材料焊接性能（推荐8篇）
TiAl/TC4异种材料真空电子束焊接头组织及性能
研究了TiAl基合金与TC4合金异种材料电子束焊接,从接头组织、工艺性能和非对中焊等方面进行分析,为实际应用提供了理论依据.
作 者：陈国庆 张秉刚 何景山 冯吉才 作者单位：哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(z1)分类号：V2关键词：TiAl基合金 TC4合金 电子束焊 组织性能
1.1 实验材料
(1) 实验选用的是长、宽、高分别为150mm、50mm、5mm的16Mn薄板; (2) 直径为3.2mm的J507型焊条。
1.2 加工工艺及实验设备
(1) 焊接方法。本实验要测定不同焊接参数下焊缝金相组织的变化, 所以选择焊条电弧焊进行焊接较为适合。
(2) 实验设备。1) 焊接设备:带数显的逆变式直流电弧焊机;2) 切割设备:DK7740型数控电火花线切割机床;3) 试样制备设备:MP-2型预磨机、MP-2型磨抛机;4) 检测设备CMM-55Z型金相显微镜。
1.3 焊接参数
(1) 焊缝空间位置采用平对接焊缝; (2) 坡口形式:I形; (3) 焊件序号:1.2.3.4; (4) 焊件厚度:1-5mm; (5) 焊接电压:22-28V
1.4 坡口加工、装备及焊接
材料较薄, 无需开坡口。预留装配间隙1~2mm。母材较短, 点固时在板材两端各留30mm, 然后再点固, 定位焊长度为10~15mm
焊前点固。试板较短, 选用中间接头法。焊条与工件保持80°~90°夹角。板厚较薄, 采用单面焊双面成型, 一般只焊一层。
2 实验方案及检测分析方法
2.1 实验方案
(1) 16Mn不同焊接参数下组织研究; (2) 16Mn钢的物理特性; (3) 16Mn钢的焊接性分析; (4) 16Mn钢的焊接工艺设计; (5) 16Mn钢的焊接; (6) 金相组织分析; (7) 结论。
2.2 实验检测分析方法
进行显微组织观察, 具体是在焊接后试件上取样, 抛光、腐蚀, 然后再观察与分析焊接区的显微组织, 最后使用CMM-55Z型显微镜进行拍照。
3 金相检验
(1) 试样切取基本要求。1) 不得加热;2) 焊接接头试样完整, 试样上、下表面平行, 视场内凸凹度不超过光学显微镜的景深;3) 试样表层不能有明显磨痕、加工硬化、非金属夹杂物剥落或其它使组织模糊的表面层;4) 显蚀方法得当、深浅适中、组织清晰。
(2) 试样切取。沿焊缝纵向将试样两端各截取一段, 中间截取一段。
(3) 试样磨制。机械磨制, 采用水砂纸。换砂纸须消除前道砂纸的痕迹, 试样垂直转换90°。保证试样磨面平整, 以免影响金相观察。
(4) 试样抛光。时间在3~5min之间较好。
(5) 浸蚀。选用4%硝酸酒精溶液作为浸蚀液, 浸蚀时间控制在8s左右。
(6) 金相照片的拍制。将试样轻放在显微镜物镜上, 调整显微镜, 使可以清晰观察到试样显微组织, 然后拍照。
4 实验结果分析
4.1 金相组织分析
(1) 焊缝区。1) 铁素体转变。低合金钢焊缝中的铁素体转变随温度不同而具有不同形态, 大体有以下四种类型:先共析铁素体、侧板条铁素体、针状铁素体、细晶铁素体;2) 珠光体转变。只有在冷却速度很低的情况下, 才能生成少量珠光体;3) 贝氏体转变。贝氏体转变属于中温转变, 发生在550℃~Ms之间;4) 马氏体转变。过冷奥氏体保持在Ms点以下, 就会发生扩散型的马氏体转变。
(2) 熔合区。熔合区是过渡区, 相当狭窄, 因此其对焊接接头的质量影响不大。
(3) 热影响区。1) 过热区。在过热区中粗大的奥氏体晶界上分布着魏氏组织铁素体, 并由晶界向晶内生长, 故而其性能尤其是韧性很差, 是焊接接头的最薄弱地区;2) 正火区。在正火区的晶粒明显小于过热区, 而且铁素体与珠光体均匀混合分布, 所以这个区域性能很好;3) 不完全正火区。不完全正火区的焊后金相组织周围聚集着经过重结晶分解的细密铁素体和珠光体, 金属组织不均匀, 晶粒大小不一, 力学性能很差;4) 再结晶区。如果母材焊前未遭受冷加工变形, 或虽遭受冷加工变形但已经再结晶, 组织性能自然恢复;5) 蓝脆区。蓝脆的机理尚不十分清楚。
4.2 显微组织对比分析
对比发现:焊接电流相同, 焊接速度增大, 熔池中心温度梯度下降, 熔池中心成分过冷加大, 焊缝中心晶粒度增大, 晶粒得到细化, 有效增加焊缝强度;同时, 焊接速度增加, 缩短焊接过程中高温停留时间, 过热区晶粒来不及长大, 过热区范围减少, 减少产生焊接缺陷的来源;正火区范围增大, 提高了焊接接头的力学性能。
对比发现:焊接速度相同, 焊接电流减小, 焊缝区晶粒度增大, 晶粒得到细化, 有效改善焊接接头的力学性能。
4.3 16Mn的焊接性分析
16Mn的焊接性是指钢材对于焊接加工的适应性, 即获得优质焊接接头的难易程度。由于钢的焊接性主要取决于钢的化学成分, 而16Mn的碳及合金元素的含量都比较低, 总体来说焊接性比较好, 所以在焊接过程中一般不会产生缺陷。
(1) 热裂纹。热裂纹一般是在焊接高温下产生的, 最严重的是结晶裂纹, 结晶裂纹主要是在结晶后期, 由低熔点物质所形成的液态薄膜而引发的, 在正常情况下, 16 Mn钢是不会出现结晶裂纹的。
(2) 冷裂纹。大量的生产实践和理论研究表明, 钢种的淬硬倾向、一定的含氢量和足够的拘束应力是焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。
5 结论
实验表明, 厚度为5mm的16Mn薄板焊条电弧焊时的焊接工艺规范:焊条直径:3.2mm, 焊接电流112A, 焊接电压:22-28V, 焊接速度:40cm/min。
参考文献
[1]李洋, 黄晖, 杨东霞, 苏学宽.含铒铝合金TIG焊与激光焊接头组织与性能对比[J].有色金属工程, 2012 (06) :33-36.
