⑴ 焊接時低合金鋼出現焊接問題應採取哪些措施,焊接方法，焊接工藝參數、焊接材料有哪些，是怎麼焊前預熱的
一、焊接時低合金鋼出現焊接問題
強度級別較低的低合金高強鋼，如300～400MPa級，由於鋼中合金元素含量較少，其焊接性良好，接近於低碳鋼。隨著鋼中合金元素的增加，強度級別提高，鋼的焊接性也逐漸變差，出現的主要問題是：
1、熱影響區的淬硬傾向 含碳時較少、強度級別較低的鋼種，如09Mn2、09Mn2Si、09MnV鋼等，淬硬傾向很小。隨著強度級別的提高，淬硬傾向也開始加大，如16Mn、15MnV鋼焊接時，快速度冷卻會導致在熱影響區出現馬氏體組織。
2、冷裂紋 低合金高強鋼焊接時，熱影響區的冷裂紋傾向加大，並且這種冷裂紋往往具有延遲的性質，危害性很大。例如，材料為18MnMoNb鋼壁厚 115mm 的一大型容器，由於預熱溫度不夠，焊後在熱影響區形成大量冷裂紋。
低合金高強鋼睜喊的定位焊縫很容易開裂，其原因是由於焊縫尺寸小、長度短、冷卻速度快，這種開裂屬於冷裂紋性質。
3、熱裂紋 一般情況下，強度等級為294～392MPa的熱軋、正火鋼，熱裂傾向較小，但在厚壁壓力容器的高稀釋率焊道（如根部焊道或靠近坡口邊緣的多層埋弧焊焊道）中也會出現熱裂紋。電渣焊時，若母材的含碳量偏高並含鎳時，電渣焊縫中可能會出現呈八字形分布的熱裂紋。
強度等級為800～1176MPa的中碳調質鋼（如30CrMnSiA鋼），焊接時熱裂的敏感性較大。
4、粗晶區脆化 熱影響區橘源中被加熱至 1100℃ 以上的粗晶區，當焊接線能量過大時，粗晶區的晶粒將迅速長大或出現魏氏組織而使韌性下降，出現脆化段。
13 試述低合金高強鋼焊接時的主要工藝措施。
⑴預熱 預熱是防止裂紋的有效措施，並且還有助於改善接頭性能。但預熱會惡化勞動條件，使生產工藝復雜化，過高的預熱溫度還會降低接頭韌性。因此，焊前是否需要預熱以及預熱溫度的確定應根據鋼材的成分（碳當量）、板厚、結構形狀、剛度大小以及環境溫度等決定。
⑵焊接線能量的選擇 含碳低的熱軋鋼（09Mn2、09MnNb鋼等）以及含碳量偏下限的16Mn鋼焊接時，因為這些鋼的冷裂淬硬、脆化等傾向小，所以對焊接線能量沒有嚴格的限制。焊接含碳量偏高的16Mn鋼時，為降低淬硬傾向，焊接線能量應偏大一點。對於含V、Nb、Ti的鋼種，為降低熱影響區粗晶脆化所造成的不利影響，應選擇較小的焊接線能量。如15MnVN鋼的焊接線能量應控制在40～45kJ/cm以下。
對於碳及合金元素含量較高而屈服點為490MPa的正火鋼（如18MnMoNb鋼等），因淬硬傾向大，應選擇較大的焊接線能量，但當採用焊前預熱時，為了避免過熱傾向，可以適當地減少線能量。
⑶後熱及焊後熱處理 後熱是指焊接結束或焊完一條焊縫後，將焊件立即加熱至150～250℃范圍內，並保溫一段時間，使接頭中的氫擴散逸出，防止延遲裂紋產生。
對於厚壁容器、高剛性的焊接結構以及一些在低溫、耐蝕條件下工作的構件，焊後應及時進行消除應力的高溫回火，其目的是消除焊接殘余應力，改善組織。
焊後立即進行高溫回火的焊件，無需再進行後熱處理。
二、16Mn鋼的焊接工藝
16Mn鋼屬於碳錳鋼，碳當量為0.345%～0.491%，屈服點等於343MPa（強度級別屬於343MPa級）。16Mn鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預熱。但由於16Mn鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大，圓早態所以在低溫下（如冬季露天作業）或在大剛性、大厚度結構上焊接時，為防止出現冷裂紋，需採取預熱措施。不同板厚及不同環境溫度下16Mn鋼的預熱溫度，見表8。
16Mn鋼手弧焊時應選用E50型焊條，如鹼性焊條E5015、E5016，對於不重要的結構，也可選用酸性焊條E5003、E5001。對厚度小、坡口窄的焊件，可選用E4315、E4316焊條。
焊接16Mn鋼的預熱溫度
焊件厚度 （mm） 不同氣溫下的預熱溫度計（℃）
16以上 不低於－ 10℃ 不預熱，－ 10℃ 以下預熱100～150℃
16～24 不低於－ 5℃ 不預熱，－ 5℃ 以下預熱100～150℃
25～40 不低於 0℃ 不預熱， 0℃ 以下預熱100～150℃
40以上 均預熱100～150℃
