1、1、材料基礎知識金屬結構、鐵碳合金、鐵碳相圖金屬材料中常見的晶格形式純鐵的結晶過程置換固溶體、間隙固溶體、金屬化合物共晶相圖、包晶相圖鐵碳合金相圖中各特征點的意義鐵素體、奧氏體、珠光體、貝氏體、馬氏體、萊氏體、滲碳體，魏氏組織共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼、共晶白口鐵、亞共晶白口鐵、過共晶白口鐵鋼的冷卻轉變，TTT曲線，CCT曲線焊接冶金焊接接頭構成和各區的特點焊接裂紋的種類和形成機理焊接接頭斷裂形式和裂紋試驗熱處理熱處理種類、作用正火、淬火、回火、調質、消除應力退火、時效強化、固溶處理金屬材料性能，試驗方法（破壞性檢驗），材料特征值強度、塑性、韌性、硬度、導熱性、熱膨脹性、耐腐蝕性2、鋼的工業生

2、產高爐煉鐵過程還原過程，焦碳既作為燃料又作為還原劑，成品為生鐵。 煉鋼過程基本氧化過程，由生鐵煉成鋼要求去除不期望存在的鐵的伴生雜質，如碳、硅、錳、磷和硫。精煉方法：酸性轉爐煉鋼法、平爐煉鋼法、電爐煉鋼法鋼的澆注 澆注的鋼水中仍含有大量氧的成份。應進行脫氧，這一過程為還原。沸騰鋼鎮靜鋼（在鋼水中添加約0.15%的硅和少量的錳和鋁）特別鎮靜鋼（在鋼水中添加約0.2%的硅，約0.02%的鋁和少量的錳）合金元素對鋼性能的影響性 能CSiMnPSCrNiMoCuAl抗拉強度+()+硬度+屈服極限+延伸率2%()()()()沖擊韌性+()+()冷變形性()(+)()深沖性()()(+)()鍛造+()()

3、()壓力焊能力(+)(+)()熔化焊能力+()熱脆性+ +淬硬性+ +(+)+熱強性+至400+(+)同C+臨界冷卻速度()耐腐蝕性+(+)+ +(+)同C(+)+抗高溫氧化性+ +(+)+冷作硬化性+(+)疲勞性能(+)間接(+)同C(+)同C(+)同C(+)同C3、鋼的分類，EN10020標準，按合金元素的含量分類 碳鋼（非合金鋼）低合金鋼合金元素含量5% 例如13CrMo4-5 高合金鋼合金元素含量5% 例如X6CrNi16-13按使用要求分類普通鋼優質鋼 特殊優質鋼 4、鋼的標記體系，EN10027EN10027-2 材料的數字標記 材料分組： 0=純鐵 1=鋼 2=重金屬如Cu、Ni

4、 3=輕金屬如Al 分類組別見表2 不同品種的數字編號 鋼種的數量有要求時的標記數字例：1 01 16按EN 10025-2對S235 J2鋼的數字編號01=一般結構鋼Rm500N/mm2材料類別號：1=鋼材分類號按EN10027-1和ECISS IC10標準：材料符號標記主要符號（EN10027-1）（鋼種）附加符號（ECISS IC10）對于鋼對于鋼的制造*主要符號標記: G鑄鋼 如GS-35，GG-灰口鑄鐵 根據鋼的使用及其機械性能和物理性能的主要符號：S普通結構用鋼 P壓力容器用鋼L管道用鋼 E機器制造用鋼B鋼筋用鋼 Y應力鋼R鋼軌用鋼 H高強度拉伸性能的冷軌鋼板例如：EN10025-

5、2 S235J2 按化學成分含量標記:i） 碳素鋼和錳1%的碳錳非合金鋼、非合金鋼的易切削鋼、合金元素5%的合金鋼（不含高速鋼），用數字+化學元素符號+數字來標記。例如：13CrMo4-513-C=0.13% Cr-Cr=1% Mo-Mo=0.5%鋼的合金系數元素4Co,Cr,Mn,Ni,Si,W10Al,B,Be,Cu,Mo,No,Pb,Ta,Ti,V,Zr100C,Ce,N,P,Siii）合金元素總含量5%的合金鋼用 X+數字+化學元素+數字來標記，例如：X5CrNi18-10 X-高合金鋼 Cr-Cr=18% Ni-Ni=10%按歐洲標準材料標記示例機械性能一致的鋼的標記、按歐洲EN標準

