1、目 錄1 引言12 焊接技術12.1焊接方法12.2焊接種類23 試驗條件34 試驗結果及分析34.1 Q345鋼的理化性能34.2 Q345鋼板焊接試驗4埋弧焊方法4焊接前準備4焊接工藝參數的選擇5焊接操作過程54.2.5 Q345鋼的焊接性64.2.6 Q345鋼板及焊接接頭金相組織7維氏硬度檢測10 Q345鋼無損檢測12結 論15致 謝16參 考 文 獻171 引言在金屬加工工藝中,焊接是一門年輕但是又發展很快的一種加工工藝,目前以發展成為了一門獨立的學科,并在能源、交通、修建，特別是在機械制造部門中得到廣泛的應用。Q345鋼屬16Mn系列鋼種,平常在熱軋狀態下利用,它具備杰出的綜合力

2、學機能、較高的韌性、耐蝕性及焊接機能和冷成型本領,在我國獲得廣范的利用,可以用來制造大型船舶、橋梁、管道、汽鍋、壓力容器、煤油儲存罐、起重機械、廠房鋼架等承載負荷的焊接布局,這就需要它不但要有好的力學機能，還要有好的焊接機能。伴隨著我國鋼鐵企業競爭的日趨劇烈,鋼鐵產物的種類和質量將成為鋼鐵企業發展的重要題目。Q345、16MnL、16MnR、16Mnq、16Mng等公司所生產的16Mn系列鋼板。當今, 多達上百種的焊接方式在工業生產獲得利用,就焊接進程而言可分為三大類：熔焊、壓焊、釬焊。由于客戶要求16Mn系列鋼板必須要具有良好的焊接性,為適應市場發展需要,公司生產的16Mn系列鋼不但要滿足一

3、般的性能的需要,而且要滿足用戶對焊接性能的需要,因此,我們首先對Q345鋼板進行了焊接性試驗研究。2 焊接技術2.1焊接方法 當今, 多達上百種的焊接方式在工業生產獲得利用,就焊接進程而言可分為三大類：熔焊、壓焊、釬焊。1) 熔焊把焊接處的母材熔化為焊縫的體例叫作熔焊。要實現熔焊的關鍵在于要有一個局部熱源，而這個局部熱源要匯合很大的能量、溫度足夠高的。依照所利用的熱源的分歧，熔焊又可以分為如下幾種方式：電弧焊、氣焊、鋁熱焊、電渣焊、電子束焊、激光焊等多少種。在熔焊時，為了制止焊接區的高溫金屬與周邊空氣的相互作用從而讓其性能使之惡化，在焊接時要施加防護。而在平常事件中有造渣、通庇護氣和抽真空三種

4、庇護方式。2）壓焊在焊接進程中，一定要對焊接施加壓力來完成焊接的體例稱之為壓焊。降低加壓時材料的變形能力，從而增加材料的可塑性，往往要在壓焊的過程中加壓并施加加熱措施。依照所施加焊接能量的分歧，壓焊的一般方式包羅：電阻焊、磨擦焊、超聲波焊、分散焊、冷壓焊、爆炸焊和鍛焊等。3）釬焊釬焊就是采用的釬料要比母材的熔點低，而在低于母材熔點，卻比釬料熔點高的溫度下，借用釬料潤濕母材的功能把母材的間隙填滿并且讓它與母材相互擴散，最后讓其冷卻凝固從而形成牢固接頭的方法。經常生活中都利用采納烙鐵釬焊、火焰釬焊的釬焊體例。2.2焊接種類在三大類的焊接體例中，操縱最遍及的焊接體例為熔焊，常常操縱的熔焊體例有：1）

