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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(huì)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?xún)?yōu)良，其焊接接頭的塑性、韌性也極其良好。焊接時(shí)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(mǎn)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(shí)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(shí)，容易產(chǎn)生冷裂紋。多層焊焊接di一層焊縫時(shí)，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(shí)，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(lèi)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(duì)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(xiàn)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(guò)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(guò)0.20％，合金元素總量一般不超過(guò)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(diǎn)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(shí)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(lèi)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(guò)程或長(zhǎng)期處于高溫運(yùn)行中發(fā)生在靠近熔合線(xiàn)粗晶區(qū)的沿晶開(kāi)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(shí)來(lái)不及析出，而在PWHT時(shí)呈彌散析出，從而強(qiáng)化了晶內(nèi)，使應(yīng)力松弛時(shí)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(duì)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(lèi)鋼在焊后熱處理時(shí)應(yīng)注意避開(kāi)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(shí)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(huì)產(chǎn)生塑性變形，如果該區(qū)再經(jīng)200～450℃的熱作用就會(huì)引起應(yīng)變時(shí)效。應(yīng)變時(shí)效脆化會(huì)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(lèi)應(yīng)變時(shí)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(guò)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(xiàn)能量對(duì)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(xiàn)能量過(guò)小，HAZ會(huì)出現(xiàn)馬氏體引起裂紋；線(xiàn)能量過(guò)大，WM和HAZ的晶粒粗大會(huì)造成接頭脆化。低碳調(diào)質(zhì)鋼與熱軋、正火鋼相比，對(duì)線(xiàn)能量過(guò)大而引起的HAZ脆化傾向更嚴(yán)重。所以焊接時(shí)，應(yīng)將線(xiàn)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(huì)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(xiàn)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(lèi)鋼的熱影響區(qū)軟化問(wèn)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(lèi)，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(diǎn)。

（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(huì)發(fā)生相變，對(duì)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(wèn)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€(xiàn)脹系數(shù)大，焊接應(yīng)力和變形較大。在焊接時(shí)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(cuò)開(kāi)。減小熱輸入，不應(yīng)過(guò)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(diǎn)，故具有強(qiáng)度高、耐腐蝕性好和易于焊接的特點(diǎn)。目前主要有CR18、CR21、CR25三種類(lèi)型的雙相不銹鋼。這類(lèi)鋼焊接的主要特點(diǎn)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(lèi)鋼焊接性能良好，焊時(shí)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(shí)宜選用成分與母材相近的專(zhuān)用焊條或含碳量低的奧氏體焊條。對(duì)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(shí)，仍需注意。對(duì)無(wú)NI或低NI雙相不銹鋼焊接時(shí)，在熱影響區(qū)有單相鐵素體及晶粒粗化傾向，這時(shí)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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