6、非合金結構鋼對S、E、P、L、B鋼的標記GXnnnan.+an +an1)按EN10027標準主要符號按鋼鐵IC10附加符號字 母性 能對 于 鋼對于鋼的制造1組)2組G=鑄鋼(如必要)S=結構用鋼nnn=最小產品厚度的最小屈服強度N/mm 沖擊功(焦耳)試驗溫度C=具有特別的冷變形能力D=液浸鍍層E=瓷漆F=鍛壓H=空心型材L=用于低溫M=熱機械軋制N=正火或正火軋制O=海上用P=鋼板樁Q=調質S=鋼結構用鋼T=管材W=熱強鋼an=用于規定的附加元素如Cu的符號,如需要帶一個一位的數字,它乘以10為規定的含量27J40J60JJRKRLR+20JOKOLO0J2K2L220J3K3L330J

7、4K4L440J5K5L550J6K6L660M熱機械軋制N正火或正火軋制Q調質G其它特性，如有必要用1或2個數字5、碳鋼碳錳鋼應用廣泛應用于民用建筑、地下工程、橋梁工程、水利工程、車輛制造和機器制造。標準歐洲標準EN 10025-2標記標準號（EN 10025-2）； 標記S（結構鋼）或者E（機器制造用鋼）； 厚度16mm的最低屈服強度的標識，用M Pa表示 如果適用，關于沖擊功數值的等級標記； 如果適用，表示特殊要求的附加標記C標明“N或者AR” 示例：一種適于冷彎邊（C）的結構鋼（S）,其在室溫條件下的最低屈服強度為355Mpa1)，在0（J0）條件下的最低沖擊功數值為27J，供貨狀態為

8、正火軋制（或者軋制狀態）鋼材EN 10025-2-S355J0CN（或者AR）化學成分機械性能可焊性*碳當量CEV: CEV = C MnCrMoVNiCu6515非合金結構鋼的焊接：普通結構鋼熔化焊時的焊接性主要受它的淬硬傾向、脆斷傾向、時效傾向以及它的偏析性能等因素的影響。這些影響都是由鋼的化學成分所確定，尤其是由鋼中的含碳量、含氮量、含硫量和含磷量所確定。 含碳量不大于0.22%的結構鋼是可焊接鋼種，并且可在不予熱的情況下施焊。耐侯鋼含有一定數量的合金元素的鋼材，如添加P、Cu、Cr、Ni、Mo、到鋼材中在溫度條件下通過在母材金屬上形成自保護的氧化膜可以增強其抗大氣腐蝕性。耐侯鋼標記：標

9、準號（EN 10025-5）； 標記S（結構鋼）； 厚度16mm的最低屈服強度的標識，用MPa表示； 相關沖擊功數值的質量標識； 字母W表示鋼材抗大氣腐蝕； 如必要，字母P表示高磷含量等級（只適用于級別S355）；標明“N或者AR” 例：防大氣腐蝕（W）的結構鋼（S）在355MPa1)的室溫下使用最低屈服強度，在0(J0)條件下使用27J的最低沖擊功，正火軋制（或軋制）供貨：鋼材EN 10025-5-S355J0WN（或者AR）耐侯鋼焊接性如果使用無抗大氣腐蝕的填充金屬則應該確保焊縫本身是耐候的。在焊接之前，應該將已形成的表面層清除至接頭邊緣10mm到20mm的距離。焊接鋼材級別S355J0W

10、P和S355J2WP采用的磷含量很高時，應該采用特殊的預防措施6、細晶粒結構鋼提高金屬材料強度的機理1）析出強化2）固溶強化3）晶界強化4）熱處理強化5）冷作硬化細晶粒鋼的分類正火細晶粒結構鋼，標準EN10025-3（2004）熱機械軋制細晶粒結構鋼，標準EN10025-4（2004）調質細晶粒結構鋼，標準EN10025-6（2004）細晶粒鋼的應用主要是用于受較高載荷的焊接構件，如橋梁、閘門、容器、水罐、吊車以及用于低溫情況下。正火和熱機械軋制細晶粒鋼的標記標準號（EN 10025-3，-4）； 標記S（結構鋼）；厚度16mm的最低屈服強度的標識，用MPa表示；供貨條件（N，M）； 大寫字母

11、L用于表示在溫度不低于50下按照所說明的最低沖擊功數值的性質。不帶L的表示在不低于20的溫度下按照所說明的最低沖擊功數值例如 EN10025-3 S355 NL或者鋼材 EN10025-4 S355 ML。調質細晶粒結構鋼的標記標準號（EN10025-6）； 標記S（結構鋼）；厚度50mm的最低屈服強度的標識，用Mpa表示；供貨條件Q；大寫字母L或者L1用于在不低于40或者60的溫度下的最低沖擊功數值。不帶L的表示在不低于20的溫度下按照所說明的最低沖擊功數值例如 EN10025-6 S460QL化學成份機械性能正火細晶粒結構鋼的焊接正火鋼的冷裂傾向HAZ區脆化熱機械軋制細晶粒鋼焊接特性少量珠