16Mn鋼埋弧焊時H08MnA焊絲配合焊劑HJ431（開I形坡口對接）或H10Mn2焊絲配合焊劑HJ431（中板開坡口對接），當需焊接厚板深坡口焊縫時，應選用H08MnMoA焊絲配合焊劑HJ431。
16Mn鋼是目前我國應用最廣的低合金鋼，用於製造焊接結構的16Mn鋼均為16MnR和16Mng鋼。
三、18MnMoNb鋼的焊接工藝
18MnMoNb鋼的屈服點等於490MPa（屬於490MPa級鋼），由於碳及合金鋼元素的含量都較高，所以淬火硬傾向及冷裂傾向均比16Mn鋼大。焊接工藝要點：
1）除電渣焊外，焊前對焊件應採取預熱措施，預熱溫度控制在150～ 180℃ 。對於剛度較大的接頭，預熱溫度應提高至180～ 230℃ 。焊後或中斷焊接時，應立即進行250～ 350℃ 的後熱處理。
2）為保證接頭性能和質量，應適當控制焊接線能量，如手弧焊時，焊接線能量應控制在24kJ/cm以下；埋弧焊時，焊接線能量應控制在35kJ/cm以下。但焊接線能量不能過小，否則焊接接頭易出現淬硬組織和降低韌性。同時，層間溫度應控制在預熱溫度和 300℃ 之間。
4）焊後應進行熱處理。電渣焊接頭熱處理的方式是900～ 980℃ 正火加630～ 670℃ 回火。手弧焊及埋弧焊接頭進行消除焊接殘余應力的高溫回火處理，回火溫度比一般鋼材回火溫度低 30℃ 左右。
18MnMoNb鋼手弧焊時應選用E60型焊條，如鹼性焊條E6015、E6016，
18MnMoNb鋼埋弧焊時H08Mn2MoA焊絲配合焊劑HJ431。
以上是兩種典型的低合金鋼的焊接方法，焊接工藝參數、焊接材料選擇的焊接要點望閱讀後能得到一些啟發，以後在焊接低合金鋼是能派上用處。希望你能早日掌握此技術，祝你成功。
⑵ 哪些因素可使鋼材變脆,從設計角度防止構件脆斷的措施有哪些
導致鋼結構構件脆性斷裂的因素很多,主要因素有化學成份 、溫度、構件厚度、冶金缺陷、構造缺陷等。鋼中碳元素含量增高會使鋼的脆性轉變溫度升高 ，隨含碳量的增加 , 鋼的最大恰貝沖擊值顯著降低。恰貝沖擊值與試驗溫度曲線梯度趨於緩慢 ，而脆性轉變溫度顯著升高。
預防措施：
(1)、 設計構件的斷面應盡量選用最薄斷面 ,增加構件厚度將增大脆斷的危險 .
(2)、保證焊接質量，盡量減少因焊接造成的缺陷，設計上應選擇適當的焊縫金屬缺口韌性，較厚板材或型鋼焊前必須預熱，施焊過程中盡量不在負溫條件下進行 ,焊接後必須保溫緩冷，盡量保證焊接質量,減少缺陷產生。
(3)、設計焊接結構應盡量避免焊縫集中和重疊交叉。要採用較好的焊接工藝(合適的輸入熱量和操
作方法)。
(4)、在結構設計中應盡量將因缺陷引起的應力集中減小到最低限度 , 如避免尖銳角 ,盡量用較大半
徑的圓弧 。
(5)、設計人員選用鋼材時 ，除應核算強度外，還應保證材料有足夠韌性 ，應從斷裂力學理論出發選擇具有較高斷裂韌性的旦中材料。
(2)低合金鋼軟化的原因如何防止擴展閱讀：
鋼材用途分類：
1、結構鋼
（1)、建築及工程用結構鋼簡稱建造用鋼，它是指用於建築、橋梁、船舶、鍋爐或其他工程上製作金屬結構件的鋼。如碳素結構鋼、低合金鋼、鋼筋鋼等。
（2)、機械製造用結構鋼是指用於製造機械設備上結構零件的鋼。這類鋼基本上都是優質鋼或高級優質鋼，主要有優質碳素結構鋼、合金結構鋼、易切結構鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼等
2、工具鋼
一般用於製造各種工具，如碳素工具鋼、合金工具鋼鉛遲念、高速工具鋼等。按用途又可分為刃具鋼、模具鋼、量 具鋼。
3、特殊鋼
具有特殊性能的鋼，如不銹耐酸鋼、耐熱不起皮鋼、高電阻合金、耐磨鋼、磁鋼等。
4、專業用鋼
這是指各個工業部門專業用途的鋼，如汽車用鋼、農機用鋼槐困、航空用鋼、化工機械用鋼、鍋爐用鋼、電工用鋼、焊條用鋼等。
5、按鋼的品質分
優質碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼和合金工具鋼、彈簧鋼、軸承鋼等
鋼號後面，通常加符號「A」或漢字「高」以便識別。
⑶ 有誰知道什麼是鋼材的軟化和冷脆
鋼材的軟化：
鋼材軟化是指金屬在人為的，或因使用過程中，失去是原來的硬度，變軟了。
以鋼材為例，多數情況下是鋼材受熱後，冷卻緩慢造成的。如機器的軸沒有供好油等原因，摩擦使溫度升的很高，泠下來後軸就不如以前硬了。也就是說軟化了。
鋼材的冷脆：
