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材料及材料焊接行为1/13、材料基础知识——金属结构、铁碳合金、铁碳相图金属材料中常见的晶格形式纯铁的结晶过程置换固溶体、间隙固溶体、金属化合物共晶相图、包晶相图铁碳合金相图中各特征点的意义铁素体、奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体、莱氏体、渗碳体，魏氏组织共析钢、亚共析钢、过共析钢、共晶白口铁、亚共晶白口铁、过共晶白口铁钢的冷却转变，TTT曲线，CCT曲线——焊接冶金焊接接头构成和各区的特点焊接裂纹的种类和形成机理焊接接头断裂形式和裂纹试验——热处理热处理种类、作用正火、淬火、回火、调质、消除应力退火、时效强化、固溶处理——金属材料性能，试验方法（破坏性检验），材料特征值强度、塑性、韧性、硬度、导热性、热膨胀性、耐腐蚀性2、钢的工业生产——高炉炼铁过程还原过程，焦碳既作为燃料又作为还原剂，成品为生铁。——炼钢过程基本氧化过程，由生铁炼成钢要求去除不期望存在的铁的伴生杂质，如碳、硅、锰、磷和硫。精炼方法：酸性转炉炼钢法、平炉炼钢法、电炉炼钢法——钢的浇注浇注的钢水中仍含有大量氧的成份。应进行脱氧，这一过程为还原。沸腾钢镇静钢（在钢水中添加约0.15%的硅和少量的锰和铝）特别镇静钢（在钢水中添加约0.2%的硅，约0.02%的铝和少量的锰）——合金元素对钢性能的影响性能CSiMnPSCrNiMoCuAl抗拉强度++++(－)+++++硬度+++++++++屈服极限+++++++++延伸率－＜2%(－)(－)－－(－)－(－)－冲击韧性－－+－－(－)+－(－)冷变形性－－(－)－－(+)－(－)深冲性－－－(－)－(－)－(+)－(－)锻造－－+－(－)(－)－(－)压力焊能力－－(+)－－－(+)(－)－熔化焊能力－－+－－－－+(－)热脆性－－++++淬硬性++++++(+)+热强性+至400++－+(+)同C+材料及材料焊接行为2/13－－－－－(－)耐腐蚀性+(+)－++(+)同C(+)+抗高温氧化性+++(+)+冷作硬化性++++(+)疲劳性能(+)间接(+)同C(+)同C(+)同C(+)同C3、钢的分类，EN10020标准，——按合金元素的含量分类碳钢（非合金钢）低合金钢∑合金元素含量5%例如13CrMo4-5高合金钢∑合金元素含量≥5%例如X6CrNi16-13——按使用要求分类普通钢优质钢特殊优质钢4、钢的标记体系，EN10027EN10027-2材料的数字标记×××××××①②③④⑤①－材料分组：0=纯铁1=钢2=重金属如Cu、Ni3=轻金属如Al②－分类组别见表2③－不同品种的数字编号④⑤－钢种的数量有要求时的标记数字例：1．0116按EN10025-2对S235J2钢的数字编号01=一般结构钢Rm500N/mm2材料类别号：1=钢材分类号按EN10027-1和ECISSIC10标准：材料符号标记主要符号（EN10027-1）（钢种）附加符号（ECISSIC10）对于钢对于钢的制造*主要符号标记:①G－铸钢如GS-35，GG-灰口铸铁②根据钢的使用及其机械性能和物理性能的主要符号：S－普通结构用钢P－压力容器用钢L－管道用钢E－机器制造用钢材料及材料焊接行为3/13－钢筋用钢Y－应力钢R－钢轨用钢H－高强度拉伸性能的冷轨钢板例如：EN10025-2S235J2③按化学成分含量标记:i）碳素钢和锰1%的碳锰钢（不含易切削钢），标记为：CXX。例如：C25，C45ii）锰1%的碳锰非合金钢、非合金钢的易切削钢、合金元素5%的合金钢（不含高速钢），用数字+化学元素符号+数字来标记。