5、手工電弧焊簡單的設備，靈活的操作，短小及各種空間位置的焊縫都可焊接，但它的生產效率過于低下，而且具有較高的勞動強度。2）埋弧焊 具備較高的生產率，很好的焊接質量，低成本的焊接，好的勞動條件，在平焊長直焊或大圓弧焊中操縱普遍。3）氣體保護焊（一）、氬弧焊   氬弧焊便是把氬氣充當庇護氣體的氣體庇護焊。氬弧焊不僅擁有好的焊接質量，狹窄的熱影響區，而且具有較小的焊接變形，容易實現大規模的機械化、自動化。在焊接中廣泛應用的是不銹鋼、鋁、鎂等有色金屬。(二) 氧化碳氣體庇護焊二氧化碳氣體庇護焊即是操縱CO2充任庇護氣體的氣體庇護焊。它具備斷絕周圍空氣與電弧相打仗，避免周邊的

6、氣體對熔滴和熔池金屬發生反應從而造成有害氣體的感化。二氧化碳氣體庇護焊的焊速高,可實現主動焊，具有高的生產率,為明弧焊接，易于控制焊縫成形,敏感性略小對鐵銹來講，少許的熔渣, 低廉的價錢, 更體現了二氧化碳氣焊的優點，而它在生產中的難點是焊接金屬飛濺與氣孔。變形較大的薄板和低合金鋼等黑色金屬在生產中很經常使用。4）電渣焊 操縱電流經由液體熔渣所發生的電阻熱實行焊接的方式稱為電渣焊。它的工藝方式簡略，適用于大斷面和變斷面工件的焊接。但是焊接后會產生較大的熱影響區，因此焊后熱處理對重要的焊件有重要意義。5）氣焊 氣焊的裝備簡略，便利操縱，不需要電源，但出產的效率較低，焊件變形較大，適用于焊接較薄的

7、焊件。3 試驗條件1)試驗爐號081671,試樣為Q345熱軋鋼板,試樣厚度10mm,化學成份如表1。2)焊接Q345鋼板時采用H10Mn2焊條,焊條直徑為1.2mm,采用埋弧焊方法。4 試驗結果及分析4.1 Q345鋼的理化性能Q345鋼板試樣的化學組成見表1,力學性能見表2。表1表2力學性能s/MPab/MPa/%沖擊/JHBQ345360500231931564.2 Q345鋼板焊接試驗4.2.1埋弧焊方法電弧在焊劑層下燃燒所進行焊接的一種機械化的焊接體例叫做埋弧焊，它是為電弧焊的一種。埋弧焊具備在電弧熱的感化下，焊絲融化添補焊縫，而焊劑則起到空氣斷絕、絕熱和屏蔽光輻射的感化的特色。這類

8、焊接方式，生產率高，焊縫質量好，勞動強度低，無弧光輻射和火花飛濺，有害氣體和煙塵少，無論在室內或室外均可舉行焊接事件。低碳鋼、低合金鋼及不銹鋼等金屬的焊接都合用。埋弧焊利用焊接設備如圖4-1所示：圖41 埋弧焊設備4.2.2焊接前準備1） 焊接材料的選用焊縫沒有缺陷；滿足使用性能是選擇焊接質料時必要考慮到的兩方面。Q345鋼的焊縫金屬的熱裂與冷裂偏向在正常情況下轉變是不大的。因此在Q345鋼焊接選用質料時應當確保焊縫金屬的強度、韌性、塑性等力學性能與母材的一致性。2）焊接坡口的選擇由于埋弧焊使用的電流比較大，電弧具有較強穿透力，因此當焊件厚度不大時，一般不開坡口也能將焊件焊透，這樣也

9、能保證良好的焊縫成形。本實驗用厚度為10mm的焊件，是以，坡口不需要開。3）焊件的清理焊接前，用砂紙打磨焊件待焊部位及其周邊部位，以清掃掉焊絲表層的銹蝕、油污及拔絲用的潤滑劑，以避免造成焊縫發生氣孔。4）清掃焊絲和烘干焊劑焊接前，必須掃除焊絲表面的各種影響焊接的東西。同時撤除水份并烘干，在日常生產中一般焊劑采用的烘干溫度在250，并保溫12h。5）焊件的裝配焊件裝置時必需確保接縫間隙平均，凹凸平整不錯邊。利用的焊條必需要與焊件質料符合在定位焊過程中，其位置在第一道焊縫的后背，長度在平常情況下要大于30mm。定位焊縫平整完好無凹陷在焊接中很主要。4.2.3焊接工藝參數的選擇本次嘗試所用試樣為Q3