有些金屬，溫度越低，變是越脆，同樣一個工件不易變彎，而旁念容易斷裂，人們管這梁啟衡種現象叫冷脆，這些現象 的出現多數是金屬內部的橡做晶體，或分子的相對位置發生的變化，不同對象都有一套科學理論給以明確解釋。
⑷ 如何防止珠光體耐熱鋼組織軟化
何防止珠光體耐熱鋼組織軟化的方法旅迅困。
1、焊昌返前進行預熱，預熱可以降低冷卻速度。
2、焊前適當增加焊接線能量，能有效防止珠光體耐熱鋼組織軟化。
3、珠光體耐熱鋼基體為珠光體或貝拆念氏體組織的低合金耐熱鋼。
⑸ 5A合金鋼的簡介有什麼樣的力學性能有無磁性相對應牌號有什麼樣的用途3A不銹鋼的狀態是什麼樣的
低合金鋼的焊接工藝分析
參考文獻：
焊接冶金學-材料焊接性 機械工業出版社 李亞江
金屬焊接性基礎 化學工業出版社 孟慶森
金屬學與惹出了 機械工業出版社 崔忠圻 覃耀顫雹春
金屬工藝學 哈爾濱工業大學出版社 邢忠文 張學仁
金屬材料焊接工藝 機械工業出版社 李榮雪
金屬材料焊接工藝 化學工業出版社 雷玉成
結構鋼的焊接 冶金工業出版社 荊洪陽（譯）
1．低合金鋼的發展和應用
隨著科學的發展和技術的進步，焊接結構設計日趨向高參數、輕量化及大型化發展，對鋼材的性能提出可越來越高的要求。低合金鋼由於性能優異和經濟效益顯著，在焊接結構中得到了越來越廣泛的應用。
低合金鋼的發展大體經歷了三個階段。20世紀20年代以茄絕帆前，工程上鋼結構的製造主要採用鉚接，設計參數主要是抗拉強度。鋼的強化主要是靠碳以及單一合金元素，如Mn、Si、Cr等，總質量分數達到2%~3%,甚至更高一些。20世紀20~60年代，鋼結構製造中逐步採取了焊接技術，設計參數要考慮材料的屈服強度、韌性、和焊接性要求。為了防止焊接裂紋，剛的化學成分低碳多合金化發展方向，碳的質量分數一般在0.2%一下，含2~4個有利於焊接性的合金元素並鋪以熱處理強化等工藝措施。20世紀70年代以後，低合金高強度鋼得到快速發展，鋼中碳的質量分數降低到0.1%一下，有的鋼向超低碳含量方向發展。Ti、V、Nb等合金微量元素逐步引起關注，而且像多元復合合金化方向發展。
現代低合金鋼的重大進展，自20世紀70年代以來，世界范圍內低合金高強度鋼的發展進入了一個全新時期，以控制軋制技術和微合金化的冶金學為基礎，形成了現代低合金高強度鋼即微合金化鋼的新概念。進入80年代，一個涉及廣泛工業領域和專用材料門類的品種開發，藉助於冶金工藝技術方面的成就達到了頂峰。在鋼的化學成分—工藝—組織—性能的四位一體的關系中，第一次突出了鋼的組織和微觀精細結構的主宏仿導地位，也表明低合金鋼的基礎研究已趨於成熟，以前所未有的新的概念進行合金設計。
低合金鋼的應用，低合金鋼在建築、橋梁。工程機械等產業不能得到廣泛的應用。當合金鋼用於橋梁、海上建築和起重機械等重要焊接結構時，應根據結構的最低溫度提出沖擊韌度的要求。對於在大氣環境下工作的低合金結構鋼，沖擊吸收功（0℃、V形缺口沖擊試樣）至少應達到27J的最對要求。
對於車輛、船舶、工程機械的運動結構，減輕自重可以節約能源，提出運載能力和工業效率。因此採用焊接性好的低碳調質鋼可以促進工程結構向大量化、輕量化和高效能方向發展。由於壁厚減薄，重量減輕，從而減少了焊接工作量，為野外施工，吊裝創造了條件。這類鋼強韌性和綜合性能好，可以大大提高設備的耐用性，延長期使用壽命。WCF-80鋼是我國繼WCF-62之後開發的焊接裂紋敏感性小的高強度焊接結構鋼，這種鋼具有很高的抗冷裂紋和低溫韌性，主要用於大型水電站、石化和露天煤礦等。
抗拉強度700MPa的低碳調質鋼又較好的缺口沖擊韌度，可用於低溫下服役的焊接結構，如露天煤礦的大型挖掘機及電動輪自卸車等。抗拉強度800MPa低碳調質鋼主要用於工程機械、礦山機械的製造中，如推土機、工程起重機、重型汽車和牙輪鑽機等。抗拉強度10000MPa以上的低碳調質鋼主要用於工程機械高強耐磨件、核動力裝置及航海航天裝備上。
2．低碳鋼簡介
低合金鋼是在碳素鋼的基礎上添加一定量的合金化元素而成，其合金元素的質量分數一般不超過5%，用以提高鋼的強度並保證其具有一定的塑性和韌性，或使鋼具有某些特殊性能，如耐低溫、耐高溫或耐腐蝕等。常用來製作焊接結構的低合金鋼可分為高強度鋼、低溫用鋼、耐腐蝕用鋼及珠光體耐熱鋼四種。其中高強度鋼應用最廣泛，按鋼材的屈服強度及使用時的熱處理狀態又可分以下三種：
