《钢的焊接脆化》

第一章钢材的脆性破坏1

1-1 钢材的脆性破坏及其特征1

一、焊接结构的脆性破坏1

二、金属断裂的分类1

三、金属断口的形貌2

四、金属脆性断裂的特点4

1-2 脆性试验6

一、脆性的判据6

二、脆性试验方法7

一、产生脆性破坏的条件10

1-3 脆性破坏的条件10

二、脆性破坏扩展的条件11

三、脆性破坏机构12

1-4 影响金属脆性的因素13

一、温度的影响13

二、应力因素的影响14

三、冶金因素的影响15

参考文献16

第二章钢中氢的行为及氢脆17

2-1 氢在钢中的溶解、扩散和逸出17

一、氢在钢中的溶解17

二、氢的扩散和逸出18

三、影响氢扩散系数的主要因素19

四、氢的溶解度和扩散系数变化的原因20

2-2 钢中氢行为及氢脆试验方法21

一、钢中氢行为的试验方法21

二、钢的氢脆试验方法24

2-3 钢的氢脆行为25

一、钢的氢脆特点25

二、钢氢脆的宏观行为26

三、钢氢脆的微观行为28

四、氢与位错作用引起钢的氢脆31

一、氢脆断口形态33

2-4 氢脆断口形态33

二、氢脆断口与组织、温度的关系34

三、氢致延迟裂纹的断口37

四、氢致延迟裂纹扩展中的塑性行为43

2-5 焊接接头氢的扩散行为44

2-6 影响钢氢脆的因素及防止措施48

一、减少扩散氢含量48

二、化学成分的影响48

三、显微组织的影响49

六、焊缝金属的影响50

七、预热的影响50

五、焊接规范的影响50

四、晶粒度的影响50

八、紧急后热的影响51

九、多层焊的影响52

十、奥氏体焊条的影响52

2-7 关于氢脆的微观机理52

一、氢气压力理论52

二、氢吸附理论53

三、晶格脆化理论53

2-8 氢蚀54

四、氢脆位错理论54

参考文献55

第三章低合金钢焊缝金属的组织和韧性58

3-1 金属的韧性和韧化的基本概念58

一、金属的韧性58

二、金属的韧化58

3-2 焊缝金属的组织61

一、低碳低合金结构钢焊缝金属中铁素体的形成温度及组织形态61

二、焊缝金属连续冷却组织转变(WM-CCT)图63

三、根据WM-CCT图来推断焊缝金属相变过程64

3-3 氧对焊缝金属组织和韧性的影响65

一、氧对夏比冲击性能的影响65

三、氧含量对奥氏体晶粒度的影响66

二、氧对WM-CCT图的影响66

四、氧含量对韧性影响的机理68

3-4 焊接热循环对焊缝金属组织和韧性的影响68

一、焊缝金属组织和韧性的关系68

二、焊缝金属的结晶组织形态70

三、奥氏体化过程对焊缝组织和韧性的影响70

四、奥氏体分解条件对焊缝组织和韧性的影响71

3-5 合金元素对焊缝金属韧性的影响72

一、碳的影响72

二、锰的影响72

四、锰和镍的综合影响73

三、镍的影响73

五、锆的影响74

六、稀土元素的影响74

七、氮的影响77

八、微量元素Nb、V、Ti、B的影响77

九、焊缝金属最佳合金成分计算77

3-6 非调质钢焊缝金属的组织和韧性79

一、Si-Mn系焊缝金属的组织和韧性79

二、Si-Mn系焊缝金属组织和韧性的改善80

三、Ti-B系焊缝金属的组织和韧性83

四、改善焊缝金属韧性的途径87

五、多层焊焊缝金属的韧性87

二、合金元素的影响89

一、焊缝金属的显微组织89

3-7 低碳调质高强钢焊缝金属的组织和韧性89

三、焊缝金属的韧性91

参考文献93

第四章焊接热影响区的组织和韧性95

4-1 快速加热冷却中的相变95

4-2 焊接热影响区的晶粒成长与细化97

一、恒温加热及热循环过程中的晶粒长大97

二、焊接热影响区晶粒长大的特点98

三、焊接热影响区晶粒长大的影响因素99

四、晶粒的细化103

二、调质钢104

4-3 焊接热影响区组织和韧性分布104

一、非调质钢104

4-4 焊接热影响区粗晶区组织和韧性105

一、焊接热影响区粗晶区组织对韧性的影响105

二、晶粒尺寸对韧性的影响105

三、冷却速度对韧性的影响106

四、焊接线能量对韧性的影响107

五、析出物对韧性的影响108

六、拘束状态对韧性的影响117

七、支配韧性的因素118

八、多层焊接热循环的组织和韧性119

一、60kgf级钢121

二、80kgf级钢121

4-5 调质钢大线能量焊接热影响区粗晶区韧性的改善121

4-6 高强钢的M-A组织及韧性124

一、M-A组织的生成机构124

二、M-A组织对强度和韧性的影响129

三、影响M-A组织数量及韧性的因素130

参考文献133

5-1 焊接热应力、应变循环136

一、焊接变形与应力136

第五章焊接接头的热应变脆化136

二、带缺口对接接头的热应力、应变循环和残余应力、应变分布140

三、带缺口宽板焊接接头产生的脆性断裂141

5-2 预应变后钢材的材质变化143

一、室温预应变后钢材的塑性和断裂行为143

二、高温预应变后钢材的性能变化144

5-3 焊接热应变脆化的试验方法146

一、韦尔斯-木原试验147

二、简便小型试样模拟试验法147

三、预压弯曲COD试验(PBCT)法148

四、带有未焊透(或未熔合)缺陷的三点弯曲试验148

五、焊接接头的预压弯曲COD试验149

一、应变时效——静应变时效150

5-4 热应变时效脆化150

二、动应变时效——蓝脆性151

三、热应变时效脆化的机理152

15-5 焊接热应变脆化的影响因素154

一、预应变温度的影响154

二、预应变量的影响154

三、缺口加工时间的影响154

四、冶金因素的影响154

五、焊接线能量的影响156

九、去应力退火处理的影响157

八、多次热循环的影响157

七、拘束的影响157

六、预热的影响157

5-6 焊接热应变脆化的断口158

一、热应变脆化断口的特点158

二、热应变脆化裂纹的扩展途径159

参考文献159

第六章焊后再热引起的脆化161

6-1 焊后热处理的目的和作用161

一、焊后热处理的种类161

二、焊后热处理的目的161

三、焊后热处理的不良作用163

6-2 钢材的回火脆性164

一、第一类回火脆性165

二、第二类回火脆性166

6-3 焊接过热区重复加热时韧性的变化169

一、双重热循环对热影响区组织性能的影响169

二、重复加热到中温区的组织和性能170

6-4 焊后加热Cr-Mo钢性能的变化174

一、Cr—Mo钢的回火脆性174

二、Cr—Mo钢的蠕变特性177

三、焊后热处理时Cr—Mo钢的性能特征179

6-5 焊接再热裂纹181

一、再热裂纹的特征181

二、产生再热裂纹的机构182

三、再热裂纹敏感性的评价184

四、再热裂纹的影响因素185

五、防止再热裂纹的措施190

6-6 异种钢焊接接头焊后加热引起的脆化190

一、接头区域划分190

二、异种钢焊接熔合区的碳迁移190

三、碳迁移对接头性能的影响191

6-7 焊接剥离裂纹193

一、剥离裂纹的特征193

二、产生剥离裂纹的机理194

三、产生剥离裂纹的影响因素及防止措施198

参考文献201