1、电焊工中级（焊接工艺）模拟试卷 2 及答案与解析一、简述题1 马氏体不锈钢的焊接工艺要点有哪些?2 奥氏体不锈钢的焊接工艺要点有哪些?3 铸铁补焊方法及工艺要点有哪些?4 TIG 焊的工艺要点有哪些?5 珠光体耐热钢与马氏体耐热钢焊接时应采取的工艺措施有哪些?6 灰口铸铁的热焊工艺要点有哪些?7 什么是焊缝金属的合金化?常用的合金化方式有哪些?8 什么是合金元素的过渡系数?9 什么是焊接熔池的一次结晶?它有什么特点?10 为什么变质处理可改善焊缝结晶组织?11 什么是焊缝金属的二次结晶?12 什么是焊接热循环? 焊接热循环的主要参数有哪些?13 什么是焊接线能量? 如何计算 ?14 什么是层间
2、温度? 如何正确选择层间温度 ?15 什么是焊接热影响区?它有什么特性?16 什么是魏氏组织? 它对焊接接头的性能有何影响?17 为什么重要的焊接结构上两条焊缝不能靠得太近?18 多层多道焊为什么可以提高焊缝金属的塑性?19 焊接时。如何选择线能量?20 球墨铸铁焊补有哪些要点?21 焊接镍基耐蚀合金时需要注意的几个共性问题是什么?22 中碳钢焊接时易引发的主要问题有哪些?23 不锈钢焊接应注意哪些事项?24 A 类、B 类、C 类、D 类接头焊缝有哪些?25 哪些情况属于异种金属的焊接?为什么比同种金属焊接困难?26 压力容器焊接有哪些特点?27 异种钢焊接有哪些特点?28 采用手工电弧焊补
3、焊铸铁的方法有哪些?29 16Mn 钢的焊接性及其焊接特点有哪些?30 固态无组织转变材料的焊接热影响区有什么特点?31 固态有同素异构转变的纯金属或单相合金的焊接热影响区有什么特点?32 不易淬火钢的焊接热影响区有什么特点?33 易淬火钢的焊接热影响区有什么特点?34 异种钢焊接热影响区对碳的扩散及其影响有哪些?35 钢与铜及其合金焊接时的焊接性如何?36 珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接时的焊接性如何?37 碳素钢焊接需注意哪些问题?38 低合金结构钢的焊接要点有哪些?39 奥氏体不锈钢焊件焊后如何进行表面处理?40 镍基耐蚀合金的焊接特点和要点有哪些?41 钛及钛合金的焊接特点有哪些?42 奥
4、氏体不锈钢的焊接特点有哪些?43 铁素体不锈钢的焊接特点有哪些?44 马氏体不锈钢的焊接特点有哪些?45 铜及铜合金焊接存在哪些问题?46 铝及铝合金的焊接有哪些特点?47 铝及铝合金焊接的主要问题是什么?电焊工中级（焊接工艺）模拟试卷 2 答案与解析一、简述题1 【正确答案】 属于马氏体不锈钢的钢号有1Crl3、2Crl3、3Crl3、4Crl3、3Crl3Mo、1Crl7Ni2、2Crl3Ni2、9Crl8 、9Crl8MoV等。马氏体不锈钢的焊接性有强烈的冷裂倾向，焊缝及热影响区焊后均为硬而脆的马氏体组织，钢中含碳量越高，冷裂倾向越大。悍接时在温度超过 1150的热影响区内，晶粒显著长大
5、。过快或过慢的冷却都可能引起接头脆化。例如，1Crl3 钢焊后冷却速度小于 10 s 时，在热影响区将得到粗大的铁素体加碳化物组织，使塑性显著降低；当冷却速度大于 40s 时，则会产生粗大的马氏体组织，同样也使塑性下降。马氏体不锈钢的焊接工艺主要要点如下：1)焊前预热。焊前预热是防止产生冷裂纹的主要工艺措施。当碳的质量分数为0102时，预热温度为 200260，对高刚性焊件可预热至 400450。2)焊后冷却。焊件焊后不应从焊接温度直接升温进行回火处理，因为焊接过程中奥氏体可能未完全转变，如焊后立即升温回火，会出现碳化物沿奥氏体晶界沉淀和奥氏体向珠光体转变，产生晶粒粗大的组织，严重降低韧性。因
