的冷裂敏感系数（％）。

按它可以求出需要的预热温度T0＝1440Pc-392（℃）

该公式适用的钢材有一定的化学成分范围，对焊缝的扩散氢含量、板厚以及焊接线能量也有规定，T0又是根据铁研试验确定的，所以，这种方法的应用范围很小。

适用范围：

C：

0.07～0.22%；Si：

0～0.60%；Mn：

0.4～1.4%；Cu：

0～0.50%；Ni：

0～1.20%；Cr：

0～1.20%；Mo：

0～0.07%；V：

0～0.12%；B：

0～0.005％。

此外扩散氢1.0～5.0ml/100g；板厚19~50mm；焊接线能量17～30kJ/cm。

6.4利用焊接性试验拟定焊接工艺的基本思路

6.4.1焊接工艺

焊接工艺是制造焊件所有关的加工方法和实施要求。

包括：

（1）焊前准备

（2）选择焊接方法

（3）选择焊接材料

（4）选择焊接参数：

例如：

焊接电流、电弧电压、焊接速度等。

（5）制定工艺措施：

例如：

预热、焊后缓冷、焊后热处理、焊后去氢处理等。

（6）制定操作要求

6.4.2拟定焊接工艺的基本思路

（1）选择焊接方法

依据：

a被焊材料的种类；

b焊接产品的结构特点；

c生产效率和生产成本。

（2）选择焊接材料

依据：

a被焊材料的化学成分或力学性能；

b产品的工作条件和使用性能要求；

c焊件刚性的大小、几何形状的复杂程度；

d焊接施工条件；

f劳动生产率和经济合理性。

（3）选择焊接参数

①利用间接的焊接性试验方法分析材料的焊接性和初步拟定焊接参数。

②利用直接的焊接性试验方法对初步拟定的焊接参数进行检验和调整。

a利用工艺焊接性试验（焊接冷裂纹敏感性试验）确定热输入E的下限

E=36IU/V

b利用使用焊接性试验（焊接接头冲击试验）确定热输入E的上限。

（4）确定工艺措施

当按上述方法确定的热输入下限高于上限时，应考虑采用预热、缓冷、后热、焊后热处理等工艺措施。

6.4碳钢的焊接

碳钢又称为碳素钢，是钢材中产量最多、应用最广的材料。

6.4.1低碳钢的焊接

（1）焊接性分析

①低碳钢因含碳及其他合金元素少，塑性、韧性好，一般无淬硬倾向，不易产生焊接裂纹等缺陷，焊接性能优良。

②焊接低碳钢，一般不需要采取预热和焊后热处理等特殊工艺措施。

③手工电弧焊焊接低碳钢时可适合全位置焊接，且焊接工艺和操作技术比较简单，容易掌握。

④不需要选用特殊和复杂的设备，对焊接电源无特殊要求，一般交流、直流弧焊机都可焊接。

（2）焊接材料

熔化焊时用的焊接材料可以根据等强度的原则选用，也就是使焊缝的强度等于或接近于母材的强度。

（3）焊接工艺要点

如果母材和焊接材料合格，这种钢焊接时一般不需要预热、保持层间温度和后热处理，也能获得优良的焊接接头。

只有在下列情况下才能采取相应的措施：

1在低温环境下焊接厚件时，应预热焊件，防止产生冷裂纹；

2厚度超过50mm的焊件，应进行焊后热处理以消除应力；

3电渣焊焊件焊后应正火以细化HAZ晶粒。

6.4.2中碳钢的焊接

中碳钢主要是在铸、锻毛坯的组合件以及补焊工作中应用。

（1）焊接性

l热影响区易产生低塑性的淬硬组织，含碳量越高，板厚越大，焊件刚性越大，焊条选用不当时，容易产生冷裂纹。

2焊缝金属易产生热裂纹。

3焊缝区易产生气孔。

4焊前经调质处理的中碳钢，焊后在热影响区会出现回火软化区，从而影响到焊接接头的使用性能。

（2）焊接材料

中碳钢主要采用手弧焊和气焊。

手弧焊时最好采用低氢焊条，因为低氢焊条扩散氢含量少、具有一定的脱硫能力，熔敷金属塑韧性良好，抗冷裂、热裂的能力都高。