a. 在熱軋、控冷控軋及正火（或正火加回火）狀態下焊接和使用，屈服強度為295～490MPa的低合金高強度結構鋼。
b. 在調質狀態下焊接和使用的，屈服強度為490～980Mpa的低碳低合金調質鋼。
c. w（C）為0.25～0.50％，屈服強度為880～1176Mpa的中碳調質鋼。
標准中鋼的分類是按照鋼的力學性能劃分的。鋼的牌號由代表屈服點的漢語拼音字母Q、屈服點數值、質量等級符號三個部分按順序排序排列。按照鋼的屈服強度，低合金高強度鋼分5個強度等級，分別是295MPa、345MPa、390MPa、420MPa及460MPa。每個強度等級又根據沖擊吸收功要求分成A、B、C、D、E、5個質量等級，分別代表不同的沖擊韌性要求。
低合金高強鋼中W（c）一般控制在0.20%以下，為了確保鋼的強度和韌性，通過添加適量的Mn、Mo等合金元素及V、Nb、Ti、Al、等微合金化元素，配合適當的軋制工藝或熱處理工藝來保證鋼材具有優良的綜合力學性能。由於低合金高強度鋼具有良好的焊接性、優良的可成形性及較低的製造成本，因此，被廣泛地用於壓力容器、車輛、橋梁、建築、機械、海洋結構、船舶等製造中，已成為大型焊接結構中最主要的結構材料之一。
低合金高強鋼的強化機理與碳素鋼不同，碳素鋼主要通過鋼中的碳含量形成珠光體、貝氏體和馬氏體來達到強化；而低合金高強鋼的強化主要是通過晶粒細化、沉澱硬化及亞結構的變化來實現。
屈服強度為295～390MPa的低合金鋼大多屬於熱軋鋼，是靠合金元素錳的固溶強化獲得高強度。如Q345，當Q345鋼作為低溫壓力容器用鋼或厚板結構時，為改善低溫韌性，也可在正火處理後使用。Q345、Q390等微合金化低合金鋼是在Q345鋼基礎上，加入少量可細化晶粒和沉澱強化的Nb（0.015%~0.06%）或V（0.02%~0.20%）。這些鋼在熱軋狀態下性能不穩定，正火處理使其晶粒細化和碳化物均勻彌散析出，從而獲得高的塑性和韌性。所以Q345、Q390鋼在正火狀態下使用更為合理。
屈服強度大於390MPa的低合金鋼一般需要在正火或正火加回火狀態下使用，如Q420等。正火處理後形成的碳、氮化合物以細小質點從固溶體沉澱析出，在提高鋼材強度的同時，保證具有一定的塑性和韌性。隨著鋼材強度的進一步提高，鋼中需要加入一定量Mo，Mo不僅可以細化組織、提高強度，而且還可提高鋼材的中溫性能。
低合金高強度鋼按其用途還可分為：鍋爐用鋼、管線用鋼、容器用鋼、造船用鋼及橋梁用鋼等，此外，在正火鋼中，還有具有良好的抗層狀撕裂性能Z向鋼，主要用於海上採油平台、核反應堆及潛艇等大型厚板結構。
3． 下面主要介紹低合金高強度鋼的焊接性
低合金高強度鋼含有一定量的合金元素及微合金化元素，其焊接性與碳鋼有差別，主要是焊接熱影響區組織與性能的變化對焊接熱輸入較敏感，熱影響區淬硬傾向增大，對氫致裂紋敏感性較大，含有碳、氮化合物形成元素的低合金高強度鋼還存在再熱裂紋的危險等。只有在掌握各種不同低合金高強度鋼焊接性特點和規律的基礎上，才能制訂正確的焊接工藝，保證低合金高強度鋼的焊接質量。
1）焊接熱影響區組織和性能
依據焊接熱影響區被加熱的峰值溫度不同，焊接熱影響區可分為熔合區（1350～1450℃）、粗晶區（1000～1300℃）、細晶區（800～1000℃）、不完全相變區（700～800℃）及回火區（500～700℃）。不同部位熱影響區組織與性能取決於鋼的化學成分和焊接時加熱和冷卻的速度。對於某些低合金高強鋼，如果焊接冷卻速度控制不當，焊接熱影響區局部區域將產生淬硬或脆性組織，導致抗裂性或韌性降低。
低合金高強度鋼焊接時，熱影響區中被加熱到1100℃以上的粗晶區及加熱溫度為700～800℃的不完全相變區是焊接接頭的兩個薄弱區。熱軋鋼焊接時，如果焊接熱輸入過大，粗晶區將因晶粒嚴重長大或出現魏氏組織等而降低韌性；如果焊接熱輸入過小，由於粗晶區組織中馬氏體比例增大而降低韌性。正火鋼焊接時，粗晶區組織性能受焊接熱輸入的影響更為顯著。焊接熱影響區的不完全相變區，在焊接加熱時，該區域內只有部分富碳組元發生奧氏體轉變，在隨後的焊接冷卻過程中，這部分富碳奧氏體將轉變成高碳孿晶馬氏體，而且這種高碳馬氏體的轉變終了溫度（Mf）低於室溫，相當一部分奧氏體殘留在馬氏體島的周圍，形成所謂的M－A組元。M－A組元的形成是該區域的組織脆化的主要原因。防止不完全相變區組織脆化的措施是控制焊接冷卻速度，避免脆硬的馬氏體產生。
