焊接冶金学-材料焊接性-机械工业出版社-课后答案(3-5章)修改版v1.0

型钢的溶合区,其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关,高温过热和中温敏化相继作用是其产生的的必要条件。 防止方法:{1}控制焊缝金属化学成分,降低含碳量,加入稳定化元素Ti、Nb;{2} 控制焊缝的组织形态,形成双向组织{γ+15%δ};{3}控制敏化温度范围的停留时间;{4}焊后热处理:固溶处理,稳定化处理,消除应力处理。

4. 简述奥氏体不锈钢产生热裂纹的原因?在母材和焊缝合金成分一定的条件下,焊接时应采取何种措施防止热裂纹?答:产生原因:{1}奥氏体钢的热导率小,线膨胀系数大,在焊接时局部加热和冷却条件下,接头在冷却过程中产生较大的拉应力;{2}奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织,有利于有杂质偏析,而促使形成晶间液膜,显然易于促使产生凝固裂纹;{3}奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂,不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜,一些合金元素因溶解度有限{如Si、Nb},也易形成易溶共晶。 防止方法:{1}严格控制有害杂质元素{S、P—可形成易溶液膜};{2}形成双向组织,以FA模式凝固,无热裂倾向;{3}适当调整合金成分:Ni<15%,适当提高铁素体化元素含量,使焊缝δ%提高,从而提高抗裂性;Ni>15%时,加入Mn、W、V、N和微量Zr、Ta、Re{<0.01%}达到细化焊缝组织、净化晶界作用,以提高抗裂性;{4}选择合适的焊接工艺。

5. 奥氏体钢焊接时为什么常用“超合金化”焊接材料?答:为提高奥氏体钢的耐点蚀性能,采用较母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”焊接材料。提高Ni含量,晶轴中Cr、Mo的负偏析显著减少,更有利于提高耐点蚀性能。

6. 铁素体不锈钢焊接中容易出现什么问题?焊条电弧焊和气体保护焊时如何选择焊接材料?在焊接工艺上有什么特点?答:易出现问题:{1}焊接接头的晶间腐蚀;{2}焊接接头的脆化①高温脆性②σ相脆化③475℃脆化。 SMAW要求耐蚀性:选用同质的铁素体焊条和焊丝;要求抗氧化和要求提高焊缝塑性:选用A焊条和焊丝。 CO2气保焊选用专用焊丝H08Cr20Ni15VNAl。 焊接工艺特点:{1}采用小的q/v,焊后快冷——控制晶粒长大;{2}采用预热措施,T℃<=300℃——接头保持一定ak;{3}焊后热处理,严格控制工艺——消除贫Cr区;{4}最大限度降低母材和焊缝杂质——防止475℃脆性产生;{5}根据使用性能要求不同,采用不同焊材和工艺方法。

7. 何为“脆化现象”?铁素体不锈钢焊接时有哪些脆化现象,各发生在什么温度区域?如何避免?答:“脆化现象”就是材料硬度高,但塑性和韧性差。 现象与避免措施:{1}高温脆性:在900~1000℃

急冷至室温,焊接接头HAZ的塑性和韧性下降。可重新加热到750~850℃,便可恢复其塑性。{2}σ相脆化:在570~820℃之间加热,可析出σ相。σ相析出与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温度、保温时间以及预先冷变形有关。加入Mn、Nb使σ相所需Cr的含量降低,Ni能使形成σ相所需温度提高。{3}475℃脆化:在400~500℃长期加热后可出现475℃脆化。适当降低含Cr量,有利于减轻脆化,若出现475℃脆化通过焊后热处理来消除。

8. 马氏体不锈钢焊接中容易出现什么问题,在焊接材料的选用和工艺上有什么特点?制定焊接工艺时应采取哪些措施?答:易出现冷裂纹、粗晶脆化。 焊接材料的选用:{1}对简单的Cr13型,要保证性能,要求S、P、Si,C含量较低,使淬硬性下降,更要保证焊接接头的耐蚀性。{2}对Cr12为基加多元元素型,希望焊缝成分接近母材,形成均一的细小马氏体组织。{3}对于超低碳复相马氏体钢,采用同质焊材,焊后经超微细复相化处理,可使焊缝的强韧化约等于母材水平。工艺特点:{1}预热温度高{局部或整体}T℃=150-260℃;{2}采用小的q/v:防止近缝区出现粗大α和κ析出;{3}选用低氢焊条:焊缝成分与母材同质,高碳马氏体可选用奥氏体焊条焊接.

9. 双相不锈钢的成分和性能特点,与一般A不锈钢相比双相不锈钢

的焊接性有何不同?在焊接工艺上有什么特点?答:双相不锈钢是在固溶体中铁素体和奥氏体相各占一半,一般较少相的含量至少也要达到30%的不锈钢。这类钢综合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点,具有良好的韧性、强度及优良的耐氧化应力腐蚀性能。与一般奥氏体不锈钢相比:{1}其凝固模式以铁素体模式进行;{2}焊接接头具有优良的耐蚀性,耐氯化物SCC性能,耐晶间腐蚀性能,但抗H2S的SCC性能较差;{3}焊接接头的脆化是由于Cr的氮化物析出导致;{4}双相钢在一般情况下很少有冷裂纹,也不会产生热裂纹。焊接工艺特点:{1}焊接材料应根据“适用性原则”,不同类型的双向钢所用焊材不能任意互换,可采取“适量”超合金化焊接材料;{2}控制焊接工艺参数,避免产生过热现象,可适当缓冷,以获得理想的δ/γ相比例;{3}奥氏体不锈钢的焊接注意点同样适合双相钢的焊接。

10. 从双相不锈钢组织转变的角度出发,分析焊缝中Ni含量为什么比母材高及焊接热循环对焊接接头组织,性能有何影响?答:双相不锈钢的合金以F模式凝固,凝固结束为单相δ组织,随着温度的下降,开始发生δ→γ转变不完全,形成两相组织。显然,同样成分的焊缝和母材,焊缝中γ相要比母材少得多,导致焊后组织不均匀,韧性、塑性下降。提高焊缝中Ni含量,可保证焊缝中γ/δ的比例适当,从而保证良好的焊接性。 在焊接加热过程,整个HAZ受到不同峰值温度的作用,最高接近钢的固相线,但只有在加热温度超过原固溶处

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