如果允许焊缝与母材不等强，可以采用强度级别低的焊条。

当焊件不允许预热时，可以采用奥氏体不锈钢焊条，因为它塑性好可以避免裂纹。

（3）焊接工艺要点

l焊接坡口尽量开成U形，以减少焊件熔入量。

2焊前预热，预热温度一般在150-250℃。

当含碳量高、板厚度大或结构刚性大时，预热温度可提高到250-400℃，局部预热的加热范围为焊缝两侧50～200mm左右。

3采用小电流多层焊，尤其焊接第一层焊缝时，更应采用小电流慢速焊，以减小焊件熔入焊缝金属的比例（减小熔合比），防止热裂纹。

4采用碱性焊条。

焊前焊条要烘干，烘干温度350-400℃，烘干2h。

5选用合理的装焊顺序，改善应力分布状态；采用锤击焊缝的方法，以减小焊接残余应力，细化晶粒。

6焊后缓冷。

焊件焊接后放在石棉灰中，或放在炉中缓慢冷却。

7焊后热处理。

对含碳母高、厚度大和刚性大的焊件，焊后作600～650℃的回火处理以消除应力。

6.4.3高碳钢的焊接

（1）焊接性分析

高碳钢的含碳量比中碳钢还高（>0.6％），所以更容易产生脆硬的马氏体组织，脆硬倾向和冷裂敏感性更大，因此焊接结构一般不采用这种钢，它们的焊接通常只用在焊补修理工作中。

（2）焊接材料

高碳钢焊接可以采用手弧焊和气焊。

高碳钢的抗拉强度大多都在675Mpa以上，要求强度高时，手弧焊一般用J707、J607焊条，要求不高时，可以用J506、J507，或者选用和以上强度级别相当的低合金钢焊条或填充金属。

所有焊接材料都应该是低氢型的，以提高焊缝塑韧性和抗裂性能。

（3）焊接工艺要点

①高碳钢要先进行退火才能进行焊接。

②采用结构钢焊条时，焊前应进行250-350℃以上的预热（如果用奥氏体不锈钢焊条可以不预热）。

③多层焊焊接过程中，还应保持与预热温度相同的层间温度，并在焊后缓冷。

④通常焊后要进行650℃高温回火消除应力。

6.5合金结构钢

在碳素钢基础上加入一定的合金元素来达到所需要求的钢种称为合金结构钢。

碳素钢中加入合金元素有两个目的：

一个是在保证钢具有一定塑性韧性的基础上提高钢的强度；另一个目的是使钢具有某些特殊性能，比如耐蚀性、耐低温、耐高温等等。

由于加入合金元素的目的不同，那么制造出来的合金钢就有不同的用途，根据合金钢的用途，合金钢分为两大类：

强度用钢、特殊用钢。

6.5.1强度用钢

强度用钢即高强钢，在焊接结构中它应用很广。

根据屈服强度级别和热处理状态，一般又分为三类：

热轧钢和正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢。

新发展：

微合金控扎钢、焊接无裂纹钢、抗层状撕裂钢、大线能量钢等。

6.5.2特殊用钢

（1）珠光体耐热钢

这类钢主要用在最高工作温度为500-600℃的高温设备上。

它是一种以铬、钼为基础的低、中合金钢，随着使用温度的提高，钢中还往往加有V、W、Nb、B等合金元素。

这种钢使用中可以根据需要进行各种热处理，焊后一般不用进行调质，主要进行高温回火处理。

（2）低温钢

近十几年来，由于液化石油（≤45℃）和液化天然气（-162℃）的开发和利用，需要大量的低温用钢来制造储存和运输这些能源的容器。

另外，在严寒地区的工程结构上也需要低温用钢。

低温用钢必须能够保证在相应的低温下具有足够的低温韧性，而对强度没有特殊要求。

低温钢大部分是一些含镍的低碳低合金钢，一般在正火或调质状态下使用。

（3）低合金耐蚀钢

在石化企业，很多场合存在腐蚀问题，比如海底输油管线内有原油介质腐蚀、外有海水腐蚀，输送天然气的管线内存在严重的硫化氢腐蚀等等，所以在要求设备具有一定耐蚀性的场合就采用低合金耐蚀钢。