12、光體鋼對于不同的焊接方法，在不同的焊接條件下均可以無困難地進行焊接。其特殊的優點在于：這種鋼在惡劣的焊接條件下也不要求予熱或焊后熱處理。調質細晶粒結構鋼的焊接冷裂紋再熱裂紋HAZ區的脆化HAZ區的軟化細晶粒結構鋼填充材料的選擇 按等強匹配的原則選擇填充材料熔敷金屬的屈服強度的小于500MPa的焊接材料，以EN10025-3 S460N為例ISO2560-A E 46 4 B即EN499 E 46 4 B ISO14341-A G 46 5 M G3Si1即 EN440 G 46 5 M G3Si1 ISO17632-A T 46 3 1Ni B M即 EN758 T 46 3 1Ni B M

13、熔敷金屬的屈服強度的大于500MPa的焊接材料，以EN10025-6 S620Q 為例：ISO18275 E 62 7 Mn1Ni B T即EN757 E 62 7 Mn1Ni B T E N12534 G 62 5 Mn4NiMo ISO18276 T 62 5 Mn1.5Ni B T即EN12535 T 62 5 Mn1.5Ni B T7、熱強鋼對熱強鋼的要求)具有足夠的熱強性，包括高溫持久強度或蠕變強度。)具有足夠的抗腐蝕性和抗氧化性。)具有良好的可加工性能，包括冷、熱成形性能，熱切割性和焊接性等。蠕變及其影響因素通過固溶強化對晶格造成約束通過彌散強化阻礙位錯運動通過減少鋼中的有害伴生元

14、素凈化晶界通過正火處理使晶粒分布均勻通過改變金屬的晶格結構提高熱強性熱強鋼分類，標準（EN10028）碳鋼系列低合金鋼系列高合金系列熱強鋼化學成分熱強鋼性能（常溫和高溫）低合金熱強鋼的焊接工藝焊接方法坡口加工準備焊接材料選擇原則焊接金屬的合金成分與強度應基本上與母材相應指標一致或應達到產品技術條件提出的最低性能指標。低合金熱強鋼的焊前預熱和焊后熱處理低合金熱強鋼焊接材料焊條電弧焊用藥皮焊條ISO 3580 ISO 3580-A（EN1599） E CrMo1 B 4 4 H5氣體保護焊、焊絲、棒、埋弧焊焊絲EN12070 EN12070 G CrMo1 EN12070 W CrMo1EN120

15、70 S CrMo1氣體保護焊藥芯焊絲ISO 17634ISO 17634-A（EN12071） T CrMo 1 B M8、低溫鋼提高低溫鋼韌性的措施固溶強化和晶粒細化增加鋼材中的鎳含量 提高鋼材的純凈度 熱處理方法低溫用鋼分類、典型鋼種和應用范圍低溫用鋼分為無Ni鋼和有Ni鋼兩類。無Ni的低溫用鋼，加入提高強度的合金元素和使晶粒細化的微量元素，如n、Al、Ti、Nb、等元素。含Ni的低溫用鋼，按EN10028-4（2003年版）標準規定的低溫韌性鎳合金鋼見化學成分和機械性能。低溫韌性鋼的應用范圍鋼種屈服極限N/mm2沖擊功ISO-V縱向試驗溫度（） （J）丁烷丙烷丙烯CO2乙烷乙烯甲烷氧氣

16、氬氣氮氣沸點溫度（ ） 0-42-47-78-89-104-181-183-186-196TSTE355355-50 27*TSTE420420-50 27*11MnNi53 285-60 40*13MnNi63355-60 40*10Ni14355-100 40*12Ni19390-120 40*X7NiMo6490-160 40*X8Ni9490-196 40*低溫用鋼的焊接工藝要求 低溫用鋼具有良好的焊接性，焊接關鍵是保證焊縫和粗晶區的低溫韌性。低溫時，由于鋼材隨溫度降低，材料變脆，對缺陷和應力集中的敏感性較大，易造成產品的低溫脆性破壞；低溫用Ni鋼具有回火脆性傾向。 焊接方法預熱及層間