6、此回火前应使焊件冷却，让焊缝和热影响区的奥氏体基本分解完了。对于刚性小的焊件，可以冷却至室温再回火；对于大厚度的焊件，需采用较复杂的工艺，焊后冷却至 100150，保温 051h，然后加热至回火温度。3)焊后热处理。焊后热处理的目的是降低焊缝和热影响区的硬度，改善塑性和韧性，同时减少焊接残余应力。焊后热处理分回火和完全退火两种。回火温度为 650750，保温 1h，空冷；若焊件焊后需机加工的，为了得到最低硬度，可采用完全退火，退火温度为 830880，保温 2h，炉温冷却至 595，然后空冷。4)焊条的选用。焊接马氏体不锈钢用焊条分为铬不锈钢焊条和铬镍奥氏体不锈钢焊条两大类。常用铬不锈钢焊条有
7、 E1-13-16(G202)、 E113-15(G207)；常用铬镍奥氏体不锈钢焊条有 E0-19-10-16(A102)、E0-19-10 15(A107)、E0 一 18-12M0216(A202)、E018-12M02 15(A207)等。2 【正确答案】 一般熔焊方法均能用于奥氏体不锈钢的焊接，目前生产上常用的方法是手工电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。在焊接工艺上，主要应注意以下问题：采用小电流、快速焊，可有效地防止晶间腐蚀和热裂纹等缺陷的产生，一般焊接电流应比焊接低碳钢时低 20；焊接电弧要短，且不作横向摆动，以减少加热范围，避免随处引弧，焊缝尽量一次焊完，以保证耐腐蚀性；多层焊时，应等前
8、面一层冷却至 60以下，再焊后一层，双面焊时先焊非工作面，后焊与腐蚀介质接触的工作面；对于晶间腐蚀，在条件许可时，可采用强制冷却，必要时可进行稳定化处理，消除产生晶间腐蚀的可能性。3 【正确答案】 铸铁补焊采用的焊接方法见表 5011，补焊方法主要根据对焊后的要求(如焊缝的强度、颜色、致密性，焊后是否进行机加工等)、铸件的结构情况(大小、壁厚、复杂程度、刚度等)及缺陷情况来选择。手工电弧焊和气焊是最常用的铸铁补焊方法。手工电弧焊补焊采用的铸铁焊条牌号见表 5-12。补焊要求不高时，也可采用 J422 等普通低碳钢焊条。4 【正确答案】 TiG 焊工艺主要包括焊前清理、工艺参数的选择和操作技术等
9、几个方面。(1)焊前清理; 氩气是惰性气体，在焊接过程中，既不与金属起化学作用，也不溶解于金属中，为获得高质量焊缝提供了良好条件。但是氩气不像还原性气体或氧化性气体那样，它没有脱氧去氢的能力。为了确保焊接质量，焊前对工件及焊丝必须清理干净，不应残留油污、氧化皮、水分和灰尘等。(2)工艺参数的影响及选择；TIG 焊的工艺参数有：焊接电流、电弧电压(电弧长度)、焊接速度、填丝速度、保护气流量与喷嘴孔径、钨极直径与形状等。合理的焊接工艺参数是获得优质焊接接头的重要保证。(3)TIG 焊操作技术；TIG 焊可分为手工 TIG 焊和自动 TIG 焊两种，其操作技术的正确与熟练是保证焊接质量的重要前提。由