焊接熱影響區軟化是控軋控冷鋼焊接時遇到的主要問題，當採用埋弧焊、電渣焊及閃光對焊等高熱輸入焊接工藝方法時，控軋控冷鋼焊接熱影響區軟化問題變得非常突出。焊接熱影響區的軟化使焊接接頭強度明顯低於母材，給焊接接頭的疲勞性能帶來損害。另外，焊接熱輸入還影響控軋控冷鋼熱影響區的組織和韌性，當採用較小的熱輸入焊接時，由於焊接冷卻速度較快，焊接熱影響區獲得下貝氏體組織，具有較優良的韌性，而隨著焊接熱輸入的增加，焊接冷卻速度降低，焊接熱影響區獲得上貝氏體或側板條鐵素體組織，韌性顯著降低。
2）熱應變脆化
在自由氮含量較高的C－Mn系低合金鋼中，焊接接頭熔合區及最高加熱溫度低於Ac1的亞臨界熱影響區，常常有熱應變脆化現象。一般認為，這種脆化是由於氮、碳原子聚集在位錯周圍，對位錯造成釘扎作用所造成的。熱應變脆化容易在最高加熱溫度范圍200～400℃的亞臨界熱影響區產生。如有缺口效應，則熱應變脆化更為嚴重，熔合區常常存在缺口性質的缺陷，當缺陷周圍受到連續的焊接熱應變作用後，由於存在應變集中和不利組織，熱應變脆化傾向就更大，所以熱應變脆化也容易發生在熔合區。在《國產低合金結構鋼Q345和Q420焊接區熱應變脆化研究》論文中分析了Q345和Q420鋼的熱應變脆化，發現Q345鋼具有較大的熱應變脆化傾向。分析認為，Q420鋼中的V與N形成氮化物，從而降低熱應變脆化傾向，而Q345鋼中不含有氮化物形成元素。試驗還發現，有熱應變脆化的Q345鋼經600℃×1h退火處理後，韌性得到很大恢復。
3）冷裂紋敏感性
焊接氫致裂紋（通常稱焊接冷裂紋或延遲裂紋）是低合金高強度鋼焊接時最容易產生，而且是危害最為嚴重的工藝缺陷，它常常是焊接結構失效破壞的主要原因。低合金高強度鋼焊接時產生的氫致裂紋主要發生在焊接熱影響區，有時也出現在焊縫金屬中。根據鋼種的類型、焊接區氫含量及應力水平的不同，氫致裂紋可能在焊後200℃以下立即產生，或在焊後一段時間內產生。
大量研究表明，當低合金高強度鋼焊接熱影響區中產生淬硬的M或M＋B＋F組織時，對氫致裂紋敏感；而產生B或B＋F組織時，對氫致裂紋不敏感。熱影響區最高硬度可被用來粗略的評定焊接氫致裂紋敏感性。對一般低合金高強度鋼，為防止氫致裂紋的產生，焊接熱影響區硬度應控制在350HV以下。熱影響區淬硬傾向可以採用碳當量公式加以評定。
強度級別較低的熱扎鋼，由於其合金元素含量少，鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大。如Q345鋼、15MnV鋼焊接時，快速冷卻可能出現淬硬的馬氏體組織，冷裂傾向增大。但由於熱軋鋼的碳當量比較低，通常冷裂傾向不大。但在環境溫度很低或鋼板厚度大時應採取措施防止冷裂紋的產生。
控軋控冷鋼碳含量和碳當量都很低，其冷裂紋敏感性較低。除超厚焊接結構外，490MPa級的控軋控冷鋼焊接，一般不需要預熱。
正火鋼合金元素含量較高，焊接熱影響區的淬硬傾向有所增加。對強度級別及碳當量較低的正火鋼，冷裂傾向不大。但隨著強度級別及板厚的增加，其淬硬性及冷裂傾向都隨之增大，需要採取控制焊接熱輸入、降低含氫量、預熱和及時後熱等措施，以防止冷裂紋的產生。
4）熱裂紋敏感性
與碳素鋼相比，低合金高強度鋼的w（C）、w（S）較低，且w（Mn）較高，其熱裂紋傾向較小。但有時也會在焊縫中出現熱裂紋，如厚壁壓力容器焊接生產中，在多層多道埋弧焊焊縫的根部焊道或靠近坡口邊緣的高稀釋率焊道中易出現焊縫金屬熱裂紋；電渣焊時，如母材含碳量偏高並含Nb時，電渣焊焊縫可能出現八字形分布的熱裂紋。另外，焊接熱裂紋也常常在低碳的控軋控冷管線鋼根部焊縫中出現，這種熱裂紋產生的原因與根部焊縫基材的稀釋率大及焊接速度較快有關。採用Mn：Si含量較高的焊接材料，減小焊接熱輸入，減少母材在焊縫中的熔合比，增大焊縫成形系數（即焊縫寬度與高度之比），有利於防止焊縫金屬的熱裂紋。
5）再熱裂紋敏感性
低合金鋼焊接接頭中的再熱裂紋亦稱消除應力裂紋，出現在焊後消除應力熱處理過程中。再熱裂紋屬於沿晶斷裂，一般都出現在熱影響區的粗晶區，有時也在焊縫金屬中出現。其生產與雜質元素P、Sn、Sb、As在初生奧氏體晶界的偏聚導致的晶界脆化有關，也與V、Nb等元素的化合物強化晶內有關。
6）層狀撕裂傾向