17、溫度焊后熱處理焊后檢查焊接材料選擇含鎳低合金鋼焊接時，所選焊接填充材料含鎳量應與母材相同或高于母材，高鎳鋼如9%Ni鋼最好采用Ni基、Fe-Ni基或Ni-Cr奧氏體不銹鋼焊接材料。9、高合金鋼金屬的腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕金屬腐蝕的形式均勻腐蝕（表面腐蝕）選擇性腐蝕1) 晶間腐蝕2) 點狀腐蝕3) 應力腐蝕開裂舍夫勒組織圖鉻當量和鎳當量不銹鋼的分類1） 鐵素體不銹鋼2） 馬氏體及沉淀硬化型不銹鋼3） 奧氏體不銹鋼4） 奧氏體鐵素體不銹鋼不銹鋼物理性能與碳鋼相比，奧氏體不銹鋼的密度、電阻、熱導率、線膨脹系數等物理性能與焊接之間的關系不銹鋼化學成分和力學性能（EN10088）主要是奧氏體不銹鋼的合金

18、化特點奧氏體不銹鋼焊接*奧氏體不銹鋼焊接性1）對焊接熱裂紋敏感，易產生弧坑裂紋、液化裂紋2）易出現晶間腐蝕*熱裂紋防止措施1)限制焊縫中雜質含量，控制焊材中的碳、硫、磷等含量 2)產生雙向組織焊縫，鐵素體占38% 3)適當加入Mn（46%）4)合理的工藝措施（如短弧，低線能量，窄焊道）*晶間腐蝕的防止措施1）固溶退火 2）穩定化處理3）降低碳含量4）加入穩定化元素Ti、Nb5）工藝上應采用低的熱輸入量，避免在500850區間長時間停留或做焊后熱處理奧氏體不銹鋼焊接工藝要點1）焊接方法：TIG焊、MIG焊、焊條電弧焊等2）不需予熱3）控制層間溫度，Max200，最好1004）快速冷卻，盡量減少在

19、450850的停留時間5）工藝上，采用低線能量（小電流、快速焊）6）操作上，采用窄焊道、多道焊、不擺動技術，注意填滿弧坑。 7）正確選用焊接材料，選用低含碳量和含穩定化元素的焊材，含適量鐵素體促進元素（Cr、Mo、Si等）的焊材，限制焊縫中雜質含量。8）背面氣體保護9）清理時，采用奧氏體不銹鋼鋼絲刷10）加工場地，材料、工具要清理，與其他材料分開存放。11）焊后顏色處理及酸洗其它類型不銹鋼的焊接鐵素體不銹鋼的焊接主要是焊接接頭的脆化問題馬氏體不銹鋼的焊接主要是易產生冷裂紋鐵素體奧氏體雙相不銹鋼的焊接主要是獲得合理的相比例及防止脆化相的析出不銹鋼焊接用填充材料ISO 3581不銹鋼和耐熱鋼焊條電

20、弧焊用焊條例：ISO 3581-A（EN1600） E 19 12 2 R 3 4ISO14343不銹鋼和耐熱鋼電弧焊用焊絲、焊棒例：ISO14343-A（EN12072）G 20 10 3ISO14343-A（EN12072）S 20 10 3ISO14343-A（EN12072） W 20 10 3ISO17633不銹鋼和耐熱鋼金屬電弧焊帶或不帶氣體保護用藥芯焊絲例：ISO 17633-A（EN12073） T 19 12 3L R M 310、鑄鋼鑄鐵鑄造材料分類和性能比較按石墨的狀態和存在形式對鑄造材料分類鐵-碳-鑄造材料可塑性的鑄鋼(GS)可鍛鑄鐵(GTW.GTS)球墨鑄鐵(GGG)

21、非可塑性的冷硬鑄鋼(G-Hcrt)片狀石墨鑄鐵(GG)無石墨 塊狀石墨 球狀石墨實際無石墨 片狀石墨 球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵標記（DIN1693，DIN1692）球墨鑄鐵EN-GJS-350-22-LT脫碳退火的可鍛鑄鐵（GTW）EN-GJMW-350-4非脫碳退火的可鍛鑄鐵（GTS）EN-GJMB-300-6球墨鑄鐵的焊接工藝要點用同類填充材料焊接（熱焊）用異類填充材料焊接（冷焊）ISO1071焊接非合金和低合金鑄造材料的填充材料鑄棒 ISO 1071 - R C FeC-1 焊絲 ISO 1071- S C NiFe-2藥芯焊絲 ISO 1071 - T C NiFe-1 M11、銅及其合金銅