10、于工件厚度、施焊姿势、接头形式等条件不同，操作技术也小尽相同。1)引弧。引弧前应提前 510s 送气。引弧有两种方法：非接触引弧 (高频振荡引弧或脉冲引弧)和接触引弧，最好是采用非接触引弧。采用非接触引弧时，应先使钨极端头与工件之间保持较短距离，然后接通引弧器电路，在高频电流或高压脉冲电流的作用下引燃电弧。2)焊接。焊接时，为了得到良好的气体保护效果，在不妨碍视线的情况下，应尽量缩短喷嘴到工件的距离，采用短弧焊接，一般弧长为 47mm。焊枪与工件角度的选择也应以获得好的保护效果，便于填充焊丝为准。3)收弧。焊缝在收弧处要求不存在明显的下凹以及产生气孔与裂纹等缺陷，为此，在收弧处应添加填充焊丝多
11、使弧坑填满，这对于焊接热裂纹倾向较大的材料时，尤为重要。此外，还可采用电流衰减方法和逐步提高焊枪的移动速度或工件的转动速度，以减少对熔池的热输人来防止裂纹。熄弧后，不要立即抬起焊枪，要使焊枪在焊缝上停留 35s，待钨极和熔池冷却后，再抬起焊枪，停止供气，以防止焊缝和钨极受到氧化。5 【正确答案】 珠光体耐热钢与马氏体耐热钢焊接时焊接性较差，冷裂倾向较大。因此焊前应预热并严格控制层间温度。焊后一般应缓冷至 100 一 150，保温0510h，再进行回火热处理，回火温度为 720780。6 【正确答案】 灰口铸铁热焊时采用铸铁心石墨化药皮焊条或钢芯石墨化药皮焊条。焊前预热至 600650，焊接时弧
12、长保持中等长度，焊后为防止裂纹残余应力，应立即将工件加热升温至 600700，并保持一段时间。7 【正确答案】 合金化就是把所需要的合金元素，通过焊接材料过渡到焊缝金属(或堆焊金属)中去。合金化的目的是： 补偿焊接过程中由于氧化、蒸发等原因造成的合金元素的损失；改善焊缝金属的组织和性能； 获得具有特殊性能的堆焊金属。常用的合金化方式有：应用合金焊丝；应用药芯焊丝或药芯焊条；应用合金药皮或粘结焊剂；应用合金粉末；应用熔渣与金属之间的置换反应。8 【正确答案】 合金元素在焊接过程中总有一部分因氧化、蒸发等原因损耗掉，不可能全部过渡到焊缝中去。合金元素的过渡系数是指焊接材料中的合金元素过渡到堆焊金属
13、中的数量与其原始含量的百分比，即 =CFC T(52)式中， 为某合金元素的过渡系数() ；C F 为堆焊金属中某合金元素的含量；C T 为焊条(焊丝、焊剂)中某合金元素的原始总含量。手弧焊采用不同焊条型号时，合金元素的过渡系数叼，见表 513。由表 5 一 13 可知，碱性焊条(低氢钠型)合金元素的过渡系数比酸性焊条(钛钙型 )高。9 【正确答案】 当热源离开后，焊接熔池的金属由液态转变为固态的过程，称为焊接熔池的一次结晶。焊接熔池的一次结晶具有如下特点： 1)熔池的体积小、冷却速度快。电弧焊时，熔池体积最大约为 30cm3，液态金属的质量不超过 200g(单丝埋弧自动焊)。由于熔池的体积小
14、，周围又被冷金属所包围，所以熔池的冷却速度很快，可达 100s ，比铸锭的冷却速度快几百到上万倍，这就使含碳量高、含合金元素较多的钢材，在焊接接头中出现淬火硬组织(马氏体)和结晶裂纹。 2)熔池中的液态金属处于过热状态。对于低碳和低合金钢，弧焊时熔池的平均温度为(1770100)，超过了材料的熔点，处于过热状态，因此合金元素的烧损比较严重。3)熔池是在运动状态下结晶。熔焊时熔池随热源作同速移动，在熔池中金属的熔化和结晶过程同时进行，即熔池的前半部处在熔化过程，后半部处在结晶过程，故熔池内的熔化金属处于运动状态下结晶。10 【正确答案】 通过焊接材料(焊条、焊剂)向熔池中加入某些合金元素，如v、
