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1碳鋼的焊接

（1）低碳鋼的焊接

低碳鋼含碳量低，錳、硅含量少，在通常情況下不會因焊接而引起嚴(yán)重組織硬化或出現(xiàn)淬火組織。這種鋼的塑性和沖擊韌性優(yōu)良，其焊接接頭的塑性、韌性也極其良好。焊接時一般不需預(yù)熱和后熱，不需采取特殊的工藝措施，即可獲得質(zhì)量滿意的焊接接頭，故低碳鋼鋼具有優(yōu)良的焊接性能，是所有鋼材中焊接性能較好的鋼種。

（2）中碳鋼的焊接

中碳鋼含碳量較高，其焊接性比低碳鋼差。當(dāng)CE接近下限（0.25%）時焊接性良好，隨著含碳量增加，其淬硬傾向隨之增大，在熱影響區(qū)容易產(chǎn)生低塑性的馬氏體組織。當(dāng)焊件剛性較大或焊接材料、工藝參數(shù)選擇不當(dāng)時，容易產(chǎn)生冷裂紋。多層焊焊接di一層焊縫時，由于母材熔合到焊縫中的比例大，使其含碳量及硫、磷含量增高、容易生產(chǎn)熱裂紋。此外，碳含量高時，氣孔敏感性也增大。

（3）高碳鋼的焊接

CE大于0.6%的高碳鋼淬硬性高、很容易產(chǎn)生硬又脆的高碳馬氏體。在焊縫和熱影響區(qū)中容易產(chǎn)生裂紋，難以焊接。故一般都不用這類鋼制造焊接結(jié)構(gòu)，而用于制造高硬度或耐磨的部件或零件，對它們的焊接多數(shù)是破損件的焊補(bǔ)修理。焊補(bǔ)這些零、部件之前應(yīng)先行退火，以減少焊接裂紋，焊后再重新進(jìn)行熱處理。

X射線殘余應(yīng)力分析儀可快速、輕松分析焊接材料應(yīng)力,奧氏體殘余應(yīng)力,以及齒輪、軸承、軋輥、曲軸、凸輪軸、壓力容器管道以及其它一些零部件在熱處理、機(jī)加工、焊接、噴丸、滾壓等處理過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

2低合金高強(qiáng)度鋼的焊接

低合金高強(qiáng)鋼的含碳量一般不超過0.20％，合金元素總量一般不超過5％。正是由于低合金高強(qiáng)鋼含有一定量的合金元素，使其焊接性能與碳鋼有一定差別，其焊接特點表現(xiàn)在：

（1）焊接接頭的焊接裂紋

冷裂紋  低合金高強(qiáng)鋼由于含使鋼材強(qiáng)化的C、Mn、V、Nb等元素，在焊接時易淬硬，這些硬化組織很敏感，因此，在剛性較大或拘束應(yīng)力高的情況下，若焊接工藝不當(dāng)，很容易產(chǎn)生冷裂紋。而且這類裂紋有一定的延遲性，其危害極大。

再熱（SR）裂紋  再熱裂紋是焊接接頭在焊后消除應(yīng)力熱處理過程或長期處于高溫運行中發(fā)生在靠近熔合線粗晶區(qū)的沿晶開裂。一般認(rèn)為，其產(chǎn)生是由于焊接高溫使HAZ附近的V、Nb、Cr、Mo等碳化物固溶于奧氏體中，焊后冷卻時來不及析出，而在PWHT時呈彌散析出，從而強(qiáng)化了晶內(nèi)，使應(yīng)力松弛時的蠕變變形集中于晶界。

低合金高強(qiáng)鋼焊接接頭一般不易產(chǎn)生再熱裂紋，如16MnR、15MnVR等。但對于Mn-Mo-Nb和Mn-Mo-V系低合金高強(qiáng)鋼，如07MnCrMoVR，由于Nb、V、Mo是促使再熱裂紋敏感性較強(qiáng)的元素，因此這一類鋼在焊后熱處理時應(yīng)注意避開再熱裂紋的敏感溫度區(qū)，防止再熱裂紋的發(fā)生。

（2）焊接接頭的脆化和軟化

應(yīng)變時效脆化 焊接接頭在焊接前需經(jīng)受各種冷加工(下料剪切、筒體卷圓等)，鋼材會產(chǎn)生塑性變形，如果該區(qū)再經(jīng)200～450℃的熱作用就會引起應(yīng)變時效。應(yīng)變時效脆化會使鋼材塑性降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，從而導(dǎo)致設(shè)備脆斷。焊后熱處理可消除焊接結(jié)構(gòu)這類應(yīng)變時效，使韌性恢復(fù)。