[2]刘瑞琦.研究焊接材料及焊接接头的组织与性能在《电厂金属材料》课程中有重要意义[J].江西电力职工大学学报, 1994 (02) :57-60.
【关键词】铝合金；焊接特性；主要问题
一、铝合金材料种类性能及其用途
（1）工业纯铝。工业纯铝指的是纯度达到99.0%～99.9%铝材料，及机械强度相比于铝合金来说要低很多，但是其导电性及导热性以及加工性能要高很多，因此，在一些导电材料及化工设备等场合下，工业纯铝有着广泛的用途。（2）Al-Cu系合金。铜铝合金时铝合金中最为常见的一种铝合金，其内部材料除了铜之外，还含有少量的Mn、Mg等材料，这种铝合金在工业上用途十分广泛，归功于其超高的强度，但是，这种材料的可焊接性较差，且抗腐蚀性也很难达到工业的要求，因此，一般铆接结构件多采用这种材料。（3）Al-Mn系合金。Al-Mn系合金是一种采用不同的冷作硬化方法获得的材料，是一种非热处理强化合金。其中Mn的含量大概只有1.5%，其强度比纯铝高，但其导电性及看腐蚀性等特性也不比纯铝差很多，因此，这种铝合金在工业上也是极为常见的一种材料。（4）Al-Si系合金。这种铝合金的熔点一般会随着Si的含量增加而下降。此种铝合金的结晶温度范围很宽其其熔点较低，因此其焊接性及铸造性很好，一般的铸造材料及焊条多采用这种铝合金。这种不易产生热裂纹而作为可热处理强化合金的重要填加材料使用。（5）Al-Mg系合金。合金中Mg含量的不同，其拉伸强度也有很大的差别，一般情况下，这种材料多用作为焊接材料的结构件。
二、铝合金材料的焊接特性分析
（1）热胀冷缩。铝的膨胀系数比一般的金属要高很多，是铜的两倍之多，同时铝材料的收缩性最高能达到百分之七十五，铝合金的主要成分是铝，因此，铝合金的热胀冷缩性能也比一般的金属材料要强很多。在铝合金的焊接过程中，其发生焊接变形是十分常见的，而结晶是铝合金材料还常常发生裂纹现象。（2）热容量及融化温度。铝合金的热容量要比一般的金属材料高很多，想要将其融化需要更多的热量。铝合金的融化温度因其纯铝的含量不同而不同，纯铝的熔点大概在600是摄氏度左右，一般的铝合金的熔点便在600度上下，但不管何种类型的铝合金，其熔点都要比铜的要低很多，所以，易融化时铝合金材料以的一大特性。所以，铝合金材料具有低熔点及高热容量的特性。在焊接工艺上对这两个特性要充分掌握才能生产出达到要求的材质。（3）与氧气易反应。铝的化学性中有极易氧化的特点，铝合金也具有这种特点，铝合金与氧气化合生成一种氧化膜，其粘附能力极强，其耐高温，严重影响到铝合金的焊接性能，所以，在铝合金材料的焊接前期必须要对这层氧化膜进行去除处理，如此，才能保证铝合金的正常焊接。（4）焊接热量使局部性能改变。焊接铝合金需要更多的热量，但是过多的热量将会是某些部位的机械性能发生改变，且热量越多，其影响程度越深，因此，在焊接件的焊缝部分的机械性能往往与其他部位有所不同，在产品设计时要特别注重这一部位的设计。
三、铝合金材料焊接的主要问题
在铝合金材料的焊接过程中常出现的问题主要有以下几种：（1）焊缝出现裂纹。出现裂纹是铝合金材料焊接最常见的缺陷之一，铝合金的结晶温度越宽其出现焊接裂纹的概率越大，有研究表明，铝合金的含铁量在6%以下很难出现裂纹。所以，焊接裂纹的控制很大程度上要取决于材料的选取。造成焊接裂纹产生的原因主要是合金成分的不同，因为纯铝的膨胀系数较大，这位铝合金在焊接过程中出现裂纹提供了条件。（2）焊接结晶组织的出现。焊接结晶组织的出现是铝合金焊接过程中又一常见问题，焊缝金属是激冷的结晶组织，因此会伴随着不平衡结晶而产生偏析。枝状晶轴间距愈小，偏析率愈小。反之，枝状晶轴间距愈大，偏析率亦愈大。靠近熔合线区的结晶组织是细网状组织，随着向焊道中心的接近而逐渐变成网状枝晶组织，并通过新晶核的形成进一步向着形成等轴枝晶的方向变化。（3）气孔的产生。气孔出现是各种焊接材料焊接过程中都会出现的问题，铝合金也不例外，气孔的产生机理十分复杂，其直接根源是氢气，因为铝合金材料在高温时溶解了大量的氢气，等焊接过程完毕，温度降低，氢气的溶解度下降，氢气上浮造成气孔的产生。（4）未焊透或未熔合。未焊透的原因多半是由焊接电流过低引起的，未融合产生的原因主要是在焊接过程中，铝合金母材还没有真正融化或者其表面的氧化膜没有清除干净而引起的。除了以上四种外，铝合金的焊接问题还有多种，如合金材料的丢失等，这些问题都严重影响到了焊接之后的铝合金的物理及化学性能，对生产出来的产品质量大打折扣。
参考文献
[1]王希靖，片山大圣，松绳朗.不同铝合金在激光焊接时的熔化和蒸发特性[J].焊接学报.1995，3（16）：29～35
[2]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第2卷）材料的焊接[M].北京：机械工业出版社，1993：521～529
摘要：TiAl合金具有低密度、高比强度、高比刚度、良好的高温力学性能和优异的抗氧化性能等优点，是未来应用于航空、航天飞行器热端部件的理想候选材料。相比于传统应用的Ni基高温合金，TiAl合金的部分取代能够显著减轻飞行器的重量，提高其飞行及发射效率。因此，研究TiAl合金与Ni基高温合金的连接对于TiAl合金在航空航天、武器制造等领域的广泛应用具有非常重要的意义。文主要介绍了Ni-Al金属间化合物在钎焊、搅拌摩擦焊、电子束焊焊接性的分析。Ti-Al金属间化合物钎焊焊接性分析