15、Mo、Ti、Nb、Al、B、N 等，可以细化晶粒，得到细晶组织，从而既可保证强度和塑性，又能提高抗裂性，这种方法称为变质处理。变质处理对改善焊缝的一次结晶组织十分有效。例如，E5015MoV 焊条，就是在原来 E5015 焊条的基础上，在药皮中再加入少量的钼铁和钒铁，它具有更高的抗裂性能。11 【正确答案】 一次结晶结束后，熔池就转变为固体的焊缝。高温的焊缝金属冷却到室温时，要经过一系列的组织相变过程，这种相变过程称为焊缝金属的二次结晶。低碳钢焊缝金属二次结晶结束时，其组织为铁素体加珠光体。由铁碳合金状态图可知，其中铁素体约占 82，珠光体约占 18，焊缝金属的硬度约为 83HBS。但铁碳合金
16、状态图是在材料极缓慢的冷却条件下获得的，实际上焊缝金属二次结晶时的冷却速度相当快，因此组织中的珠光体含量会增加，冷却速度越高，珠光体含量也越多，焊缝的硬度和强度也随之增加，例如，当焊缝金属的冷却速度为 110s 时，其硬度可达 96HBS，这就是为什么当焊缝金属为低碳钢，冷却时尽管并未出现淬火组织，但其硬度仍会增加的原因。12 【正确答案】 在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程称为该点的焊接热循环。当热源向该点靠近时，该点的温度随之升高，直到达到最大值；随着热源的离开，温度又逐渐降低，整个过程可以用一条曲线来表示，这种曲线称为焊接热循环曲线。显然，在焊缝两侧距焊缝远近不同的各点，
17、所经历的热循环并不相同，距焊缝越近的各点，加热达到的最高温度越高，距焊缝越远的各点，加热达到的最高温度越低。焊接热循环的主要参数是加热速度、加热所达到的最高温度、在组织转变温度以上停留的时间和冷却速度。13 【正确答案】 熔焊时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的能量，称为焊接线能量，用下式表示为 q=IUv(53)式中，为焊接电流(A)；U 为电弧电压(V)；u 为焊接速度(ems)；q 为线能量 (Jcm) 。例如，板厚为 12mm，进行双面开 I 形坡口埋弧焊，焊丝直径为 4mm，I=650A ，U=38V，v=09ems ，则焊接线能量 q 为q=IU/v=(65038)09Jcm=274
18、44J cm 线能量综合了焊接电流、电弧电压和焊接速度三大焊接工艺参数对焊接热循环的影响。线能量增大时，热影响区的宽度增大，加热到高温的区域增宽，在高温的停留时间增长，同时冷却速度减慢，见表514。14 【正确答案】 对焊件进行多层多道焊时，当焊接后道焊逢时，前道焊缝的最低温度，称为层间温度。对于要求预热焊接的材料，当需要进行多层焊时，其层间温度应等于或略高于预热温度，如层问温度低于预热温度，应重新进行预热。焊接奥氏体不锈钢时，为保持焊接接头有较高的耐蚀性，需要有较快的冷却速度，因此需要控制较低的层问温度，即在前道焊缝冷却到较低温度时，再进行后道焊缝的焊接。15 【正确答案】 在焊接过程中，紧