22、的性質和用途銅材的種類、特性、焊接性純銅、鋁青銅、錳青銅、硅青銅、黃銅、白銅銅材的種類及符號表示（EN1173）銅材的焊接工藝要點焊前準備銅易氧化，工件表面會有氧化膜，此外油、水份、污物等亦妨礙焊接，必須清理干凈。焊接工藝條件的一般要求（弧焊為主）（1）因其導熱快，要求采用大電流。（2）合理設計坡口形式以盡量減少拘束和收縮應力。（3）合理的焊接順序。（4）推薦采用TIG焊（填絲容易控制）。（5）采用Ar或富Ar的（Ar+He）混合氣體保護。焊接參數（1）銅及其合金的TIG焊，一般多采用直流正接。（2）鈹青銅和鋁青銅，采用反接；亦可用交流，能清除氧化膜同時減少鎢極過熱。（3）熔化極氬弧焊采用反接

23、。焊接質量的相關問題及予防措施純銅及銅合金焊接區的主要缺陷：裂紋、氣孔。裂紋主要是熱裂紋、氫蝕裂紋措施：A）采用含有脫氧劑（Mn、Si、Ti等）的焊絲；B）高溫預熱；C）焊后緩冷；D）磁力攪拌熔池焊接中應注意的問題：預熱、防止氣孔、焊接用焊絲、防止變形、防止未熔合/未焊透、HAZ強度下降12、鎳及其合金鎳的性質和用途鎳及鎳合金，特性純Ni、Ni-Fe合金、Ni-Cr-Fe合金、Ni-Mo-Cr-Fe合金、高溫時效硬化Ni合金鎳及鎳合金的焊接鎳的焊接特性（1）鎳合金具有較好的焊接性。（2）Ni、Ni-Cu對S敏感，加熱到400以上時，形成NiS，滲入晶界，導致熱裂紋。（3）無填充材料時，易形成氣

24、孔（N2、CO、O2），但對氫不敏感；有填充材料時，填絲中含有Ti、Al或Nb則形成無害的N化物、C化物、O化物，可防止氣孔。（4）含Ni量低的鎳合金（如30%40%）易產生裂紋。焊接材料（1）作為填充材料，Ni 50 %時，易熱裂。（2）希望填充材料中含有Ti / Al / Nb，可防止氣孔，同時Ti細化晶粒的作用較好。（3）ISO18274是鎳和鎳合金熔化焊用實芯焊絲、帶極和焊棒的分類標準焊接方法鎳合金焊接中的問題與予防措施（1）熱裂紋（2）應變時效裂紋（3）氣孔同種金屬的焊接（1）鎳最常用TIG焊，焊條電弧焊。焊接材料中含有Ti、Al，有利于減少氣孔，細化晶粒；控制材料中的雜質，有利于防

25、止熱裂紋。（2）蒙乃爾（monel）Ni-Cu合金TIG、MIG、焊條電弧焊常用，焊材中含有Ti、Al、Nb等，抗氣孔、抗裂；控制層間溫度。（3）因科鎳（inconel）Ni-Cr、Ni-Cr-Fe合金焊接方法常用TIG、MIG、焊條電弧焊。焊接時易出火口裂紋，厚板易出顯微裂紋。要低控熱輸入/層間溫度。（4）因科洛依（incoloy）Fe-Ni-Cr合金焊接性差。焊接材料主要使用因科鎳合金。（5）哈斯特洛依（hastelloy）Ni-Mo、Ni-Cr-Mo。一般采用TIG焊，焊接材料可用同種合金。抗熱裂紋性能較好。異種金屬的焊接、堆焊及復合板的焊接（1）異種金屬的焊接焊接材料亦常選用因科鎳（2

26、）堆焊常在碳鋼和低合金鋼堆焊中采用鎳、蒙乃爾、因科鎳。堆焊常用工藝方法為焊條電弧焊、MIG、TIG焊，亦可采用帶極堆焊，堆焊的關鍵點是控制母材的稀釋率，以防止降低鎳合金堆焊金屬的耐腐蝕性。（3）復合板的焊接以鎳基合金為耐蝕面。焊接要點為：先焊基層，再焊過渡層，最后焊復層；定位焊焊在基層面內；過渡層、復層的焊接多層焊，小電流，淺熔深。13、鋁及鋁合金鋁及鋁合金的特性鋁合金分類鋁及鋁合金合金四位數字標記系統(EN573-1)1000系列 純鋁AL99.0%2000系列 主要合金成分Cu3000系列 主要合金成分Mn4000系列 主要合金成分Si5000系列 主要合金成分Mg6000系列 主要合金成分MgSi7000系列 主要合金成分Zn8000系列 主要合金成分：其