1.1 TiAl与Ni基合金接触反应钎焊性[1] 以Ti为中间层实现了TiAl与Ni基合金的接触反应钎焊。采用扫描电镜和电子探针等手段对钎焊接头的界面结构及生成相进行分析，并对接头剪切强度进行测试。结果表明：当钎焊温度为960℃时，钎缝主要由Ti。和Ti2Ni组成；当钎焊温度从960℃升高到1000℃时，钎缝中生成Ti—Al及A1一Ni—Ti化合物，典型界面结构为：GH99／(Ni，Cr)。／Ti2Ni+A1Ni2Ti+TiNi／Ti3A1+A13NiTi2／Ti3Al+A13NiTi2／TiAl；钎焊温度继续升高，Ti3Al和A13NiTi2变得粗大，导致接头性能下降。当钎焊温度为1000℃，保温10min时，接头剪切强度达到最大值233MPa。随钎焊温度的升高，钎缝厚度先增加后减小
1)采用Ti作中间层，可以实现TiAI合金与Ni基高温合金的接触反应钎焊连接。
2)当钎焊温度为960℃时，钎缝主要由Tiss+Ti2Ni组成，随着钎焊温度的升高，进入钎缝中的Al原子增多，开始生成Ti．Al及Al—Ni—Ti的化合物。当钎焊温度为1000℃，保温10rain时，钎焊接头的典型界面组织结构为：GH99／(Ni，Cr)。／Ti2Ni+A1Ni2Ti+TiNi／Ti3AI+A13NiTi2／Ti3A1+A13NiTi2／TiAl。此外，随着钎焊温度的升高，钎缝厚度先增加后减小。
3)在所选的试验参数范围内，随着钎焊温度的升高接头的剪切强度先升高后降低，当钎焊温度为1000℃，保温10min时，接头的剪切强度值最高，达到233MPa。
4)接头的界面反应过程分为4个阶段：固相扩散及反应阶段、液相产生阶段、等温凝固阶段和残余液相凝固析出阶段。
1.2 TiAI合金与42CrMo钢钎焊接分析[2] 在1143～1213K、120～1500s参数范围内以Ag．Cu—Ti箔为钎料对TiAI合金与42CrMo钢进行了真空钎焊试验。采用光学显微镜、扫描电镜、元素面扫描和能谱分析等方法对界面组织进行了分析，测量了界面反应层厚度。分祈了界面反应层的形成过程及受控因素，计算了反应层成长的动力学参数。结果表明，接头界面反应层包括靠近TiAl合金的A1CuTi+Ti3AI层、AICu2Ti层以及靠近42CrMo钢的TiC层，其成长活化能分别为324.97、207.97、338.03kJ/mol。TiAl合金与钎科的界面反应层受控于液态钎料中的Cu元素，成长较快；42CrMo钢与钎料间的TiC层受控于固态钢中C元素，成长较慢。脆性反应层A1CuTi+Ti3A1层厚度为3.3um时接头强度最高，脆性层厚度继续增大，接头强度显著下降。
1)TiAl／Ag-Cu／Ti／Ag—Cu／42CrMo钎焊接头界面反应层包括：靠近TiAI合金的Ti3AI+AICuTi层、A1Cu2Ti层以及靠近42CrMo钢的TiC层。
2)AICu2Ti反应层依附于TiAl合金母材形成并长大，Ti、A1的扩散路径相对较短，液态钎料合金又可以源源不断地提供Cu，长大速度相对较大；A1CuTi+Ti3A1反应层的成长受制于Cu原子在固相A1Cu2Ti中的扩散，因而长大速度相对较小；TiC的生长受控于来自固态42CrMo钢中的C元素，因此，TiC的生成速度相对很小，反应层的厚度也一直很小。
3)计算得到TiAl／AgCuTi／42CrMo钎焊接头界面TiC、A1Cu2Ti和Ti3AI+A1CuTi反应层成长的动力学参数，基于试验测量的数据，采用数学拟合的方法得出头强度最好；超过4gm时接头力学性能显著下降。Ti-Al金属间化合物摩擦焊焊接性分析
2.1 Ti-Al金属间化合物与NiCr20TiAl摩擦焊焊接性分析[3] 焊接接头的宏观形态表明见图1,TiAl的宏观变形程度小于NiCr20TiAl，飞边较小；NiCr20TiAl一侧变形较大，相应的飞边也较大。表明在焊接温度下的高温强度远大于。(1)TiAl与NiCr20TiAl摩擦焊接优化工艺规范为：Pf为3.6MPa,Pd为5.22,tf为4.5s，td为5.0s;接头拉伸强度可达到390MPa以上；
(2)在摩擦焊接过程热力耦合的作用下，界面近区均发生了动态再结晶，并形成细晶层，而TiAl侧的变形程度较低。
(3)TiAl和NiCr20TiAl主要合金元素在界面两侧的小幅扩散，是其实现固态连接的主因;尤其在界面区未见脆性相生成，表明采用摩擦焊接技术连接TiAl与NiCr20TiAl是可行的。
图1 TiAl-NiCr20TiAl摩擦焊接头宏观形貌 3 Ti-Al金属间化合物电子束焊焊接性分析
3.1金属间化合物Ni3Al材料电子束焊[4] 定向凝固Ni3AI基高温台金电子柬焊琏中所产生的裂纹有宏观裂纹，此外微观裂纹均在熔台线附近沿晶界开裂，在显微镜下观察时，可以发现具有晶间破坏的特征，在有些焊缝的断面上发现有氧化，说明裂纹是在高温下产生的，因此，分析该裂纹为热裂纹。产生热裂纹的因素是复杂的，是多方面的，但概括起来，主要是冶金因素和应力因素，二者之间既有内在的联系，又有各自独立的变化规律。但就具体的焊接件而言，产生热裂纹往往是冶金因素和应力因素共同作用的结果。
(1)定向凝固Ni3Al基高温合垒电子柬焊缝易产生热裂纹，目前尚不能完全消除。
(2)在定向凝固Ni3A1基商温台盒电子柬焊接时，增大电子柬加速电压、提高焊接速度，并采用聚焦焊接等方法，可以减少焊箍产生热裂纹。(3)由于定向凝固N3Al基高温台金为一种新登材料，要彻底消除熔焊焊缝中热裂纹的产生。言先捌在不降低其原有的性能的弼时，改进材料的焊接性I其次，在定向凝固Ni，AI基高温合金电子柬焊缝中蔼加第三种金属，以减少热裂纹的产生．添加第三种童属的厚度和成分还有待进一步试验、研究。参考文献
(1)手工电弧焊：焊条应当符合GB/T5117－1995《碳钢焊条》、GB/T5118－1995《低合金钢焊条》的要求。