19、靠焊缝的母材因受热影响(但未熔化)而发生金相组织力学性能变化的区域称为焊接热影响区。熔焊时，焊接接头由相互联系、而其组织和性能叉有区别的两个部分，即焊缝区和热影响区所组成。实践表明，焊接接头的质量不仅决定于焊缝区，并且在相当程度上还决定于热影响区，有时热影响区存在的问题比焊缝区还要复杂，特别是合金钢焊接时更是如此。所以，研究、掌握热影响区在焊接过程中组织和性能的变化，有着十分重要的意义。16 【正确答案】 不易淬火钢焊接热影响区中的过热区，由于奥氏体晶粒长得非常粗大，这种粗大的奥氏体在较快的冷却速度下会形成一种特殊的过热组织，其组织特征为在一个粗大的奥氏体晶粒内会形成许多平行的铁素体针片，在铁
20、素体针片之间的剩余奥氏体最后转变为珠光体，这种过热组织称为魏氏组织。魏氏组织不仅晶粒粗大，而且由于大量铁素体针片形成的脆弱面，使金属的韧性急剧下降，这是不易淬火钢焊接接头变脆的一个主要原因。魏氏组织的形成决定于过热区的过热程度，即金属在高温下停留的时间。手弧焊时，热影响区在高温下停留的时间较短，晶粒长大并不严重；而电渣焊时，热影响区在高温下停留的时间很长，晶粒严重长大。因此，电渣焊就比手弧焊容易出现粗大的魏氏组织。对于同一种焊接方法，施焊时采用的线能量越大，高温下停留的时间越长，过热越严重，奥氏体晶粒长得越粗大，越容易得到魏氏组织，焊接接头的性能就越差，这是低碳钢焊接时引起热影响区性能变坏的一
21、个主要问题。17 【正确答案】 焊后在焊缝附近将出现残余拉应力，离开焊缝区其值迅速减小，所以在焊缝附近的峰值残余应力有助于脆断的发生。当结构上有两条焊缝时，如果两条焊缝间距小于两条焊缝拉应力区宽度之和，则残余拉应力将发生叠加，造成结构低应力破坏。18 【正确答案】 多层多道焊可以提高焊缝金属的质量，特别是塑性，这是因为后层(道)焊缝对前层 (道)焊缝具有热处理作用，相当于对前层(道)焊缝进行了一次正火处理，因而改善了二次组织。对最后一道焊缝，可在其焊缝上再施焊一条退火焊道。有的工厂，当焊接接头的弯曲试样试验不合格时，采取改变原来的焊接工艺参数的措施，将单层焊缝改成多层焊缝，用小电流进行快速施焊
22、，对提高弯曲试样的试验合格率(塑性指标) 有一定效果。应当指出，多层多道焊对提高手弧焊的质量效果较好。埋弧焊时，由于每层焊道厚度可达 610mm，但次一层焊缝的热作用只达34mm，所以热处理效：果较差。19 【正确答案】 在焊接生产过程中，根据不同的材料成分，在保证焊缝成形良好的前提下，适当调节焊接工艺参数，以合适的线能量进行焊接，可以保证焊接接头具有良好的性能。例如，焊件装配定位焊时，由于焊缝长度短，截面积小，冷却速度快，焊缝容易开裂，特别是对于一些淬硬倾向较大的钢种更是如此，此时应该选择较大的线能量进行焊接，以防焊缝开裂。但是对于强度等级较高的低合金钢、低温钢，线能量必须严格控制，因为线能
23、量增大会导致焊接接头塑性和韧性的下降。特别是当焊接奥氏体不锈钢时，为了提高焊接接头的耐蚀性，一定要采用小电流、快速焊的工艺参数，使线能量保持在最低值。20 【正确答案】 球墨铸铁的焊接性基本上与灰铸铁相同，其焊接要点主要有：由于球化剂阻碍石墨化及提前淬硬临界冷却速度，因此球墨铸铁的白铸铁组织和淬硬倾向比灰铸铁大；由于球墨铸铁力学性能高，故对焊接接头的力学性能要求也高。21 【正确答案】 焊接镍基耐蚀合金时需要注意以下共性问题：1)预热和焊后热处理。轧制镍基耐蚀合金一般不需焊前预热，而且一般不推荐焊后热处理。对于经过弯曲、冷拔或其他复杂成形的沉淀强化合金，焊前必须作退火热处理。铸造镍基耐蚀合金的