10、45（250×40×10），不開坡口，對接實行雙面焊，選用焊絲H10Mn2（1.2）、焊劑HJ431。埋弧焊工藝參數是按照試樣厚度及焊絲直徑查熔焊方式與裝備一書中表5-13選擇的，其數據如下表3所示：表3   不開坡口對接頭雙面焊的焊接參數工件厚度/cm焊絲直徑/mm焊接順序焊接電流/A 焊接電壓/V 焊接速度/m·h-1104正5603127.6反6103227.64.2.4焊接操作過程 本實驗所用的埋弧焊機型號為MZ-1000(A310-1000)。具體操作步驟如下：、在焊料斗內裝上HJ431焊劑； 

11、、在焊機上放置H10Mn2焊絲；、把清掃過的表面的鋼板放在埋弧焊工作臺上；、合上電源，打開焊機開關，讓焊接小車依照預定的線路行走，焊絲瞄準焊縫；、遵照設置10mm的Q345對接接頭正面焊接參數；、打開焊料斗上的閘門； 、把啟動按鈕打開，這時埋弧焊機就將主動實行引弧和焊接；、當正面焊接完成后，待焊件冷卻后將焊縫上的渣皮清掃并把焊件翻過來；、設定背面焊接參數，繼續進行另外一面的焊接；、等背面焊接事情了結后，把停止鍵按下。4.2.5 Q345鋼的焊接性鋼材的焊接性主要決定于它所構成的化學成份，焊接性通常表現在兩個方面：一是焊接過程造成的各種冶金缺陷，其中以裂紋的危害最甚；二是熱影響區內母材

12、的機能轉變在焊接時。1）焊縫中的熱裂紋對熱軋及正火鋼的焊縫中的熱裂偏向平常是依照鋼種的含碳量及Mn/s的比值來鑒定。C=0.11%0.125%時   Mn/s30 C=0.126%0.155%時   Mn/s59按照表1可知，Q345鋼板的含碳量為0. 18%，含量極低的是S，所需求的Mn/s比值要遠高于Mn/s=264，是以無熱裂偏向。2）焊接討論熱影響區的冷裂紋按照國家標準GB4675.184對Q345鋼板進行了焊接裂紋實驗。裂紋檢測：裂紋檢測和剖解要在焊后的48小時以后舉行。概況裂紋：經由過程檢測沒有發覺表層裂紋的存在。斷面裂紋：用機械體例制取了5

13、個橫斷面試樣，研磨侵蝕后，經由檢測無任何裂紋。3)焊縫及熱影響區的機能闡述 焊縫在焊接后的化學組成見表4，焊接接頭的力學性能見表5。表4 焊縫在焊接后的化學組成CSiMnSP0.140.321.320.0100.017表5 焊接接頭的力學性能b/MPa沖擊/JHB53585171由表4、表5看出,焊縫的化學成分靠近于母材的化學成分，焊接接頭的抗拉強度較高，但其具備的韌性較低,而硬度遠高于母材。4.2.6 Q345鋼板及焊接接頭金相組織（1）金相顯微分析 金相顯微技術是鉆研金屬和合金構造及內部缺點的首要方式之一，為了摸索金屬材料的機能，常常必須要舉行金相構造的查找和闡述。金相

14、顯微技術是操縱顯微鏡的光學理論借助于試樣表面對光芒的放射特點來舉行的。為了對金相顯微構造舉行辨別和鉆研，需要將所闡述的金屬材料制備成固定尺寸的試樣，并經研磨、拋光與侵蝕等工序，末了經由金相顯微鏡來察看和闡發金相的顯微構造狀況及散布環境。相的構成、數目、形態、巨細、散布構成為了顯微構造。顯微缺點則包羅各類非金屬夾雜物、裂紋(性質、巨細、形態、走向及其與顯微構造的聯系等)、顯微孔洞(巨細、散布)、珠光體球化水平和石墨化水平、脫碳、過燒、過熱等。  金相顯微鏡是依托光學系統達到放大效果的，其基本原理如圖42所示。圖42 金相顯微鏡光路圖（2）金相試樣制備1）試樣制備過程a.取樣部