焊条40系列:J42（E43）--43Kgf/mm2，即420MPa;型号及牌号： J422（酸性焊条E4303）、J426、J427（碱性焊条E4316、E4315）； 焊条50系列：J50（E50）--50Kgf/mm2，即490MPa;型号及牌号： J502（酸性焊条E5003）、J506、J507（碱性焊条E5016、E5015）。规格： Φ1.6、Φ2.0、Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0、Φ5.0、Φ5.8。(2)气体保护焊：焊丝应当符合GB/T8110－1995《气体保护电弧焊用碳钢，低合金钢焊丝》、GB/T10045－2001《碳钢药芯焊丝》、GB/T14957-1994《熔化焊用钢丝》的要求
按GB/T8110－1995《气体保护电弧焊用碳钢，低合金钢焊丝》分：
焊丝：ERX1X2-X3，X1X2—表示焊丝熔敷金属的最低抗拉强度，X3--表示焊丝化学成分分类代号；
按GB/T10045－2001《碳钢药芯焊丝》分：
焊丝 ：EFX1X2-X3X4X5X6，X1--表示焊丝适用的焊接位置，X2--表示药芯焊丝类型，X3X4--表示焊丝熔敷金属的最低抗拉强度，X5--表示焊丝冲击功不小于27J的试验温度；
X6--表示焊丝冲击功不小于47J的试验温度；
规格： Φ0.4、Φ0.6、Φ0.8、Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6、Φ2.0、Φ2.5、Φ3.0、Φ4.0、Φ5.0。
(3)埋弧自动焊：应当符合GB/T5293－1999《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》、GB/T12470-2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》等相应标准的要求。焊剂与焊丝：HJX1X2X3-HXXX，HJ--焊剂，X1 —表示焊缝金属的强度和塑性，X2 —表示拉伸试样和冲击试样的状态，X3 —表示焊缝金属冲击功不小于34J/cm2时的最低试验温度，HXXX---表示焊丝牌号规格： Φ
2、Φ3、Φ
4、Φ5。
主要焊接材料的适用范围
(1)J422（酸性焊条E4303）:适用于一般结构的Q235-A、Q235-B;J426、J427（碱性焊条E4316、E4315）:适用于重要结构的Q235-B、Q235-C、Q235-D； J502（酸性焊条E5003）:适用于一般结构的Q345-A、Q345-B;J506、J507（碱性焊条E5016-A1、E5015-A1）:适用于重要结构的Q345-B;J506、J507（碱性焊条E5016-C1L、E5015-C1 L）:适用于重要结构的Q345-C； J506、J507（碱性焊条E5016-G、E5015-G）:适用于重要结构的Q345-D； J506、J507（碱性焊条E5016-E、E5015-E）:适用于重要结构的Q345-E。(2)气体保护焊：CO2气体保护焊或Ar+ CO2气体保护焊: ER50-
4、5（MG-49-
4、5）：适用于Q235-A、Q345-A ； ER49-1（MG-49-1）:适用于Q235-B； ER50-3（MG-49-3）:适用于Q235-C ； ER50-
2、6（MG-49-
2、6）:适用于Q235-D ；
EFXX-5000、EFXX-50X1、EFXX-50X2、EFXX-50X3、EFXX-50X4、EFXX-50X5 分别对应于：Q345-A、Q345-B、Q345-C、Q345-D、Q345-E。(3)埋弧自动焊： H08、H08A、H08E ：适用于Q235-A、Q235-B、Q235-C、Q235-D； H08A、H08C、H08E、H08MnA、H10MnSi、H10Mn2等：适用于Q345-A、Q345-B、Q345-C、Q345-D、Q345-E，并应满足各自材料、各自温度的冲击功的要求（通过焊接工艺评定），对焊接低合金钢时，焊丝和焊剂应匹配使用，当焊剂中不含Mn时，焊丝中应含Mn。
主要的钢结构品种及型号如下：
（１）普通碳素结构钢（ＧＢ７００）：按含碳量及屈服强度高低分为５种牌号（Ｑ１９５、Ｑ２１５、Ｑ２３５、Ｑ２２５、Ｑ２７５），其中钢结构用为Ｑ２３５号钢。
（２）低合金高强度结构钢（ＧＢ１５１９）：其中钢结构用为Ｑ３４５、Ｑ３９０、Ｑ４２０三个牌号：Ｑ３４５包括１６Mn、１６MnRE、１８Nb、１２MnV、１４MnNb等钢种，Ｑ３９０包括１５MnV、１５MnTi、１６MnNb等钢种，Ｑ４２０包括１５MnVN、１４MnVTiRE钢种。
（３）焊接结构耐候钢（ＧＢ４１７２）：在钢中加入少量合金元素（铜、铬、镍等），提高钢的耐候性的同时保持良好的可焊性。其牌号为Ｑ２３５ＮＨ（原１６CuCr钢）、Ｑ２９５ＮＨ（１２MnCoCr)、Ｑ３５５ＮＨ（15MnCuCr）、Ｑ４６０ＮＨ（１５MnCoCr-QT）。
（４）高耐候性结构钢（ＧＢ４１７１）：其耐候性较焊接结构耐候钢好，其牌号（热轧）为Ｑ２９５ＧＮＨ（０９CuP）、Ｑ２９５ＮＨＬ（09CuPCrNi-B）、Ｑ３４５ＧＮＨＬ（０９CuPCrNi-A）。
（５）桥梁用结构钢：适用于桥梁建筑用的型钢及钢板，其牌号为Ｑ２３５q（原１６q）、Ｑ３４５q（原１６ＭＮq）、Ｑ３７０q（原１４MnNbq）、Ｑ４２０q（原１５MnVNq）；质量级分别为Ｃ级、Ｄ级或Ｅ级。
其它可用于钢结构的钢材牌号还有宝钢产ＢＢ５０２、５０３钢（fu=490~61 0MPa）；武钢产ＷＳＭ４１Ｃ、ＷＳＭ５０Ｃ钢（相当于日本ＳＭ４１Ｃ及ＳＭ５０Ｃ钢）、鞍钢产ＡＧ５０钢（fu=490~608MPa）及舞阳钢厂产ＷＦＧ３６Ｚ钢（Ｚ向钢）等。(.E202W03011.)