焊縫和熱影響區(qū)脆化  焊接是不均勻的加熱和冷卻過程，從而形成不均勻組織。焊縫(WM)和熱影響區(qū)(HAZ)的脆性轉(zhuǎn)變溫度比母材高，是接頭中的薄弱環(huán)節(jié)。焊接線能量對低合金高強(qiáng)鋼WM和HAZ性能有重要影響，低合金高強(qiáng)鋼易淬硬，線能量過小，HAZ會出現(xiàn)馬氏體引起裂紋；線能量過大，WM和HAZ的晶粒粗大會造成接頭脆化。低碳調(diào)質(zhì)鋼與熱軋、正火鋼相比，對線能量過大而引起的HAZ脆化傾向更嚴(yán)重。所以焊接時，應(yīng)將線能量限制在一定范圍。

焊接接頭的熱影響區(qū)軟化  由于焊接熱作用，低碳調(diào)質(zhì)鋼的熱影響區(qū)(HAZ)外側(cè)加熱到回火溫度以上特別是Ac1附近的區(qū)域，會產(chǎn)生強(qiáng)度下降的軟化帶。HAZ區(qū)的組織軟化隨著焊接線能量的增加和預(yù)熱溫度的提高而加重，但一般其軟化區(qū)的抗拉強(qiáng)度仍高于母材標(biāo)準(zhǔn)值的下限要求，所以這類鋼的熱影響區(qū)軟化問題只要工藝得當(dāng)，不致影響其接頭的使用性能。

3不銹鋼的焊接

不銹鋼按其鋼的組織不同可分為四類，即奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼。以下主要分析奧氏體不銹鋼和雙向不銹鋼的焊接特點。

（1）奧氏體不銹鋼的焊接

奧氏體不銹鋼比其他不銹鋼容易焊接。在任何溫度下都不會發(fā)生相變，對氫脆不敏感，在焊態(tài)下奧氏體不銹鋼接頭也有較好的塑性和韌性。焊接的主要問題是：焊接熱裂紋、脆化、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕等。此外，因?qū)嵝圆睿€脹系數(shù)大，焊接應(yīng)力和變形較大。在焊接時應(yīng)盡量采用小的焊接熱輸入，而且不應(yīng)預(yù)熱，并降低層間溫度，層間溫度控制在60℃以下，焊縫接頭相互錯開。減小熱輸入，不應(yīng)過分增大焊接速度，而應(yīng)適應(yīng)降低焊接電流。

（2）奧氏體-鐵素體雙向不銹鋼的焊接

奧氏體-鐵素體雙向不銹鋼是由奧氏體和鐵素體兩相組成的雙相不銹鋼。它兼?zhèn)淞藠W氏體鋼和鐵素體鋼的優(yōu)點，故具有強(qiáng)度高、耐腐蝕性好和易于焊接的特點。目前主要有CR18、CR21、CR25三種類型的雙相不銹鋼。這類鋼焊接的主要特點是：與奧氏體不銹鋼比具有較低的熱傾向；與純鐵素體不銹鋼比焊后具有較低的脆化傾向，而且焊接熱影響區(qū)鐵素體粗化程度也較低，故焊接性較好。

由于這類鋼焊接性能良好，焊時可不預(yù)熱和后熱。薄板宜用TIG焊，中厚板可用焊條電弧焊，焊條電弧焊時宜選用成分與母材相近的專用焊條或含碳量低的奧氏體焊條。對于CR25型雙相鋼也可選用鎳基合金焊條。

雙相鋼中因有較大比例鐵素體存在，而鐵素體鋼所固有的脆化傾向，如475℃脆性、σ相析出脆化和晶粒粗大，依然存在，只因有奧氏體的平衡作用而獲得一定緩解，焊接時，仍需注意。對無NI或低NI雙相不銹鋼焊接時，在熱影響區(qū)有單相鐵素體及晶粒粗化傾向，這時應(yīng)注意控制焊接熱輸入，盡量用小電流、高焊速、窄道焊和多道焊，以防止熱影響區(qū)晶粒粗化和單相鐵素體化，層間溫度不宜太高，建議冷后再焊下一道。

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