15、位 所闡述質料或零件的特色、加工工藝進程及熱處理進程要決定于取樣部位及檢測面的選擇；取樣的部位、外形、尺寸在查驗時的選用必須是劃定要求的；檢驗和分析失效的原因時，要根據失效的原因，不但要在材料失效的部位取樣，還需要在有效的部位取樣，方便于對比分析；對于平常經過了熱處理、金相構造比較平均的零件，舉行試樣時隨機任取一截面便可。b.試樣的截取方法 取樣時，要包含察看的截面不能由于截取而發生構造轉變，是以對有區別的質料要選取符合它的截取方式；對軟質料，加工方式平常用鋸、車、刨等；而相對硬質料，可以用砂輪切割機實行切割； 利用錘擊方式相對硬而脆的質料，如白口鑄鐵，都非常適用

16、；在一些大的工件上取樣，可以用氧氣切割等方式；在用砂輪機切割時，要實行冷卻的辦法，用來下降因為受熱而激發試樣構造的轉變；變形層或燒損層平常是因為試樣截取而引發的，在后續的工序中必須要清除。c.試樣尺寸便利手握、輕易磨制是金相試樣的基本要求。平常顯微試樣選取的立方體直徑為1625mm、高1620mm的圓柱體或邊長為25mm的；對于一些形狀特別或者尺寸很小不容易手握的試樣，要進行鑲嵌或機械夾持。2）試樣概況的磨光與拋光在砂輪機上對試樣的截面舉行粗磨，直到獲得較為平整滑膩的表面為止。在打磨過程當中，要不停的用冷水將試樣冷卻，避免過熱使得金相試樣構造發生變化；選用金相砂紙實行精磨。金相砂紙是磨光金相試

17、樣的重要材料，在手工磨光試樣時，砂紙要放在玻璃板上，然后依次用280號、500號、水砂紙、01、03、05、06號金相砂紙磨光，在磨制中，每當換砂紙時，試樣的磨制方向都要旋轉90度，并且要把上一次使用砂紙磨制遺留下的劃痕磨平后才能換下一號砂紙；試樣表層在拋光機上實行拋光，效用是去除金相磨面上的渺小磨痕與表面變形層，使其獲得滑膩，無劃痕的磨面。（3)焊接接頭宏觀及微觀構造闡述焊接接頭的宏觀構造宏觀闡述主要內容為：察看與簡述焊縫成形、焊縫金屬結晶的目的和宏觀缺點等。圖43所示為焊接討論的宏觀構造，可分為三大項：中心區為焊縫：接近焊縫的是熱影響區；雙方都不承受影響的母材區圖43  

18、;焊接接頭宏觀組織焊接接頭的顯微組織焊縫金屬的顯微構造如圖44，柱狀晶散布,晶界處為鐵素體,晶內為索氏體和針、塊狀散布的鐵素體。冷卻時,因為對外散熱,因此使得焊縫的熔融金屬沿熱擴散的目的結晶而取得柱狀晶,此時,先共析的鐵素體沿柱狀晶界析出,因為溫度較高,且冷速又略微的快,是以構造呈過熱特點,稍后在重新的冷卻的過程當中,奧氏體因過冷度太大,而轉變為索氏體構造。焊縫構造下方為融合區,此處融會環境優良。圖44 焊縫的顯微組織 ×100過熱區的顯微構造如圖45,組織構造為針狀或塊狀散布的鐵素體和索氏體,此處晶粒粗大,呈魏氏構造。這是由于該區的加熱溫度高,奧化體晶粒明顯增大