钢结构是指用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢结构在建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。钢结构行业通常分为轻型钢结构、高层钢结构、住宅钢结构、空间钢结构和桥梁钢结构5大子类。
轻型钢结构主要是采用轻型H型钢（焊接或轧制；变截面或等截面）做成门形刚架，C型、Z型冷弯薄壁型钢作檩条和墙梁，压型钢板或轻质夹芯板作屋面、墙面围护结构，采用高强螺栓、普通螺栓及自攻螺丝等连接件和密封材料组装起来的低层和多层预制装配式钢结构房屋体系。高层钢结构主要是采用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接而成的结构体系。高层钢结构常采用钢框架结构、钢框架—支撑结构、钢框架—混凝土核心筒（剪力墙）结构等形式，后者在现代高层、超高层建筑中应用较为广泛，属于钢—混凝土混合结构，使钢材和混凝土优势互补、充分发挥材料效能。
钢材理论质量计算公式
名称 单位 计算公式 计算举例
圆钢盘条 kg／m w=0.006165×d²
式中，d为直径(mm)直径80mm的圆钢，求每米质量 每米质量=0.006165×80²kg=39.46kg 螺纹钢 kg／m W=0.00617×d²
式中，d为断面直径(mm)断面直径为12mm的螺纹钢，求每米质量 每米质量=0.00617x12²kg=0.89kg 方钢 kg／m W=0.00785×d²
式中，d为边宽(MM)边宽30mm的方钢，求每米质量 每米质量=O．00785×30²kg=7.07kg 扁钢 kg／m W=0.00785×d×b
式中，d为边宽(mm)b为厚(mm)边宽40mm、厚5mm的扁钢，求每米质量 每米质量=O．00785×40×5kg=1.57kg 六角钢 kg／m W =0.006798×d²
式中，d为对边距离(mm)对边距离50mm的六角钢，求每米质量 每米质量=0.006798×50²kg=17kg 八角钢 kg／m W=0.006798×d²
式中，d为对边距离(mm)对边距离80mm的八角钢，求每米质量 每米质量：0.0065 x 80²kg=41.60kg
等边角钢 kg／m W=0.00785×[d(2b-d)+0.215(R²一2r²)] 式中，b为边宽，d为边厚，R 为内弧_半径，r为端弧半径 求4mmx20mm等边角钢的每米质量
GB9787中查出4mm×20mm等边角钢的R为3.5，r为1.2 每米质量=0.00785×[4(2×20—4)+0.215(3.5²一2×1.2²)]kg=1.15kg 不等边角钢 kg／m w=0.00785×[d(B+6一d)+0.215(R²一2 r²)] 式中，B为长边宽，b为短边宽，d为边厚，R为内弧半径,r为端弧半径 求30rnm×20mm x 4mm不等边角钢每米质量。从GB9788中查出30x 20x 4不等边角钢的R为3.5，r为1.2 每米质量=0.00785×[4(30+20—4)+0.215(3.5²—2×1.2²)]kg =1.46kg 槽钢 kg／m w=0.00785[hd+2t(b一d)+0.349(R²一r2)] 式中，h为高，b为腿长，d为腰厚，t为平均腿厚，R为内弧半径，r为端弧半径 求80mm×43mm×5mm的槽钢每米质量。从GB707中查出该槽钢t为8，R为8，r为4 每米质量=0.00785[80×5十2×8(43—5)+0.349(8²-4²)]kg=8.04kg 工字钢 kg／m w=0.00785[hd+2t(b一d)+0.8584(R²一r²)] 式中，h为高，b为腿长，d为腰厚，t为平均腿厚，R为内弧半径，r为端弧半径 求250rnm×118mm×10mm的工字钢每米质量。从GB706中查出该工字钢t为13。R为10，r为5 每米质量=0.00785[250×10+2×13 x(118一10)+0.8584(10²—5²)]kg=42.2kg 钢板 kg／m² w=7.85×6 式中，6为厚 厚度6mm的钢板，求每平方米的质量 每平方米质量=7.85×6kg=47.1kg
钢管(包括无缝钢管及焊接钢管)kg／m w=0.02466×S(D—S)式中，D为外径，s为壁厚 外径60mm，壁厚4mm的无缝钢管，求每米质量 每米质量=0.02466×4×(60-4)kg：5.52kg
焊接
概述：
1．实现连接的方法
连接两种物体的方式？例如，两块钢，如何连接？ 焊接、胶接、机械联接 与铆接相比: 节省了大量钢材。焊接更适合于生产装配线。胶接：
各种材料均可连接；工艺简单；应力分布均匀；密封性好；防腐节能、应力变形小；但易老化、耐热性差。机械联接：
螺纹连接、销钉连接、键连接、铆钉连接；铆钉连接是不可拆卸。机械连接一般为标准件，互换性好，选用方便，工作可靠、易于检修；但增加了机加工工序，结构重量大、密封性差，影响外观，成本较高。2．焊接热源的种类及特征：电弧、气焊、激光等
(1).电弧热:利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源，是焊接热源中目前应用最为广泛的一种，如手工电弧焊、埋弧自动焊等。
(2).化学热:利用可燃气体（氧、乙炔等）或铝、镁热剂燃烧时所产生的热量作为焊接热源，如气焊。这种热源在一些电力供应困难和边远地区仍起重要作用。
(3).电阻热:利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源，如电阻焊和电渣焊。采用这种热源所实现的焊接方法，都具有高度的机械化和自动化，有很高的生产率，但耗电量大。如电渣焊、(4).高频热源:对于有磁性的被焊金属，利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实质上也属电阻热。由于这种加热方式热量高度集中，故可以实现很高的焊接速度，如高频焊管等。
(5).摩擦热:由机械摩擦而产生的热能作为焊接热源，如摩擦焊。