24、焊接需预热温度为 100250C，以期减少焊缝的裂纹倾向，焊后还需要清除应力，如锤击或退火。2)焊件清理。清洁是成功焊接镍基耐蚀合金的重要条件之一。3) 接头形式。熔化焊接镍基合金与焊接钢相比具有低熔透性特点，一般不宜采用大线能量来增加熔透，为保证接头的熔透，应注意选用大坡口角度和小钝边的接头形式。22 【正确答案】 中碳钢焊接时易引发的主要问题有：容易在焊缝中产生气孔和热裂纹，热影响区容易产生低塑性的淬硬组织，当焊件刚性较大或焊条选择不妥时，容易引起冷裂纹。23 【正确答案】 不锈钢焊接应注意的事项有： 1)采用垂直外特性的电源，采用直流焊接电源时采用正极性(焊丝接负极)。 2)一般适合于
25、6mrn 以下薄板的焊接，具有焊缝成形美观、焊接变形量小的特点。 3)保护气体为氩气，纯度为 9999或Ar+2O 2，流量以 2025Lmin 为宜。当焊接电流为 50150A 时，氩气流量为810Lmin，当焊接电流为 150250A 时，氩气流量为 1215Lmin。 4)钨极从气体喷嘴突出的长度，以 45mm 为佳，在角焊等遮蔽性差的地方是 23mm，在开槽深的地方是 56mm，喷嘴至工作的距离一般不超过 15mm。 5)为防止焊接气孔的出现，焊接部位如有铁锈、油污等务必清理干净。 6)焊接一般都在喷射过渡的条件下来施焊，电压要调整到弧长在 46mm 的程度。以 13mm 为佳，过长则
26、保护效果不好。 7)对接打底时，为防止底层焊道的背面被氧化，背面也需要实施气体保护。 8)为使氩气很好地保护焊接熔池和便于施焊操作，钨极中心线与焊接处工件一般应保持 80。 一 85。 角，填充焊丝与工件表面夹角应尽可能地小，一般为 10。 左右。 9)防风与换气。有风的地方应采取挡网的措施，而在室内则应采取适当的换气措施。MIG 焊容易受到风的影响，有时微风可导致气孔产生，所以风速在 05ms 以上的地方，都应当采取防风措施。24 【正确答案】 A 类接头包括筒节的纵缝、封头瓣片的拼接缝、半球形封头与筒体、接管相接的环缝等；B 类接头包括筒节问的环缝、筒体与椭圆形及蝶形封头问的环缝；C 类接
27、头一般是凸缘、管板或平端盖与筒节、封头、锥体之间的焊缝；D类接头一般指管子与筒节、封头之间的焊缝。25 【正确答案】 从材料角度来看，属于异种金属焊接的情况有：异种钢焊接；异种有色金属的焊接；钢与有色金属的焊接。从接头形式角度来看，属于异种金属焊接的情况有：两种不同金属母材的接头；母材金属相同而采用不同的焊缝金属的接头；复合金属板的接头。因为异种金属焊接时，两种被焊金属的熔化温度不同、导热性能不同、比热容不同、电磁性不同、线膨胀系数不同，故异种金属焊接要比同种金属焊接困难得多。26 【正确答案】 压力容器的焊接特点表现在：由产品工作性质决定，对焊接质量要求高；局部结构受力复杂且高； 钢种品种多
28、，焊接性差； 新工艺、新技术应用广；对操作工人技术素质要求高，需持证上岗； 有关焊接规程及管理制度完备，要求严格。27 【正确答案】 两种牌号不同的钢之间的焊接称为异种钢焊接，它是属于异种金属焊接中应用最为广泛的一类接头。对于异种钢焊接接头又可分为两种情况，第一类为同类异种钢组成的接头，这类接头的两侧母材虽然化学成分不同，但都属于铁素体类钢或都属于奥氏体类钢；第二类接头为异类异种钢组成，即接头两侧的母材不属于同类钢，例如，一侧为铁素体类钢，另一侧为奥氏体类钢(如奥氏体不锈钢)。对于母材都属于铁素体类钢，其焊缝采用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊条焊接的接头，也属于第二类接头。南于异种钢接头两侧的母材无
