金属材料及其焊接课件.ppt

金属材料及其焊接性课件 目 录 一、碳素钢 1.1 常存杂质元素对碳钢性能的影响 1.2 碳钢的分类 1.3 碳钢的牌号和应用 二、合金钢 2.1合金钢的分类 2.2合金钢的牌号 2.3合金结构钢 2.4合金工具钢 2.5特殊性能钢 三、金属的焊接性 3.1金属的焊接性概念 3.2金属的焊接性评价 3.3碳钢的焊接 3.4 热轧钢及正火钢的焊接 3.5低碳调质钢的焊接 3.6中碳调质钢的焊接 3.7奥氏体不锈钢的焊接 一、碳钢 1.1常存杂质元素对碳钢性能的影响 1.1 常存杂质元素对碳钢性能的影响 1.2 碳钢的分类 1.2 碳钢的分类 1.3 碳钢的牌号和应用 1.3 碳钢的牌号和应用 1.3 碳钢的牌号和应用 1.3 碳钢的牌号和应用 2．按合金元素总含量分类 滚动轴承钢前面标 “G”，如GCr15。这里应注意牌号中铬元素后面的数字是表示含铬量的千分数，其他元素仍用百分数表示，如GCrl5SiMn表示含铬量为1.5％，硅、锰含量均小于1.5％的滚动轴承钢。 2.3合金结构钢 一、低合金结构钢 二、合金渗碳钢 三、合金调制钢 四、合金弹簧钢 五、滚动轴承钢 2.4合金工具钢 1、合金刃具钢 2、合金模具钢 2.5 特殊性能钢 1、不锈钢 2、耐热钢 3、耐磨钢 一、热轧钢及正火钢 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 2、正火钢 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 典型钢种：15MnVN 二、焊接性分析 ? 裂纹问题 ? 接头的脆化问题 1、对热裂纹的敏感性 C↓Mn↑，Mn/S合格，抗热裂性能↑ 材料成分不合格或严重偏析→局部C、S↑→Mn/S↓→热裂纹↑ 冶金措施 工艺措施 2、对冷裂纹的敏感性 热轧钢 正火钢 3、再热裂纹的敏感性 热轧钢对再热裂纹不敏感 正火钢中有一些含有强碳化物形成元素，但对再热裂纹不敏感 正火+回火钢，如18MnMoNb、14MnMoV则有轻微的再热裂纹敏感性 4、层状撕裂 有可能 板厚小于16mm时不容易发生 Z向收缩率＞20％，可以避免 防止措施 5、焊接接头的脆化 （1）过热区的脆化 奥氏体严重长大 难熔质点的溶入 形成高碳马氏体 热轧钢－ 正火钢 含V、Nb的正火钢－过热区沉淀相固溶，奥氏体晶粒显著长大，产生不利的组织转变； 含钛正火钢－过热区的TiN、TiC都向奥氏体内溶入，来不及析出而停留在铁素体中，导致硬、脆 （2）热应变脆化 现象：熔合区及200-400℃区发生脆化 原因：碳、氮原子聚集在位错周围，对位错造成钉扎作用 钢种：固溶氮含量较高的低碳钢和强度级别不高的低合金钢 消除措施： 加入足够量的氮化物形成元素 焊后消除应力退火 （2）热应变脆化 现象：熔合区及200-400℃区发生脆化 原因：碳、氮原子聚集在位错周围，对位错造成钉扎作用 消除措施： 加入足够量的氮化物形成元素 焊后消除应力退火 1、焊接材料的选择 选择相应强度级别的焊接材料 考虑熔合比和冷却速度的影响 必须考虑焊后热处理对焊缝力学性能的影响 满足焊缝对特殊性能的要求 三、焊接工艺特点 2、焊接工艺参数的确定 （1）焊接线能量 对热轧钢 [C]↓→ E↓，[C]↑→E↑ 正火钢 强度级别较低：线能量↓ 强度级别更高、碳、合金元素较高：线能量↑；线能量↓＋预热 （2）预热 防止裂纹和适当改善焊接接头性能 （3）焊后热处理 材料：Q460 C(碳)? Si(硅) P(磷) S(硫) Cr(铬) Ni(镍) Al(铝) Mn(锰) V(钒) Nb(铌) Ti(钛) ≤0.20 ≤0.55 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.70 ≤0.70 ≤0.15 1.00~ 1.70 0.02~ 0.20 0.015~ 0.060 ?0.02~ 0.20 Q460 化 学