(6).激光束:通过受激辐射而使放射增强的光，即激光，它经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为焊接热源。
每种热源都有它本身的特点，目前在生产上均有不同程度的应用。与此同时，还在大力开发新的焊接热源。3．焊接方法分类和应用 三大类焊接方法：
熔化：气焊(视频)、电弧焊（手工电弧焊1）、加压：电阻焊（视频）、爆炸焊（视频）钎焊：电路板焊接应用（视频：焊接应用）
电弧焊
手工焊焊接过程（视频）熔滴过渡（视频）
工件上温度变化过程（动画）焊接应力和变形
手工电弧焊
手工焊接视频
第五章金属材料成型（焊接成型）
焊条组成和作用(视频)焊条的选用原则 埋弧焊
焊接过程：视频：埋弧焊2 焊接过程：是手工焊的自动化，热源相同。
焊接基本动作：引弧，送进焊条（自动或半自动），移动电弧。焊条变为：光焊丝（上无涂料，可以提高电流密度，熔深增加）
和焊剂（隔绝空气，防止金属飞溅，保护效果更好）。
问题：为什么埋弧焊的焊接效率这么高呢？
答：焊芯和药皮分开，导电长度短，所以电流大，常常为1000A以上；
且不用换焊条，焊接可以连续进行；
而手工电弧焊电流为20-500A，厚度一般在3-20mm之间。所以：提高生产率5-10倍。
缺点：焊接位置有限；设备费用高；工艺准备复杂。焊接材料：焊剂 熔炼焊剂：保护作用
非熔炼焊剂（烧结、粘结）：除保护外，冶金处理
适用场合：应用：视频：大口径钢管的焊接
气体保护焊
氩弧焊 视频：氩弧焊
使用保护气体的目的是防止大气污染焊接区域和钨极。对保护效果影响最大的因素是喷嘴大小、气体流量和气体种类。
其它常用焊接方法
点焊 视频 缝焊 视频 对焊 视频 钎焊
视频：盐浴钎焊 视频：电路板钎焊 视频：感应钎焊 视频：火焰钎焊
常用金属材料的焊接
1 异种钢焊接主要存在的问题
1.1 熔点的差异
如果相焊的两种金属熔点相差很大, 接头性能难以得到保证, 16MnR熔点1430℃, 00Cr19Ni10熔点1398℃～1420℃, 两种金属熔点相差不是很大, 一般能获得一个满意的焊接接头。
1.2 线膨胀系数差异
由于低合金钢与奥氏体型不锈钢两种金属线膨胀系数相差很大, 产生的应力容易使焊缝热影响区产生裂纹。
1.3 热导率的差异
一般低合金钢的热导率为0.2 8 8～0.5 0 4 W/c m·℃, 不锈钢的热导率为0.1 6 8～0.3 3 6 W/c m·℃, 低合金钢随温度的增加, 热导率是下降的, 不锈钢随温度的增加, 热导率是上升的, 所以热导率的不同可使被焊材料熔化不同步, 导致金属之间结合不良。
1.4 形成脆性的化合物
异种钢焊接时由于在焊接热循环的作用下可能会形成某些金属的脆性化合物, 这种化合物会降低焊缝的塑性和韧性, 在热胀冷缩的环境下, 可能使焊接接头发生脆性断裂。
2 异种钢焊接性分析
预热、缓冷、焊后热处理, 特别是针对中厚板、拘束力较大的焊接, 采用一定温度的预热、缓冷以及焊后消应力热处理的措施, 可以有效地减小焊接应力, 降低冷裂倾向。
焊缝金属化学成分的不均匀, 熔焊时, 焊缝是由局部熔化的母材和熔化的焊条金属形成, 不同的坡口型式和焊接参数, 熔合比也不同, 为确保焊缝金属成分的稳定性, 防止焊缝因熔合比过大在熔合区产生马氏体组织, 因此在焊接时要控制焊接参数等, 减小熔合比的影响。
熔合区碳的迁移, 异种钢焊接在焊后热处理后往往会在低合金钢侧母材上形成脱碳层, 高合金钢侧形成增碳层, 导致熔合区接头的塑性下降, 硬度增加, 可能在熔合区产生破坏, 所以在异种钢焊接时, 采用隔离层堆焊, 防止碳迁移现象。
熔合区应力的形成, 由于异种钢焊接两种金属的线膨胀系数不一样, 焊接时可产生较大的残余应力, 这种应力即使通过消应力热处理也无法消除, 而熔合区这个薄弱地带往往受到这个应力的影响, 极易在此附近造成焊接接头的破坏, 所以我们要控制这种异种钢的焊接接头, 可采用隔离层堆焊后用同种钢焊条焊接则接头的性能可大为改善。
3 焊接工艺的制定
在设备筒体上用火焰割刀开坡口。
用砂轮机将坡口打磨干净光滑, 并对坡口表面做100%PT, 符合JB/T4730.5-2005, I级合格。
用电加热带或火焰对坡口200mm范围内预热至150℃, 达到规定温度后进行坡口堆焊。
采用A302, φ3.2mm小直径焊条, 小电流, 多层多道堆焊坡口, 减小熔合比和焊缝的稀释率, 堆焊3层, 厚度至少8mm, 堆焊完毕后打磨坡口, 清除有害熔渣 (焊接工艺参数见:表1) 。
坡口表面作100%PT, 符合JB/T4730.5-2005, I级合格后作100%UT, 符合JB/T4730.3-2005, I级合格。用电加热带对堆焊坡口进行620±20℃, 保温2.5h消应力热处理。热处理后100%PT, 符合JB/T4730.5-2005, I级合格后作100%UT, 符合JB/T4730.3-2005, I级合格。
组对接管与筒体D类焊缝, 保证装配间隙尺寸, 然后用同种钢A002焊条先焊内侧焊缝, 内侧焊接完毕后外侧气刨清根, 彻底打磨掉渗碳层后作1 0 0%P T, 符合J B/T4730.5-2005, I级合格后进行外侧的焊接, 焊接完毕后将焊缝打磨圆滑 (具体焊接工艺参数见:表1) 。
焊后内外100%PT, 符合JB/T4730.5-2005, I级合格后100%UT, 符合JB/T4730.3-2005, I级合格。
4 焊接操作要点
焊条焊接时不允许焊条作横向的摆动, 多层多道焊, 堆焊前一定要预热到规定的温度, 中间停止焊接需重新预热, A302焊条焊接时控制层间温度在150℃左右, 坡口至少堆焊3层, 堆焊时尽量采用小线能量焊接, 减少碳的迁移和熔合比, 保证焊缝成分的均匀性, A002焊条焊接时控制层间温度70℃左右, 减少高温停留的时间, 提高耐腐蚀性能, 每道焊缝焊接结束后及时清除熔渣, 防止产生夹渣等缺陷。
5 焊接工艺评定试验