例如：13CrMo4-513---C=0.13%Cr---Cr=1%Mo---Mo=0.5%钢的合金系数元素4Co,Cr,Mn,Ni,Si,W10Al,B,Be,Cu,Mo,No,Pb,Ta,Ti,V,Zr100C,Ce,N,P,Siii）合金元素总含量≥5%的合金钢用X+数字+化学元素+数字来标记，例如：X5CrNi18-10X---高合金钢Cr---Cr=18%Ni---Ni=10%按欧洲标准材料标记示例机械性能一致的钢的标记、按欧洲EN标准非合金结构钢对S、E、P、L、B钢的标记GXnnnan..+an+an…1)按EN10027标准主要符号按钢铁IC10附加符号字母性能对于钢对于钢的制造1组³)2组G=铸钢(如必要)S=结构用钢nnn=最小产品厚度的最小屈服强度N/mm²冲击功(焦耳)试验温度C=具有特别的冷变形能力D=液浸镀层E=瓷漆F=锻压H=空心型材L=用于低温M=热机械轧制N=正火或正火轧制O=海上用P=钢板桩Q=调质S=钢结构用钢T=管材W=热强钢an=用于规定的附加元素如Cu的符号,如需要带一个一位的数字,它乘以10为规定的含量27J40J60J℃JRKRLR+20JOKOLO0J2K2L2－20J3K3L3－30J4K4L4－40J5K5L5－50J6K6L6－60M－热机械轧制N－正火或正火轧制Q－调质G－其它特性，如有必要用1或2个数字5、碳钢碳锰钢——应用广泛应用于民用建筑、地下工程、桥梁工程、水利工程、车辆制造和机器制造。——标准欧洲标准EN10025-2材料及材料焊接行为4/13——标记－标准号（EN10025-2）；－标记S（结构钢）或者E（机器制造用钢）；－厚度≤16mm的最低屈服强度的标识，用MPa表示－如果适用，关于冲击功数值的等级标记；－如果适用，表示特殊要求的附加标记C－标明“＋N或者＋AR”示例：一种适于冷弯边（C）的结构钢（S）,其在室温条件下的最低屈服强度为355Mpa1)，在0℃（J0）条件下的最低冲击功数值为27J，供货状态为正火轧制（或者轧制状态）钢材EN10025-2-S355J0C＋N（或者＋AR）——化学成分——机械性能——可焊性*碳当量CEV:CEV=C＋Mn＋Cr＋Mo＋V＋Ni＋Cu6515非合金结构钢的焊接：普通结构钢熔化焊时的焊接性主要受它的淬硬倾向、脆断倾向、时效倾向以及它的偏析性能等因素的影响。这些影响都是由钢的化学成分所确定，尤其是由钢中的含碳量、含氮量、含硫量和含磷量所确定。含碳量不大于0.22%的结构钢是可焊接钢种，并且可在不予热的情况下施焊。——耐侯钢含有一定数量的合金元素的钢材，如添加P、Cu、Cr、Ni、Mo、…到钢材中在温度条件下通过在母材金属上形成自保护的氧化膜可以增强其抗大气腐蚀性。耐侯钢标记：－标准号（EN10025-5）；－标记S（结构钢）；－厚度≤16mm的最低屈服强度的标识，用MPa表示；－相关冲击功数值的质量标识；－字母W表示钢材抗大气腐蚀；－如必要，字母P表示高磷含量等级（只适用于级别S355）；－标明“＋N或者＋AR”例：防大气腐蚀（W）的结构钢（S）在355MPa1)的室温下使用最低屈服强度，在0℃(J0)条件下使用27J的最低冲击功，正火轧制（或轧制）供货：钢材EN10025-5-S355J0W＋N（或者＋AR）耐侯钢焊接性如果使用无抗大气腐蚀的填充金属则应该确保焊缝本身是耐候的。在焊接之前，应该将已形成的表面层清除至接头边缘10mm到20mm的距离。