工程材料学

1. 工程材料学 第九讲 材料的焊接性

2. 材料的焊接性 某些金属材料具有良好的强度、塑性、耐腐蚀、抗蠕变等性能，是理想的结构材料。但当利用这些材料制造结构时却又发现它们在焊接加工时可能出现裂纹、气孔等缺陷，或者能得到完整的接头而性能却达不到要求。这些现象就大大限制了这些金属材料的使用范围。

3. 为什么性能良好的金属材料在焊接时或焊后使用中会出现问题？如何使金属材料能适合于用焊接方法来加工呢?为什么性能良好的金属材料在焊接时或焊后使用中会出现问题？如何使金属材料能适合于用焊接方法来加工呢?

4. 首先从冶金观点来看，焊接过程涉及熔化、结晶、气相与金属反应、渣与金属反应、固态相变等。与铸造和热处理相比，温度高、时间快、加热、冷却速度快，偏离非平衡过程，对组织和性能产生显著的影响。首先从冶金观点来看，焊接过程涉及熔化、结晶、气相与金属反应、渣与金属反应、固态相变等。与铸造和热处理相比，温度高、时间快、加热、冷却速度快，偏离非平衡过程，对组织和性能产生显著的影响。

5. 其次焊缝和热影响区发生的加热、冷却、相变都是不均匀的。焊接过程中产生的热胀冷缩造成局部应力，可能导致裂纹产生。其次焊缝和热影响区发生的加热、冷却、相变都是不均匀的。焊接过程中产生的热胀冷缩造成局部应力，可能导致裂纹产生。 最后，热过程和冶金过程可能使接头性能恶化。比如脆化、软化、抗腐蚀性能、HIC性能下降。

6. 结论：单从金属材料的基本性能来看还不能较好地判断它在焊接时可能出现的问题以及焊后可能达到的接头性能水平，这就要求从焊接的角度出发来研究金属的特有性能也就是金属的焊接性问题。结论：单从金属材料的基本性能来看还不能较好地判断它在焊接时可能出现的问题以及焊后可能达到的接头性能水平，这就要求从焊接的角度出发来研究金属的特有性能也就是金属的焊接性问题。

7. 金属的焊接性？ 金属是否具有适应焊接加工以及在焊接加工以后是否能在使用条件下安全运行的能力。 （1）在焊接加工时形成完整焊接接头的能力； （2）焊接接头在使用条件下安全运行的能力。 前者可以认为是结合性能，后者可以认为是使用性能。

8. 影响工艺焊接性的因素 金属或合金在一定的焊接工艺条件形成具有一定使用性能的焊接接头的能力。 （1）材料因素：合理的选材。 （2）工艺因素：根据不同要求选择合适的焊接方法和工艺措施。 （3）结构因素：从降低刚度、应力集中等方面考虑。 （4）使用条件：温度、介质、载荷种类等。

9. 焊接性试验的内容 （1）焊缝金属抵抗热裂纹的能力 熔池金属在结晶时由于有害元素的存在且受到大的拉伸应力作用，就可能发生热裂纹。这是焊接时比较常见的一种严重缺陷。所以焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力常当做衡量焊接性的重要标志。

10. （2）焊缝及HAZ抵抗冷裂纹的能力 在焊接热循环的作用，焊缝及热影响区金属由于组织、性能发生变化，内应力作用，再加上扩散氢的影响，都可能发生冷裂纹，这也是一种常见的严重焊接缺陷。

11. （3）焊接接头金属抗脆性转变能力 由于焊接时的冶金反应、热循环、结晶过程的结果，可能使焊接接头的某一部分或整体发生脆化，尤其是在低温条件下使用的结构更为重要。所以接头金属抗脆性转变能力也是焊接性的一项重要标志。

12. （4）焊接接头的使用性能 力学性能及其他特殊要求的性能，比如耐蚀性、低温冲击韧性、蠕变强度等。 此外还有厚板焊接时要求进行层状撕裂试验、抗辐照性能试验等。

13. 母材进行的试验 （1）成分分析； （2）性能试验： 弯曲、拉伸、冲击、疲劳、蠕变等。 （3） 断裂韧性试验：KIC、COD 试验等。 （4）母材缺陷检查：分层、夹杂等。

14. 接头进行的试验 （1）成分分析； （2）性能试验：弯曲、拉伸、冲击、疲劳、蠕变等。 （3） 断裂韧性试验：KIC、COD 试验等。 （4）接头抗裂性试验：焊接性试验中最重要的项目。 （5）探伤及其他试验。

15. 焊接性的评价 间接法和直接试验（标准中的各种试验方法）。 （1）碳当量法（裂纹敏感性） 焊接热影响区淬硬和冷裂倾向与材料的化学成分相关。碳则是其主要的影响因素。因此把其他合金元素对淬硬和冷裂倾向的影响折合成碳的影响，然后相加就是通常说的碳当量。

16. IIW标准规定的碳当量公式： Ceq值越大，钢材淬硬倾向越大，HAZ冷裂倾向越大。所以可以用碳当量估计焊接性。

17. （2）冷裂纹敏感系数 Ceq只考虑了化学成分，没有考虑板厚、焊缝氢含量。所以提出Pc。

18. The end! Thanks for attention!