低合金耐蚀钢的成本远低于高合金耐蚀钢，但耐蚀性要比碳钢好的多。

6.6热轧钢及正火钢的焊接

6.6.1热轧和正火钢的成分和性能

（1）热轧钢

强化机理：

固溶强化，

屈服强度：

294～392MPa级，

合金系：

C-Mn或Mn-Si系，

主合金化元素：

Mn、Mn-Si，

辅合金化元素：

V、Nb，达到细化晶粒和沉淀强化的作用

使用状态：

热轧状态

典型钢种：

16Mn，组织：

细晶铁素体+珠光体

一般成分范围：

C≤0.2%，Si≤0.55%，Mn≤1.5%，在这个范围内，强度韧性都很好，焊接性也好，但如果C>0.3%，Si>0.6%,Mn>1.6%，焊接性就要大大变差。

（2）正火钢

它的强化途径是：

固溶强化+弥散相强化，它是在热轧钢的基础上加上V、Ti、Nb通过形成弥散相来进一步提高强度，所以它的屈服强度要比热轧钢的高。

它的特点是便宜，综合机械性能好。

强化机理：

固溶强化＋沉淀强化或细晶强化，

屈服强度：

为343～490MPa，

合金系：

C-Mn或Mn-Si（V、Nb、Ti、Mo）系，

主合金化元素：

Mn、Mn-Si，

辅合金化元素：

V、Nb、Ti、Mo（碳化物、氮化物元素），

热处理状态：

正火，使合金元素以细小的化合物质点从固溶体中充分析出，并同时细化晶粒，提高强度的同时改善塑性、韧性、达到最佳的综合性能

典型钢种：

15MnVN。

l正火状态下使用钢

除15MnTi外，主要是V、Nb钢。

15MnV、15MnVN。

2正火＋回火状态使用的含Mo钢

18MnMoNb，

3微合金化控轧钢

采用微合金化（加入微量Nb、V、Ti）和控制轧制技术达到细化晶粒和沉淀强化相结合的效果，同时从冶炼工艺上采取了降C降S，改变夹杂物形态，提高钢的纯度等措施，使钢具有均匀的细晶粒等轴铁素体基体。

X70除加微量Nb、V、Ti外，还加入Ni、Cr、Cu、Mo。

6.6.2焊接性分析

焊接性通常表现为两方面的问题：

一是裂纹问题，一是接头的脆化问题。

6.6.2.1对热裂纹的敏感性

（1）含碳量都较低而含锰量都较高，所以它们的Mn/S比都能达到防止发生热裂纹的要求，具有较好的抗热裂性能。

（2）但当材料成分不合格，或因严重偏析使局部碳、硫含量偏高时Mn/S比就可能低于要求而出现热裂纹。

6.6.2.2对冷裂纹的敏感性

从材料本身看，淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。

焊接时是否形成对氢致裂纹敏感的组织是评定材料焊接性的一个重要指标。

不同成分钢材的冷裂纹敏感性，可以通过反映钢材焊接热影响区淬硬倾向的模拟焊接热影响区连续冷却转变（SHCCT）曲线来进行分析比较。

热轧钢：

碳当量都比较低，除环境温度很低或钢板厚度很大，一般情况下其裂纹倾向都不大。

正火钢：

碳当量不超过0.5％时，淬硬倾向比热轧钢大，但不算严重，焊接性尚可，但对于厚板往往需要进行预热。

当碳当量大于0.5％时钢的淬硬倾向和冷裂倾向逐渐增加。

防止措施：

严格控制线能量、预热和焊后热处理等。

6.6.2.3再热裂纹

（1）C-Mn和Mn-Si系热轧钢对再热裂纹不敏感，例如16Mn；

（2）正火钢中有一些含有强碳化物形成元素，但实践证明它对再热裂纹不敏感，例如15MnVN；

（3）正火+回火钢，如18MnMoNb、14MnMoV则有轻微的再热裂纹敏感性，可提高预热温度和焊后立即后热来防止再热裂纹的产生。

6.6.2.4层状撕裂

层状撕裂的产生不受钢种和强度的限制，它主要发生于厚板结构中（在热影响区或远离热影响区的母材中）。

在低碳钢、热轧、正火钢中都可能发生层状撕裂。

一般板厚小于16mm时就不容易发生层状撕裂。

一般认为Z向收缩率＞20％，钢材就可以避免层状撕裂。

合理选用层状撕裂敏感性较低的钢材（如Z向钢），改善接头形式以及降低钢板Z向所承受应力应变，在满足产品使用要求前提下选用强度级别较低的焊接材料或预堆低强焊缝，采用预热及降氢等措施，都有利于防止层状撕裂。