大型厚板焊接結構（海洋工程、核反應堆及船舶等）焊接時，如在鋼材厚度方向承受較大的拉伸應力，可能沿鋼材軋制方向發生階梯狀的層狀撕裂。這種裂紋常出現於要求熔透的角接接頭或丁字接頭中。選用抗層狀撕裂鋼；改善接頭型式以減緩鋼板Z向的應力應變；在滿足產品使用要求的前提下，選用強度級別較低的焊接材料或採用低強焊材預堆邊；採用預熱及降氫等措施都有利於防止層狀撕裂。
4．具體焊接工藝，主要是Q345鋼焊接工藝介紹
一、材料介紹
（1）材料化學成分和力學性能分析
表1Q345(16Mn)的材料化學成分
鋼號 化學成分
備注
C Si Mn S P Cr Mo V Ni
Q345 ≤0.2 ≤0.55 1.00～1.60 ≤0.045 ≤0.045 _ _ 0.02～
0.15 _
表2 Q345(16Mn)的材料力學性能[2]
鋼號 力學性能
備注
δb/MPa δs/MPa δ(%) AKV /J
Q345A 470～630 345 21 _ GB/T1S91—94
（2）Q345鋼的焊接特點
碳當量(Ceq)的計算：
Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5
計算Ceq=0.49%，大於0.45%，可見Q345鋼焊接性能不是很好，需要在焊接時制定嚴格的工藝措施。
（3）Q345鋼在焊接時易出現的問題
1. Q345鋼在焊接冷卻過程中，熱影響區容易形成淬火組織-馬氏體，使近縫區的硬度提高，塑性下降。結果導致焊後發生裂紋。
2. Q345鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。
二、焊接施工流程
坡口准備→點固焊→預熱→里口施焊→背部清根（碳弧氣刨）→外口施焊 →里口施焊→自檢/專檢→焊後熱處理→無損檢驗（焊縫質量一級合格）
三、焊接工藝參數的選擇
通過對Q345鋼的焊接性分析，制定措施如下：
1. 焊接材料的選用：
根據產品對焊縫性能要求選擇焊接材料，低合金高強度鋼焊接材料的選擇首先應保證焊縫金屬的強度、塑性、韌性達到產品的技術要求，同時還應該考慮抗裂性及焊接生產效率等。由於低合金高強度氫致裂紋敏感性較強，因此，選擇焊接材料時應優先採用低氫焊條和鹼度適中的埋弧焊焊劑。焊條、焊劑使用前應按製造廠或工藝規程規定進行烘乾。焊縫金屬強度過高，將導致焊縫韌性、塑性以致抗裂性能的下降，從而降低焊接結構生產及使用的安全性，這對與焊接接頭的韌性要求高，且基材的抗裂性差的低合金鋼結構的焊接尤為重要。為了保證焊接接頭具有與母材相當的沖擊韌性，正火鋼與控軋控冷鋼焊接材料優先選用高韌性焊材，配以正確的焊接工藝以保證焊縫金屬和熱影響區具有優良的沖擊韌性。海洋工程、超高強鋼殼體及壓力容器選用的焊接材料，還應保證焊縫金屬具有相應的低溫、高溫及耐蝕等特殊性能。由於Q345鋼的冷裂紋傾向較大，應選用低氫型的焊接材料，同時考慮到焊接接頭應與母材等強的原則，選用E5015 （J507）型電焊條。
2. 坡口形式：
採用同一焊接材料焊同一鋼種時，如過坡口形式不同，則焊縫性能各異。如用HJ431焊劑進行Q345鋼埋弧焊不開坡口直邊對接焊時，由於母材溶入焊縫金屬較多，此時採用合金成分較低的H08A焊絲配合HJ431，即可滿足焊縫力學性能要求；但如焊接Q345鋼厚板開坡口對接接頭時，如仍用 H08—HJ431組合，則因母材熔合比小，而使焊縫強度偏低，此時應採用合金成分較高的H08MnA、H10Mn2等焊絲與HJ431組合。角接接頭焊接時冷卻速度要大於對接接頭，因此Q345鋼角接時，應採用合金成分較低的H08A焊絲與HJ431焊劑組合，以獲得綜合力學性能較好的焊縫金屬；如採用合金成分偏高的H08MnA或H10Mn2焊絲，則該角焊縫的塑性偏低。
3.焊接方法的選擇：
低合金高強度鋼可採用焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、氣電立焊、電渣焊等所有常用的熔焊及壓焊方法焊接。具體選用何種焊接方法取決於所焊產品的結構、板厚、堆性能的要求及生產條件等。其中焊條電弧焊、埋弧焊、實心焊絲及葯芯焊絲氣體保護電弧焊是常用的焊接方法。對於氫致裂紋敏感性較強的低合金高強度鋼的焊接，無論採用那種焊接工藝，都應採取低氫的工藝措施。厚度大於100mm低合金高強度鋼結構的環形和長直線焊縫，常常採用單絲或雙絲載間隙埋弧焊。當採用高熱輸入的焊接工藝方法，如電渣焊、氣電立焊及多絲埋弧焊焊接低合金高強度鋼時，在使用前應對焊縫金屬和熱影響區的韌性能夠滿足使用要求。Q345鋼焊接時可採用電弧焊、CO 氣體保護焊和電渣焊，但本次設計採用手工電弧焊。