焊接钢材级别S355J0WP和S355J2WP采用的磷含量很高时，应该采用特殊的预防措施6、细晶粒结构钢——提高金属材料强度的机理1）析出强化2）固溶强化3）晶界强化4）热处理强化材料及材料焊接行为5/13）冷作硬化——细晶粒钢的分类正火细晶粒结构钢，标准EN10025-3（2004）热机械轧制细晶粒结构钢，标准EN10025-4（2004）调质细晶粒结构钢，标准EN10025-6（2004）——细晶粒钢的应用主要是用于受较高载荷的焊接构件，如桥梁、闸门、容器、水罐、吊车以及用于低温情况下。——正火和热机械轧制细晶粒钢的标记－标准号（EN10025-3，-4）；－标记S（结构钢）；－厚度≤16mm的最低屈服强度的标识，用MPa表示；－供货条件（N，M）；－大写字母L用于表示在温度不低于－50℃下按照所说明的最低冲击功数值的性质。不带L的表示在不低于－20℃的温度下按照所说明的最低冲击功数值例如EN10025-3S355NL或者钢材EN10025-4S355ML。——调质细晶粒结构钢的标记－标准号（EN10025-6）；－标记S（结构钢）；－厚度≤50mm的最低屈服强度的标识，用Mpa表示；－供货条件Q；－大写字母L或者L1用于在不低于－40℃或者－60℃的温度下的最低冲击功数值。不带L的表示在不低于－20℃的温度下按照所说明的最低冲击功数值例如EN10025-6S460QL——化学成份——机械性能——正火细晶粒结构钢的焊接正火钢的冷裂倾向HAZ区脆化——热机械轧制细晶粒钢焊接特性少量珠光体钢对于不同的焊接方法，在不同的焊接条件下均可以无困难地进行焊接。其特殊的优点在于：这种钢在恶劣的焊接条件下也不要求予热或焊后热处理。——调质细晶粒结构钢的焊接冷裂纹再热裂纹HAZ区的脆化HAZ区的软化——细晶粒结构钢填充材料的选择按等强匹配的原则选择填充材料熔敷金属的屈服强度的小于500MPa的焊接材料，以EN10025-3S460N为例ISO2560-AE464B即EN499E464BISO14341-AG465MG3Si1即EN440G465MG3Si1ISO17632-AT4631NiBM即EN758T4631NiBM熔敷金属的屈服强度的大于500MPa的焊接材料，以EN10025-6S620Q为例：ISO18275E627Mn1NiBT即EN757E627Mn1NiBTEN12534G625Mn4NiMoISO18276T625Mn1.5NiBT即EN12535T625Mn1.5NiBT材料及材料焊接行为6/13、热强钢——对热强钢的要求１)具有足够的热强性，包括高温持久强度或蠕变强度。２)具有足够的抗腐蚀性和抗氧化性。３)具有良好的可加工性能，包括冷、热成形性能，热切割性和焊接性等。——蠕变及其影响因素通过固溶强化对晶格造成约束通过弥散强化阻碍位错运动通过减少钢中的有害伴生元素净化晶界通过正火处理使晶粒分布均匀通过改变金属的晶格结构提高热强性——热强钢分类，标准（EN10028）碳钢系列低合金钢系列高合金系列——热强钢化学成分——热强钢性能（常温和高温）——低合金热强钢的焊接工艺焊接方法坡口加工准备焊接材料选择原则焊接金属的合金成分与强度应基本上与母材相应指标一致或应达到产品技术条件提出的最低性能指标。低合金热强钢的焊前预热和焊后热处理——低合金热强钢焊接材料焊条电弧焊用药皮焊条ISO3580ISO3580-A（EN1599）ECrMo1B44H5气体保护焊、焊丝、棒、埋弧焊焊丝EN12070EN12070GCrMo1EN12070WCrMo1EN12070SCrMo1气体保护焊药芯焊丝ISO17634ISO17634-A（EN12071）TCrMo1BM8、低温钢——提高低温钢韧性的措施固溶强化和晶粒细化增加钢材中的镍含量提高钢材的纯净度热处理方法——低温用钢分类、典型钢种和应用范围低温用钢分为无Ni钢和有Ni钢两类。无Ni的低温用钢，加入提高强度的合金元素和使晶粒细化的微量元素