6.6.3焊接接头的脆化

焊接热轧钢和正火钢时，存在过热区脆化问题，此外，在一些合金元素含量低的钢中，有时还会出现热应变脆化问题。

（1）过热区的脆化

①奥氏体严重长大→魏氏体、粗大马氏体、混合组织、M－A组元，

②难熔质点的溶入。

①热轧钢

焊接线能量过大：

导致冷速过慢，过热区将因晶粒长大或出现魏氏组织等而使韧性降低；焊接线能量过小：

由于过热区组织中马氏体比例增大而使韧性降低，这在含碳量偏高时较明显。

②正火钢

对含V、Nb的正火钢

焊接时线能量过大：

会导致过热区沉淀相固溶，这时V、Nb的碳、氮化合物细化晶粒、抑制奥氏体长大的作用大大削弱，过热区奥氏体晶粒显著长大，冷却过程中可能产生一系列不利的组织转变，如魏氏体、粗大的马氏体、塑性很低的混合组织（铁素体、高碳马氏体和贝氏体）和M-A组元，再加上过热区金属碳、氮固溶量的增加，导致过热区韧性降低和时效敏感性增加。

含钛正火钢（Ti含量约O.22％）

线能量过大时：

过热区的TiN、TiC都向奥氏体内溶入。

由于钛的扩散能力低，在随后的冷却过程中，即使大线能量条件下也来不及析出而停留在铁素体中，显著提高了铁素体的显微硬度，降低了材料的冲击韧性。

预防措施：

采用小线能量，抑制TiN、TiC向奥氏体内溶入，即便生成马氏体，也由于一部分TiC来不及溶入奥氏体而得到韧性较好的低碳马氏体。

（2）热应变脆化

产生区域：

焊接过程中，在热和应变同时作用，熔合区及200-400℃区发生脆化。

产生原因：

一般认为这种脆化是由于碳、氮原子聚集在位错周围，对位错造成钉扎作用所造成的。

发生材质：

固溶氮含量较高的低碳钢和强度级别不高的低合金钢中。

如造船中常用的16Mn、16MnC（热轧钢）就具有一定的热应变脆化倾向。

钢中如果加入足够量的氮化物形成元素（如A1、Ti、V等）脆化倾向就显著减弱。

消除措施：

焊后消除应力退火

6.6.4焊接工艺特点

热轧钢和正火钢进行焊接时，对焊接方法没有特殊要求，只对焊接材料的选择和工艺参数的确定进行讨论。

6.6.4.1焊接材料的选择

选择焊接材料的目的是使焊缝无缺陷和满足焊接接头的使用性能。

（1）选择相应强度级别的焊接材料

（2）考虑熔合比和冷却速度的影响

（3）必须考虑焊后热处理对焊缝力学性能的影响

（4）满足焊缝对特殊性能的要求

6.6.4.2焊接工艺参数的确定

（1）E

焊接线能量的确定主要决定于过热区的脆化和冷裂两个因素。

各类钢的脆化倾向和冷裂倾向不同，所以对线能量的要求也不同。

（2）预热

焊接时进行预热的目的是防止裂纹和适当地改善焊接接头性能。

预热温度的确定较复杂，它与以下多种因素有关：

①材料的成分

②冷却速度

③结构的拘束度

④含氢量

⑤焊后热处理

（3）焊后热处理

热扎正火钢一般焊后不需要热处理，但对于抗应力腐蚀的焊接结构、低温下使用的焊接结构及厚壁高压容器，焊后需要消除应力的高温回火。

原则：

不要超过母材原来的回火温度，以免影响母材本身的性能；回火避开脆性温度区间。

6.7