阀门金属焊接性的定义
金属材料能否进行焊接,焊接之后能否保持材料的原有性能(如强度、塑韧性、耐蚀性等),即金属焊接性问题。
一、金属焊接性的定义
金属焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定的焊接工艺条件下,获得优质焊接接头的难易程度。它包括两方面的内容:其一是结合性能,即在一定焊接工艺条件下,被焊金属形成焊接缺陷(裂纹、夹渣、气孔等)的敏感性;其二是使用性能,即在一定焊接工艺条件下,被焊金属的焊接接头对使用性能要求的适应性。简而言之,焊接性就是指金属材料“好焊不好焊”以及焊成的接头“好用不好用”。
焊接性这两方面的内容有时又称为工艺焊接性和使用焊接性。工艺焊接性是指在一定的工艺条件(包括焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式等)下焊接时,产生焊接缺陷的倾向性和严重性,在各种焊接工艺缺陷中,以裂纹的危害性最大,产生的原因多而复杂,所以通常将工艺焊接性重点放在分析材料的抗裂性能上;使用焊接性是指焊接接头或整体结构是否满足技术条件所规定的各种使用性能的要求,如常规力学性能、低温韧性、高温蠕变、持久强度、疲劳性能以及耐蚀性和耐磨性能等。
二、金属焊接性的影响因素
焊接性是金属材料的一种工艺性能,它既和材料本身的性质有关,又和工艺条件、结构因素和使用条件密切相关。
(一) 材料因素
材料本身的化学成分、组织状态和力学性能等对其焊接性起着决定性的作用。比如:铝和钦的化学性质很活泼,容易氧化和烧损,所以它们的焊接比铁要困难得多。两种不同金属材料的焊接,则与它们各自的性能有关,一般说来,理化性能、晶体结构接近的金属材料比较容易实现焊接。
焊接加工后,材料的组织性能变化对其焊接性也有着重大影响。例如:低碳钢焊接时,它的热影响区(HAZ组织对焊接热输入量不敏感,焊接工艺简单,焊接性好;而中碳凋质钢的HAZ组织对焊接热输入量很敏感,过小的热输入量可能造成HAZ的淬硬脆化和冷裂纹,过大的热输入量又可能造成HAZ的过热脆化和软化,所以中碳调质钢焊接时不仅要控制焊接热输入量,而且要采用预热、缓冷等措施,工艺复杂,焊接性差。
应当指出,焊接材料对母材的焊接性也有很大的影响。通过调整焊接材料的成分和变化熔合比,可以在一定程度上改善母材的焊接性。例如:硬铝LY12使用同质焊丝难以焊接,但使用含wsi=5%的SA1Si-1铝合金焊丝则可有效地防止结晶裂纹。
(二) 工艺因素
工艺因素包括所采用的焊接方法和焊接工艺规程,如焊接线能量、预热、后热、焊接顺序和焊后热处理等,它们都会影响材料的焊接性。
焊接方法对焊接性的影响主要体现在如下两个方面:即能量密度和保护条件。采用功率密度较大的焊接工艺方法,例如激光焊、电子束焊、等离子弧焊等,可以大大减小HAZ的宽度,从而大大减少各种HAz的焊接缺陷,改善金属的焊接性:采用良好的保护方法,更是实现正常焊接过程的必要手段。在氢弧焊发明之前,Al, Tii等活泼金属的焊接很困难,可是采用保护良好的氢弧焊后,使它们的高质量焊接成为可能。
(三) 结构因素
焊接接头的结构设计直接影响到它的刚度、拘束应力的大小和方向,而这些又影响到焊接接头的各种裂纹倾向。尽量减小焊接接头的刚度,减少交叉焊缝,减少各种造成应力集中的因素是改善焊接性的重要措施之一。
(四) 使用条件
焊接接头所承受载荷的性质和工作温度的高低、工作介质的腐蚀性等均属于使用条件,使用条件的苛刻程度也必然影响到金属材料的焊接性。
焊接接头在高温下下作,必须考虑到某此合金元素的扩散和整个结构的蠕变问题:在低温下工作或承受冲击的焊接接头要考虑脆性断裂的可能性:在腐蚀介质中下作的焊接接头要考虑耐各种腐蚀破坏的可能性。总之,使用条件越苛刻,对焊接接头的质量要求越高,焊接性也就越难保证。
综上所述,金属焊接性与材料、工艺、结构和使用条件等因素都有密切的关系,是一个相对的概念,所以不应脱离这此因素而单纯从材料本身的性能来评价焊接性。很难找到一项技术指标就可以概括金属材料的焊接性,只能通过多方面的研究对其进行综合评定。