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1、金属材料焊接,第一章金属焊接性及其试验方法,第一章金属焊接性及其试验方法,第一节金属的焊接性第二节金属焊接性试验第三节常用的焊接性试验方法复习思考题,第一节金属的焊接性,一、金属焊接性的概念金属焊接性根据GB/T33751994焊接术语的定义为：“金属材料在限定的施工条件下，焊接成规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力”。即金属材料对焊接加工的适应性和使用的可靠性。根据这两方面内容，优质的焊接接头应具备两个条件：即接头中不允许存在超过质量标准规定的缺陷；同时具有预期的使用性能。因此，焊接性的具体内容可分为工艺焊接性和使用焊接性。1.工艺焊接性2.使用焊接性二、影响焊接性的因素,第一节金属
2、的焊接性,焊接性是金属材料的一种工艺性能。除了受材料本身性质影响外，还受到工艺条件、结构条件和使用条件的影响。(一)材料因素(二)工艺因素(三)结构因素(四)使用条件三、分析金属焊接性的方法除直接采用焊接试验的方法来确定金属的焊接性之外，通过分析金属的化学成分、物理性能、化学性能、相图特点、连续冷却转变图(CCT图)或模拟焊接热影响区的连续冷却转变图(SHCCT图)等，均可以在某种程度上评价金属的焊接性。(一)利用化学成分分析,第一节金属的焊接性,1.碳当量法,2.焊接冷裂纹敏感指数,(二)利用金属材料的物理性能分析(三)利用金属材料的化学性能分析(四)利用合金相图分析(五)利用CCT图或SH
3、CCT图分析,第二节金属焊接性试验,一、焊接性试验的内容针对材料的不同性能特点和不同使用要求，焊接性试验包括以下内容。(一)焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力(二)焊缝及热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力(三)焊接接头抗脆性转变的能力(四)焊接接头的使用性能二、焊接性试验方法分类研究与评定金属材料焊接性的试验方法很多，根据试验的内容和特点主要分为工艺焊接性和使用焊接性两大方面的试验，每一方面又分为直接法和间接法两种类型。(一)直接法试验,第二节金属焊接性试验,1.直接模拟试验(1)焊接冷裂纹试验常用的有插销试验、斜Y形坡口对接裂纹试验、拉伸拘束裂纹试验(TRC试验)、刚性拘束裂纹试验(RRC试验)等。
4、(2)焊接热裂纹试验常用的有可调拘束裂纹试验、菲斯柯(FISCO)焊接裂纹试验、窗形拘束对接裂纹试验、刚性固定对接裂纹试验等。(3)再热裂纹试验有H形拘束试验、缺口试棒应力松弛试验、U形弯曲试验等。(4)层状撕裂试验常用的有Z向拉伸试验、Z向窗口试验等。(5)应力腐蚀裂纹试验有U形弯曲试验、缺口试验、预制裂纹试验等。,第二节金属焊接性试验,(6)脆性断裂试验除低温冲击试验外，常用的还有落锤试验、裂纹张开位移试验(COD)以及Wells宽板拉伸试验等。2.使用性能试验(二)间接法推算三、焊接性试验方法的选择原则现有的焊接性试验方法很多，随着技术的进步，要求的提高，焊接性试验方法还会不断增加。选择
5、焊接性试验方法时一般应遵循下列原则：(一)针对性(二)可比性(三)可靠性(四)经济性,第三节常用的焊接性试验方法,一、斜Y形坡口焊接裂纹试验方法这是一种在工程上广泛应用的试验方法。该试验主要用于评价碳钢和低合金高强度钢焊接热影响区的冷裂纹敏感性。其试验规范应遵循GB/T467511984焊接性试验斜Y形坡口焊接裂纹试验方法。,图1-1试件的形状和尺,第三节常用的焊接性试验方法,图1-2焊条电弧焊的试验焊,第三节常用的焊接性试验方法,图1-3焊条自动送进的试验焊,第三节常用的焊接性试验方法,(1)表面裂纹率Cf(2)根部裂纹率Cr检测根部裂纹时，应先将试件着色后拉断或弯断，然后按图1-4b进行根
6、部裂纹长度测量。(3)断面裂纹率Cs在试验焊缝上，用机械加工等分地切取46块试样，检查五个横断面上的裂纹深度Hs，如图1-4c。,图1-4试样裂纹长度计a)表面裂纹b)根部裂纹c)断面裂纹,第三节常用的焊接性试验方法,二、插销试验插销试验是主要用于测定碳钢和低合金高强度钢焊接热影响区对冷裂纹敏感性的一种定量试验方法。因试验消耗钢材少，试验结果稳定可靠，在国内外都广泛应用。我国已制定了国家标准，即GB/T94461988焊接用插销冷裂纹试验方法。经适当改变，此方法还可用于测定再热裂纹和层状撕裂的敏感性。,图1-5插销试棒缺口处于热影响区的粗晶部a)环形缺口试棒b)螺形缺口试棒,第三节常用的焊接性
7、试验方法,图1-6插销试棒的形a)环形缺口插销b)螺形缺口插销,第三节常用的焊接性试验方法,图1-7熔透比的计,第三节常用的焊接性试验方法,表1-1插销试棒的尺寸,表1-2缺口位置a与热输入E的关系,第三节常用的焊接性试验方法,1)因为试件尺寸小，底板材料与插销材料又不必完全相同，并且底板可重复使用，所以试验材料损耗小。2)调整焊接热输入及底板厚度，即可得到不同的冷却速度。3)因插销尺寸小，故可从被试验材料的任意方向取样，也可以从全熔敷金属中取样用来测定焊缝金属对冷裂纹的敏感性。4)环形缺口整个圆周温度往往不可能达到十分均匀，这就影响试验结果的准确性，造成数据分散，再现性不很好。三、焊接热影响
8、区最高硬度试验方法焊接热影响区最高硬度比碳当量能更好地判断钢种的淬硬倾向和冷裂纹敏感性，因为它不仅反映了钢种化学成分的影响，而且也反映了金属组织的作用。由于该试验方法简单，已被国际焊接学会（IIW）纳为标准。我国已制定了GB/T467551984，适用于焊条电弧,第三节常用的焊接性试验方法,表1-3HAZ最高硬度试件尺寸(单位：mm),第三节常用的焊接性试验方法,图1-8最高硬度试,第三节常用的焊接性试验方法,图1-9测量硬度的位,第三节常用的焊接性试验方法,四、其他焊接性试验方法简介(一)压板对接(FISCO)焊接裂纹试验法(二)刚性固定对接裂纹试验,第三节常用的焊接性试验方法,图1-10压
9、板对接裂纹试验装1C形拘束框架2试件3紧固螺栓4齿形底座5定位塞6调节板,第三节常用的焊接性试验方法,图1-11刚性固定对接裂纹试验试件尺寸和形注：图注同图1-10。,第三节常用的焊接性试验方法,(三)Z向拉伸试验,图1-12Z向拉伸试验试件制备及尺a)试件的制取部位b)试件的形状和尺寸,第三节常用的焊接性试验方法,图1-13TRC试验机的简,(四)拉伸拘束裂纹试验(TRC试验),复习思考题,1.何谓金属材料的焊接性？影响金属材料焊接性的因素有哪些？2.焊接性试验方法的选择原则是什么？3.“凡是能够获得优质焊接接头的金属，焊接性都很好”这种说法对吗？为什么？4.能否应用斜Y形坡口焊接裂纹试验来评价15MnV钢的冷裂敏感性。5.为什么热影响区的最高硬度可以说明金属材料的冷裂纹敏感性？6.举例说明工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。,