4．焊接熱輸入的控制：
焊接熱輸入的變化將改變焊接冷卻速度，從而影響焊縫金屬及熱影響區的組織組成，並最終影響焊接接頭的力學性能及抗裂性。屈服強度不超過500MPa的低合金高強度鋼焊縫金屬，如能獲得細小均勻針狀鐵素體組織，其焊縫金屬則具有優良的強韌性。而針狀鐵素體組織的形成需要控制焊接冷卻速度。因此為了確保焊縫金屬的韌性，不宜採用過大的焊接熱輸入。焊接操作上盡量不用橫向擺動和挑弧焊接，推薦採用多層窄焊道焊接。
熱輸入對焊接熱影響區的抗裂性及韌性也有顯著的影響。低合金高強度熱影響區組織的脆化或軟化都與焊接冷卻速度有關。由於低合金高強度鋼的強度及板厚范圍都較寬，合金體系及合金含量差別較大，焊接時鋼材的狀態各不相同，很難對焊接熱輸入作出統一的規定。各種低合金高強度鋼焊接時應根據其自身的焊接性特點，結合具體的結構形式及板厚，選擇合適的焊接熱輸入。與正火或正火加回火鋼及控軋控冷鋼相比，熱軋鋼可以適應較大的焊接熱輸入。含碳量較低的熱軋鋼（09Mn2、09MnNb等）以及含碳量偏下限的16Mn鋼焊接時，焊接熱輸入沒有嚴格的限制。因為這些鋼焊接熱影響區的脆化及冷裂紋傾向較小。但是，當焊接含碳量偏上限的16Mn鋼時，為降低淬硬傾向，防止冷裂紋的產生，焊接熱輸入應偏大一些。
碳及合金元素含量較高、屈服強度為490MPa的正火鋼，如18MnMoNb等。選擇熱輸入時既要考慮鋼種的淬硬傾向，同時也要兼顧熱影響區粗晶區的過熱傾向。一般為了確保熱影響區的韌性，應選擇較小的熱輸入，同時採用低氫焊接方法配合適當的預熱或及時的焊後消氫處理來防止焊接冷裂紋的產生。Q345鋼的含碳量和碳當量均較低，對氫致裂紋不敏感，為了防止焊接熱影響區的軟化，提高熱影響區韌性，應採用較小的熱輸入焊接，使焊接冷卻時間t8/5控制在10s以內為佳。
5．焊接接頭的力學性能
焊縫金屬和熱影響區的力學性能是影響街頭使用可靠性的基本性能，而其中強度與韌性又是關鍵的考核因素，特別是對合金結構鋼街頭更為重要，幾種典型熱軋及正火鋼焊接接頭的力學性能見下表。
鋼種
焊接工藝 焊縫金屬性能 過熱區
/MPa
/MPa
（%）
ψ
（%） /J.cm
-20℃ -40℃
-20℃ -40℃
Q345 埋弧焊（δ=16mm，V形對接）H08MnA+HJ250焊態 504 351 30.2 65.3 166 121 175
埋弧焊（δ=12mm，I形對接）H08MnA+HJ431焊態 576 400 30.7 67 84 33q 73
CO 氣體保護焊H08Mn2SiA焊態 540 390 24 61 78
6．焊接電流：
為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降，必須採用小規范焊接。具體措施為：選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝（焊接順序如圖一所示）。焊道的寬度不大於焊條的3倍，焊層厚度不大於5mm。第一層至第三層採用Ф3.2電焊條，焊接電流100-130A；第四層至第六層採用Ф4.0的電焊條，焊接電流120-180A。
7．預熱溫度：預熱及焊道層間溫度:
1）預熱溫度
預熱可以控制焊接冷卻速度，減少或避免熱影響區中淬硬馬氏體的產生，降低熱影響區硬度，同時預熱還可以降低焊接應力，並有助於氫從焊接接頭的逸出。因此，預熱是防止低合金高強度鋼焊接氫致裂紋產生的有效措施。但預熱常常惡化勞動條件，使生產工藝復雜化，不合理的、過高的預熱和焊道間溫度還會損害焊接接頭的性能。因此，焊前是否需要預熱及合理的預熱溫度，都需要認真考慮或通過試驗確定。
預熱溫度的確定取決於鋼材的成分（碳當量）、板厚、焊件結構形狀和拘束度、環境溫度以及所採用的焊接材料的含量等。隨著鋼材碳當量、板厚、結構拘束度、焊接材料的含氫量的增加和環境溫度的降低，焊前預熱溫度要相應提高。對於厚板多道多層焊，為了促進焊接區氫的逸出，防止焊接過程中氫致裂紋的產生，應控制焊道間溫度不低於預熱溫度和進行必要的中間消氫熱處理。因此下圖標為Q345的預熱條件
板厚（mm） 不同氣溫條件下的預熱溫度
≤10 不低於－26 oC不預熱
10～16 不低於－10oC不預熱，低於－10oC預熱100oC～150oC