19、,因此冷卻后得到了粗大的過熱構造,使它的沖擊韌性下降。圖45 過熱區的顯微構造 ×100重結晶區:構造為晶粒藐小的鐵素體和珠光體(如圖46),因為加熱溫度超過了AC3,以是鐵素體和珠光體已全數轉化為奧化體,又因為加熱溫度較低奧氏體晶粒未明顯長大,因此在此氛圍中冷卻后會獲得平均而藐小的鐵素體和珠光體。 圖46 重結晶區的顯微組織構造 ×100 母材的顯微組織結構:鐵素體和珠光體呈帶狀如圖47。從金相構造可看出,過熱區形成了魏氏構造,從而輕易發生脆化,構成了表面的薄弱環節,這時宜以小線能量焊接,在過熱區獲得板條馬氏體,韌性會大大改良。圖47 母材的顯微組織 

20、×1004.2.7維氏硬度檢測 維氏硬度是用一定量的嘗試力將一個面夾角為136°的金剛石四棱錐壓頭壓入試樣的被試表層，嘗試力在卸除以前要保持相應時間。壓頭會壓出棱形凹陷（稱為壓痕）的圖形在試樣表面上，正方形即為壓痕。然后丈量壓痕對角線的長度在試樣表面上，計算出壓痕的表面積，維氏硬度值與實驗力除以壓痕表面積的商成正比。維氏硬度HV=常數×實驗力/壓痕表面積0.1891 Fd2，現實中是按照對角線長度d經由查表獲得維氏硬度值。國家標準劃定維氏硬度壓痕對角線長度規模一樣平常為0.0201.400mm。1) 維氏硬度計丈量的詳細進程開啟電腦和維氏硬度計，繼而打開

21、維氏硬度測量軟件。把變荷手輪動彈起來，實驗力值的選擇為4.903N。硬度計加載時間為10s。設置好數據及試樣質料在菜單上。把40X物鏡置于正前方位置，通過轉動轉盤的方法。在十字試臺上放上試樣，經由過程動彈起落手輪使試臺上升，察看電腦屏幕，會發覺到敞亮的光斑呈現屏幕視場內，這時候遲緩上升試臺，直到看到試樣的表層清楚成像在屏幕中呈現為止。將壓頭遲緩轉至前方位置。按“啟動”鍵，這時候加實驗力，鍵盤上會表現 “10、9、8、?0秒倒計時，當加載時候從頭跳回設定值時，加卸實驗力完成。把40物鏡轉到正前方，在屏幕中可以看到壓痕，然后略微動彈起落手輪將它調到最清晰位置。點擊電腦屏幕右邊的“圖象態”，這時兩條

22、赤色豎線會呈現圖象中，然后點擊鼠標左鍵將其中一根豎線拖至與菱形橫向壓痕角相切的位置后，再點擊右鍵將另外一根豎線拖至與相對角相切的位置，此時就會呈現肯定第一條對角線丈量的對話框?？隙ê髸尸F兩條赤色的橫線，點擊鼠標左鍵將其中一條橫線拖至與菱形豎向壓痕角相切的位置，再點擊鼠標右鍵將另外一根橫線拖至與對角相切的位置。此時就呈現了維氏硬度丈量成果。確認測量結果后。就依照以上步調舉行其他點的丈量。把所有硬度點測量結束之后，生成測試報告表。2）實驗結果與分析 采取金剛石正四棱錐體壓頭，將其壓入試樣表層在相應的實驗力作用下，保持相應時間后，卸除實驗力，丈量試樣概況壓痕的對角線長度。如下圖所示。 圖

23、48 維氏硬度丈量圖示找到了六個分歧點在試驗中，間隔約為1mm分布在每一個點之間，測出其硬度值，此中三個點的布置如圖48右圖所示，獲得各分歧的硬度數據，具體分布如下圖49所示：圖49 實驗測得維氏硬度分布圖分析：從硬度值的測量結果可以看出硬度值比較大的是熱影響區，并且硬度值分布的不均勻，而焊縫硬度要低于母材的平均值。這在一定的程度上可以表明焊縫比母材的韌性要好。過熱粗晶區的韌性都要低于焊縫和母材，這造成的原因是因為該區存在粗大的魏氏構造。以后的相變重結晶區，由于相當于正火，從而取得詳細平均的構造，具有的力學性能較好，更高韌性和強度。不完全重結晶區因為存在粗大的，致使不均勻的構造，所以