为验证该焊接工艺的正确性, 确保焊接接头能达到理想中的使用要求, 按照JB/T4708-2000制定焊接工艺评定试验方案, 试板采用δ=42mm的16MnR板材坡口堆焊A302后与00Cr19Ni10Ⅲ锻件相焊 (坡口尺寸如图2) , 按照拟定的焊接工艺施焊, 焊接完毕后经100%RT检测, 符合JB/T4730.2-2005, I级合格, 焊接接头经拉伸、弯曲、冲击力学性能试验, 完全符合相关标准要求。
6 结语
虽然异种钢焊接难度较大, 需要解决的问题较多, 但我们只要了解其焊接性能, 分析可能产生缺陷的因素, 选择合理的焊接方法和焊接材料, 制定合理的焊接工艺, 还是能获得理想、优质的异种钢焊接接头。
参考文献
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低合金钢包括高强度钢、铬-钼耐热钢、低温钢和耐腐蚀钢等，在工程结构中被广泛采用，它在国民经济建设中具有很重要的作用。低合金钢的焊接是建造这些工程结构的主要工艺方法之一，也是产品制造过程中必须特别重视的关键环节。许多工程结构的破坏，包括一些重大的灾难性事故，都是由于在焊接上出现质量问题造成的。低合金钢的焊接应重点关注两大方面的问题：一是焊接接头的韧性，防止接头的任一区域产生脆化，特别是过热区；二是焊接裂纹，要防止在焊缝或热影响区中出现裂纹，主要是焊接冷裂纹。对于承受动载荷的结构，还要有足够的抗动载断裂性能。因此，对一个重要的产品而言，需要进行下述几方面的试验，这包括模拟焊接热影响区性能、焊接热影响区及焊接接头的抗裂性试验、焊接接头的抗动载断裂。根据得出试验结果，既可对钢种的这些性能作出评价，又可以选出合适的焊接热输入、焊前预热及道间温度等施工参数。下面以10Ni5CrMoV钢为例加以具体说明。
1模拟焊接热影响区性能试验
1.1试验条件
模拟焊接热循环是在设定的峰值温度和冷却速度条件下进行的，可以完成一次、两次及多次模拟加热。试验时的加热速度为100 ℃/s，峰值温度（Tp）最高为1 350 ℃，通常再选定几个有代表性的温度，如两相区温度、正常的奥氏体区温度和粗大的奥氏体区温度等。冷却速度通常用800～500 ℃之间的冷却时间即t8 / 5表示，当t8 / 5设为5～10 s时，代表焊条电弧焊； 当t8 / 5设定为20～40 s时，代表中等规范的气体保护焊或埋弧焊； 当t8 / 5设定为>40 s时，则代表大规范的气电立焊或电渣焊等。试验用钢的化学成分和性能列于表1，钢的Ac3是790 ℃，Ac1是660 ℃。
试验选用的模拟焊接热循环参数冷却时间t8/5为5，10，20，40，60，90 s，峰值温度Tp为750，950，1 150，1 350 ℃。
1.2试验结果
在测定峰值温度的影响时，把t8 / 5固定在10 s， 其它参数也保持不变；在测定t8 / 5的影响时，把峰值温度固定为1 350 ℃。在不同峰值温度和不同t8 / 5条件下，热影响区的冲击吸收能量和硬度汇总于表2。
由表2可以看出，与母材-50 ℃的冲击吸收能量为203 J相比较，在模拟加热之后的韧性都有所降低，且峰值温度越高下降越明显。峰值温度在1 350 ℃时韧性最差，比母材的冲击吸收能量下降了约30%。在硬度方面，仅750 ℃加热后硬度值低于母材（348HV5），其它峰温条件下的硬度均有所提高。950 ℃加热后硬度提高最明显，这与重新相变后生成马氏体组织有关系。750 ℃加热时，引起原回火马氏体中的碳化物进一步析出等，导致硬度降低。
由模拟焊接热循环试验得知，当t8 / 5≤40 s时，随着t8 / 5的增加，模拟热影响区的韧性在逐渐提高，当t8 / 5=40 s时韧性达到最高值，并与母材的原始性能相当。t8 / 5>40 s后，随着t8 / 5的增加，模拟热影响区的韧性逐渐下降。t8 / 5=60 s时韧性已明显降低，t8 / 5=90 s时冲击吸收能量下降到30 J以下。因此，焊接10Ni5CrMoV钢时，其t8 / 5应控制在40 s之内为宜。根据相关的公式计算，如果把预热或道间温度设定为120 ℃，这时的热输入约为63 kJ/cm；如果把预热或道间温度设定为150 ℃，那么它的热输入约为55 kJ/cm。这样的热输入上限，可满足气体保护焊和埋弧焊等的施工要求。另外，t8 / 5也不宜太小，以10 s为下限。如果t8 / 5=5 s，热影响区的韧性也会受到损害，这与组织上出现了孪晶马氏体有关系[1]。
2焊接裂纹试验
2.1焊接热影响区的裂纹试验
目前，国内外都利用插销试验方法来研究焊接热影响区的裂纹敏感性，并取得了很多共识。这一试验方法专门用来评定热影响区的抗冷裂纹性能，是一个定量的试验方法，它是国际焊接协会（IIW）推荐的试验方法。
插销试验用底板为低碳钢，插销棒必须采用低合金高强度钢，即10Ni5CrMoV钢。焊接电流 170～180 A，电弧电压26～28 V，焊接速度150 mm/min，焊道长度 100～150 mm。焊完后当底板温度降至150 ℃时施加不同值的拉伸静载荷，并保持其大小不变，以便确定临界断裂应力。试验规定：当拉伸载荷保持24 h仍不断开的话，则视为不断裂。
2.1.1临界断裂应力的测定
为了比较焊条烘干温度对临界断裂应力的影响，将其配套的J857Ni焊条分别在不同温度下（350 ℃或450 ℃）烘干，同时采用水银法测定扩散氢含量，其结果是：经350 ℃和450 ℃烘干后，其扩散氢含量分别是3.0 mL/100 g和1.43 mL/100 g。试验时它与不同的预热温度相互组合（50 ℃、80 ℃及120 ℃）。不同焊条烘干温度和不同预热条件组合后的断裂应力与断裂时间之间的关系如图1所示。
由图1可知，采用350 ℃烘干的焊条，不进行预热时的临界断裂应力是310 MPa；采用450 ℃烘干的焊条，不进行预热时的临界断裂应力是410 MPa；当采用450 ℃烘干的焊条且预热50 ℃时，应力不超过690 MPa则不产生断裂；而当预热达到80 ℃时，即使净截面应力增加到880 MPa也不产生断裂。可见，对临界断裂应力而言，提高预热温度比提高焊条烘干温度的效果更加明显。插销试验的测温数据如下：不预热焊接时，焊条熄弧至冷却到150℃的时间是60～70 s；预热温度为50 ℃时，这一时间增至100 s左右；预热温度为80 ℃时增至150 s；预热温度为120 ℃时达到500 s左右。根据文献[2]的测定结果：熄弧至冷却到150 ℃的时间为60 s时，焊缝的扩散氢量为1.5 mL/100 g，而这一时间达到500 s时，扩散氢量仅有0.5 mL/100 g。因此，随着预热温度的提高，扩散氢量逐渐降低；另外，缓慢冷却降低了焊接残余应力，因而使临界断裂强度得以有效提高。
