《材料焊接性》实验指导书.pdf

《材料焊接性》 实 验 指 导 书 施一丰 编写 适用专业： 焊接技术与工程 江苏科技大学材料科学与工程学院 2011年 6 月 实验 1：高强钢焊接冷裂纹敏感性实验 实验学时：6 实验类型：（验证、综合、设计） 实验要求：（必修、选修） 一、实验目的： 通过本实验使学生在教师指导下学会正确地使用不同的检测技术，测定不同牌号，不同 工艺条件下的冷裂敏感数据。并能依此判定该工艺条件下该钢种的冷裂倾向，提出该钢种防 止冷裂的可能途径和措施，学会正确地制定合理工艺。 二、实验内容： 1.对 18MnMoNb 和 16Mn 进行小铁研试验，通过测量试件裂纹率，定性地了解钢材成分 和焊接工艺与冷裂倾向的关系； 2.对 18MnMnNb 和 16Mn 在不同预热条件下进行插销法试验，测定其临界应力值，定量 地了解钢材成分和焊接工艺与冷裂倾向的关系； 三、实验原理 常用低碳钢的焊接性能良好，但随着生产的发展，要求钢材的强度愈来愈高。提高钢材 强度可以通过增加钢中的含碳量方法。但这就使焊接性能变坏，尤其是冷裂十分敏感。因此， 一般情况下都不采用增加含碳量的方法来提高钢材的强度。常用的方法是采用低碳条件下加 入强化钢材的合金元素，这就是我们常用的高强结构钢。加入的合金元素一般都希望在对韧 性不降低或降低很少的前提下提高强度。随着强度的提高，则合金元素愈来愈多，且合金元 素的种类也愈来愈复杂。随之而来的是焊接延迟裂纹的大量出现，造成严重的后果。因此， 高强结构钢焊接的最主要问题是冷裂的防止，冷裂中最严重的为延迟裂纹。而延迟裂纹的敏 感性除与钢种化学成分有关外，与应力及焊缝中的[H]含量均有关。 因此在特定工艺条件下 对钢材的冷裂倾向的估计及对特定钢种为防止焊后冷裂应采取何种工艺措施，这两者对焊接 生产来说是至关重要的。 钢材的冷裂倾向可以通过碳当量公式、冷裂敏感指数等方法进行间接的估计。但这往往 与实际焊接情况有很大区别。因此，间接法一般只用来进行可焊性试验之前的预估计，钢材 的冷裂倾向往往都是采用直接测量法进行测量。最常用方法是小铁研法及插销法，前者是定 性测量，后者是定量测量。 四、实验方法 2 1.小铁研试验法：其试样尺寸及坡口型式见图 1。 试验焊道的标准焊接规范为： 焊条直径φ4mm 焊接电流 170A 电弧电压24V 焊速 150mm/min 试验焊道的两端不得与联系焊缝相连，相距为 2～3mm 。 试验焊缝焊后放置 48 小时，然后进行裂纹检查。计算裂纹率的标准为三种，图可参见图 2 。 (1)表面裂纹率＝( Σ表面裂纹长度/焊缝有效长度) ×100％ (2)根部裂纹率＝( Σ根部裂纹长度/焊缝有效长度) ×100％ (3)断面裂纹率＝( Σ断面裂纹高度/焊缝断面有效高度) ×100％ 2.插销试验法：(Implant Test) 现为 IIW(International Institute of Welding)推荐的冷裂纹试验方法，目的是评定氢致延迟 裂纹。IIW 规定的试样尺寸参见图 3 。 3 五、实验材料和设备： 1.实验用设备： ⑴ ZX3-400 硅整流弧焊机 一台； ⑵ MZ-1000 型埋弧自动焊机 一台； ⑶ HCL-2 型五头插销试验机 一台； ⑷ SM-501B 型工具显微镜 一台； ⑸ XWTD-664 型台式记录仪 一台；