24、其具備較低的韌性，而且具備顛簸的硬度值。4.2.8 Q345鋼無損檢測無損檢測手藝是一門新的綜合性工程學科，在第二次世界大戰后獲得敏捷的成長，它在浩繁的科技范疇特別是產業范疇已獲得廣泛地利用。無損檢測手藝在不毀傷被檢測物體使用性能與外形的條件下可以實現百分之百的檢驗，從而判定出被檢測物的質量狀態，主要是按照物資的各類物理特征轉變而決定的。為了保障現役裝備的平安運行，無損檢測手藝擅長的是可以充分發揮其非破壞性及可靠性并且在很多情況下更可以實行原位檢測。是以，無損檢測手藝取得極大的正視和迅猛發展在工業生產、物理鉆研和生物工程等泛博科技領域，已經成為了節制產物的質量、確保裝備運行平安等方面的極為重要

25、的手藝手段。無損檢測手藝包容方面以下：（1）目視檢測無損檢測中占據著重要的地位的是目視檢查，許多重要的故障用儀器檢查前都是在目視發現問題后才使用的，隨著發展迅速的CCD技術，目視檢測的儀器也發展迅速，視頻顯微鏡系統、視頻內窺鏡、視頻孔探儀等用來輔助的都可以列入此類。目視檢測，利用的比較少的是在國內，而在國際上無損檢測倒是利用普遍，特別是在第一階段。依照國際慣例，目視檢測要先做，以此來確認其不會影響后序的查驗。1）表面目視檢驗直接進行目視檢驗，眼睛與被檢表面距離為410mm，視線與被檢表面的視角為20°。充足的照明對被檢表層來說是必需的，光照度為1601x是用于平常的查驗；而光照度為5

26、401x是在對藐小的缺點舉行辨別。對藐小缺點舉行辨別，平常是利用25倍的放大鏡。2）目視結果與分析焊后焊材的一部分如圖410所示，母材表層有飛濺和凹坑可以很明顯地看到。圖410 目視檢測照片闡述：上述的凹坑是被其他工件碰撞的，在取樣過程當中，而不是焊接造成的。造成飛濺的原因是，焊接過程中因為焊接電流的過大，從而造成了熔滴的飛濺。（2）、磁粉檢測1）磁粉檢測原理磁場讓工件表面和近表面的磁力線產生了局部的畸變，使其施加在工件表面上的磁粉被吸附，構成目視可見的磁痕在適合的光照下，從而顯示出位置、巨細、外形和緊張水平不連續性的。2）磁粉檢測步驟第一步：預清洗把全部大概影響到磁粉正常散布、磁粉

27、堆積物的稠密度、特征和清晰度的雜質統統清洗掉。第二步：缺陷的探傷磁粉探傷的標準是確保測出任何方面的有害缺點。使磁力線盡一切可能在相應的范圍內橫穿過所有大概存在于試件內的任何缺點。第三步：探傷方法工件近表層的缺點的檢測，嘗試采取濕粉檢測法。其具體步驟為：用軟管澆淋的方法把磁懸液澆灌在試件上，讓其覆蓋整個被檢面，使用磁粉探傷機將工件磁化，磁化電流應保持1/5-1/2秒，然后切斷磁化電流，把試件傾斜倒去多余的磁懸液，然后觀察磁粉聚集情況，從而判斷工件缺陷。第四步：后清洗在查驗并退磁后，洗濯清潔試件上的磁粉；特別是要徹底清除孔和空腔內的所有堵塞物，這是期間要注意的。3）磁粉檢測嘗試成果闡述下圖為磁化后的試樣概況：圖411 磁粉探傷照片結 論通過這次研究試驗,我深刻了解到焊接技術在當今社會的重要地位,其中對焊接技術也有了更深層次的了解,特別是在對Q345鋼的研究,Q345鋼是實際工業設計和生產中應用非常廣泛的機械結構之一，主要用于工程結構的焊接。通過對Q345鋼的焊接性能分析，我們可以看到Q345鋼是低合金高強度鋼,它不僅綜