16～14 不低於－5oC不預熱，低於－5oC預熱100oC～150oC
25～40 不低於0oC不預熱，低於0oC預熱100oC～150oC
≥40 均預熱100oC～150oC
2）層間溫度
層間溫度過高會引起熱影響區晶粒粗大，使焊縫強度及低溫沖擊韌性下降。如低於預熱溫度則可能在焊接過程中產生裂紋。因此規定道間溫度不得低於預熱溫度，最高不得大於某一界線的溫度。而對於Q345的層間溫度則選用：Ti≤400℃。
8．焊後熱處理參數:
除了電渣焊由於接頭區嚴重過熱而需要進行正火處理外，其他焊接條件應根據使用要求來判斷是佛需要焊後熱處理。低碳合金高強度鋼中熱軋鋼和正火鋼不需要焊後熱處理，但對要求抗應力腐蝕的焊接機構、低溫下使用的焊接結構和板厚結構等，焊後需要進行消除應力的高溫回火。確定焊後回火溫度的原則：
1） 不要超過木材原來的回火溫度，以免影響母材本身的性能。
2） 對於回火脆性材料，要避開出現回火脆性的溫度區間。例如，對含V或V+Mo的低合金鋼，回火時應提高冷卻速度，避免在600℃左右的溫度區間停留時間過長，以免因V的二次碳化物析出而造成脆化；
如焊後不能及時進行熱處理，應立即在200~350℃保溫2~6h，以便焊接區的氫擴散逸出。為了消除焊接應力，焊後應立即輕輕錘擊焊縫金屬表面，但這不是用於塑性較差的鋼件。強度級別較高或重要的焊接結構件，應用機械方法修正焊縫外形，使其平滑過渡到母材，較小應力集中。Q345焊後熱處理工藝參數見下表：
強度級別
δs/MPa 典型鋼種 預熱溫度/℃ 焊後處理工藝
電弧焊 電渣焊
345 Q345 100~150
δ≥16mm 一般不進行
或600~650℃回火 900~930℃正火
600~650℃回火
當我們懸著電弧焊時，為了降低焊接殘余應力，減小焊縫中的氫含量，改善焊縫的金屬組織和性能，在焊後應對焊縫進行熱處理。熱處理溫度為：600-640℃，恆溫時間為2小時（板厚40mm時），升降溫速度為125℃/h 。
9．焊接過程：
1）焊前預熱
在翼緣板焊接前，首先對翼緣板進行預熱，恆溫30分鍾後開始焊接。 焊接的預熱、層間溫度、熱處理由熱處理控溫櫃自動控制，採用遠紅外履帶式加熱爐片，微電腦自動設定曲線和記錄曲線，熱電偶測量溫度。預熱時熱電偶的測點距離坡口邊緣15mm-20mm。
2）焊接
①為了防止焊接變形，每個柱接頭採用二人對稱施焊，焊接方向由中間向兩邊施焊。在焊接里口時（里口為靠近腹板的坡口），第一層至第三層必須使用小規范操作，因為它的焊接是影響焊接變形的主要原因。在焊接一至三層結束後，背面進行清根。在使用碳弧氣刨清根結束後，必須對焊縫進行機械打磨，清理焊縫表面滲碳，露出金屬光澤，防止表層碳化嚴重造成裂紋。外口焊接應一次焊完，最後再焊接里口的剩餘部分。
② 當焊接第二層時，焊接方向應與第一層方向相反，以此類推。每層焊接接頭應錯開15-20mm。
③ 兩名焊工在焊接時的焊接電流、焊接速度和焊接層數應保持一致。
④ 在焊接中應從引弧板開始施焊，收弧板上結束。焊接完成後割掉並打磨干凈。
5．總結
通過對低碳鋼的了解以及對Q345鋼焊接工藝的研究，對其焊接工藝大體的認識，所以經過上面的敘述，對Q345的焊接工藝進行總結，如下表：
接頭形式 焊件厚度/mm 焊縫次序（層次） 焊絲直徑/mm 焊接電流/A 焊接電壓/mm 焊機速度/
焊絲加焊劑
不開破口(雙面焊) 8 正
反 4.0 550~580
600~650 34~36 34.5 H08A+HJ431
10~12 正
反 4.0 620~680
680~700 36~38 32 H08A+HJ431
V形坡口（雙面焊）α=60°~70° 14~16 正
反 4.0 600~640
620~680 34~36 29.5 H08A+HJ431
18~20 正
反 4.0 680~700
700~720 36~38 27.5 H08MnA+HJ431
22~25 正
反 4.0 700~720
720~740 36~38 21.5 H08MnA+HJ431
T形接頭不開坡口（雙面焊） 16~18 （2） 4.0 600~650
680~720 32~34
36~38 34~38
24~29 H08A+HJ431
20~25 （2） 4.0 600~700
720~760 32~34
36~36 30~36
21~26 H08A+HJ431