nlc202309040930
2.1.2断口宏观形貌观察
插销试验后，将24 h以内断裂的试样进行断口形貌目视观察，必要时采用放大镜，粗略地确定其中纤维状断口和结晶状断口所占的比例，结果如表3所示。
由表3可以看出：不预热时，不论焊条烘干温度是高是低，其断裂应力都是较低的，均在600 MPa以下；当预热50 ℃时，其断裂应力有了明显提高，都在700 MPa以上。为便于说明，把前者称为低应力断裂，把后者称为高应力断裂。低应力断裂时对应的断口以结晶状（脆性断裂）为主，高应力断裂时对应的断口以纤维状（延性断裂）为主。试验表明，影响断口宏观形貌的因素主要是焊条烘干温度和预热条件，与之对应的变化主要是焊缝中的扩散氢量。除了氢的影响外，施加的应力大小对断口形貌也有一定影响。在同一焊条烘干温度（如350 ℃），且均不预热时，焊缝含氢量应是一样的，当其施加的应力较低时，断裂的持续时间增长，结晶状断口相应增多；在相同的预热温度下（如50 ℃），且都是450 ℃烘干时，其含氢量也应是相同的，当其施加的应力较低时，断裂的持续时间也会增长，结晶状断口也相应增加。
2.2焊接接头的裂纹试验
2.2.1直Y形坡口对接裂纹试验
试板尺寸为200 mm×150 mm×40 mm，采用J857Ni焊条。测定预热温度对裂纹的影响时，焊条不吸潮，烘干条件是450 ℃×2 h；测定吸潮时间对裂纹的影响时，焊条的烘干条件是420 ℃×2 h，放在30 ℃×90%的恒温恒湿箱内1～6 h。上述两者的试验条件和裂纹率如表4所示。
由表4得知，在焊条不吸潮的情况下，既使环境温度低，预热到80 ℃以上仍可避免裂纹，但是，焊条吸潮超过2 h以上，既使预热到100 ℃仍会在焊缝中出现严重裂纹，可见预防焊接材料吸潮是至关重要的。
2.2.2刚性固定对接裂纹试验
试板尺寸为250 mm×250 mm×40 mm，固定在100 mm厚的底板上。采用J857Ni焊条，焊条烘干温度和预热温度对裂纹率的影响如表5所示。
2.2.3弧形角接裂纹试验
试件尺寸等见参考文献[3]，试弧形角接裂纹试验的试验条件和裂纹情况如表6所示。
由表6可知，焊条吸潮后焊缝中扩散氢量明显增加，致使裂纹严重，应给予高度重视。当环境温度不低于0 ℃，环境湿度≤80%时，预热和道间温度宜控制在80～120 ℃；当环境温度低于-5 ℃时，预热和道间温度控制在80～120 ℃还不足以消除裂纹，宜把预热和道间温度控制在100～130 ℃，环境湿度越大，这一温度应越高。
3焊接接头的抗动载性能试验
在评定抗动载断裂性能方面，目前国内外采用的试验方法有：冲击试验（含示波冲击）、CTOD实验、动态撕裂试验、落锤试验、爆炸试验等。有些国家则采用几种试验方法综合评定，如采用落锤试验和冲击试验方法相结合，也有的采用爆炸试验和动态撕裂试验相结合。
3.1示波冲击试验
10Ni5CrMoV钢焊接区不同部位的示波冲击试验结果如表7所示。可以看出，焊缝中心的冲击吸收能量很低，裂纹扩展吸收能量占冲击吸收能量总量的比例不足50%，一旦出现裂纹将会在焊缝中快速扩展，并有可能进入热影响区。熔合线和熔合线外2 mm处的冲击吸收能量都很高，且裂纹扩展吸收能量占的比例较高，均大于60%，这表明热影响区有着高的抗裂纹扩展能力。如果焊缝中的裂纹扩展到热影响区，它将会在热影响区中被阻止。鉴于10Ni5CrMoV钢的韧性远高于焊缝的韧性，可见焊缝是其薄弱环节，故下面的几个试验主要测定焊缝的相关性能。
3.2动态撕裂试验 （DT试验）
用焊条J857Ni焊接的焊缝金属DT试验结果如表8所示。
试验结果表明，焊条J857Ni的焊缝金属具有高的动态撕裂能量，达到了美国军标规定值。
3.3落锤试验（NDT试验）
经测定焊条J857Ni的焊缝金属NDT温度为-80 ℃，见表9。
3.4爆炸试验
试样尺寸为40 mm×510 mm×510 mm；焊后保留原始焊道外形，不允许进行打磨。焊接接头的爆炸膨胀试验结果如表10所示。试验结果表明，10Ni5CrMoV钢与其配套的J857Ni焊条焊接后，焊接接头的抗爆炸膨胀性能良好，符合美国军标要求。
综合各项抗动载性能试验结果可知，10Ni5CrMoV钢及其配套J857Ni焊条的抗动载断裂性能优良，NDT温度为-80℃，DT试验和爆炸试验结果均符合美国军标要求，钢的热影响区有着高的抗裂纹扩展能力，但焊缝金属的抗裂纹扩展能力偏低。
4结束语
通过上面的焊接性能综合评价，可以确定：10Ni5CrMoV钢及其配套焊材的抗动载断裂性能优良，适于承受动载的工程结构。焊接该钢种时可采用焊条电弧焊、气体保护焊和埋弧焊等常用施工方法，其焊接热输入的上限为55 kJ/cm；但是，焊接热输入也不宜太小，以防止产生孪晶马氏体。根据环境温度、环境湿度的不同，可采用不同的预热和道间温度。通常，预热和道间温度宜控制在80～130 ℃，这时既可避免产生焊缝裂纹也能防止热影响区出现低应力断裂。上述各试验所确定的焊接规范参数，均被编入产品施工指导文件。根据用户介绍，经过多台产品的施工与检验，证明所编制的施工指导文件效果良好，满足了现场施工要求，能保证产品质量安全可靠。足见这一焊接性能综合评价系统是可行的和可信的。
参考文献
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收稿日期： 2015-01-10
尹士科简介： 1941年出生，教授级高级工程师，获国家科技进步二等奖2项，部级科技进步一等奖3项，获国家授权发明专利7项，出版著作和译著共20部，发表论文100余篇。
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