29、论从化学成分上还是物理、化学性能上都存在着差异，因此，焊接时，要比同一种钢自身之间的焊接要复杂得多。异种钢焊接时存在以下焊接特点：1)接头中存在着化学成分的不均匀性。异种钢焊接接头的化学成分不均匀性及由此而导致的组织和力学性能不均匀性问题极为突出，特别是对于第二类异种钢接头更是如此。不仅焊缝与母材的成分往往不同，就连焊缝本身的成分也是不均匀的，这主要是由于焊接时稀释率的存在所造成的，这种化学成分的不均匀性对接头的整体性能影响较大。2)接头熔合区组织和性能的不稳定性。在母材与焊缝金属之问的熔合区南于存在着明显的宏观化学成分不均匀性，因此就引起组织极大的不均匀性，给接头的物理化学性能、力学性能带来
30、很大影响。比如用奥氏体不锈钢焊条焊接低合金钢与奥氏体不锈钢之间的异种钢接头，在熔合区就存在着“碳迁移” 现象，使熔合区靠焊缝一侧形成增碳层，而低合金钢一侧形成脱碳层，在此区域内硬度变化剧烈，同时力学性能下降，甚至引起开裂。3)焊后热处理是较难处理的问题。异种钢接头的焊后热处理是一个比较难处置的问题，如果处置不当，会严重损坏异种钢接头的力学性能，甚至造成开裂。例如，对于同类异种钢接头，一侧母材强度较低，要求的焊后热处理温度也较低，而另一侧母材强度及合金元素含量较高，要求的焊后热处理温度较高此时如果焊后热处理温度选择不当，会使强度低的一侧母材强度下降过度。28 【正确答案】 铸铁在制造和使用中容易
31、出现各种缺陷和损坏，铸铁补焊是对有缺陷铸铁件进行修复的重要手段，在实际生产中具有很大的经济意义。铸铁的含碳量高，脆性大，焊接性很差，在焊接过程中易产生白口组织和裂纹。白口组织是由于在铸铁补焊时，碳、硅等促进石墨化元素大量烧损，且补焊区冷却速度快，在焊缝区石墨化过程来不及进行而产生的。白口铸铁硬而脆，切削加工性能很差。采用含碳、硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料，或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出，或采用钎焊，可避免出现白口组织。裂纹通常发生在焊缝和热影响区，产生的原因是铸铁的抗拉强度低，塑性很差(400以下基本无塑性)，而焊接应力较大，且接头存在白口组织时，由于白
32、口组织的收缩率更大，裂纹倾向更加严重，甚至可使整条焊缝沿熔合线从母材上剥离下来。防止裂纹的主要措施有：采用纯镍或铜镍焊条、焊丝，以增加焊缝金属的塑性；加热减应区以减小焊缝上的拉应力；采取预热、缓冷、小电流、分散焊等措施减小焊件的温度差。由于铸铁的一些优点，所以铸铁在汽车制造材料中占有很大的比重。铸铁零件大多是加工精度高、价格昂贵的基础零件，如气缸体、气缸盖、变速器壳体等。铸铁零件在制造及使用过程中，经常会出现裂纹、气孔、损坏等情况。据统计，汽车在正常使用情况下，这类零件达到磨损极限时，其尺寸变化只有008040，质量损失只有 0.118，此时将零件报废，无疑是非常浪费的。因此，研究和利用先进的
33、修理经验，合理地修复铸铁零件是十分必要的。焊接就是一种非常有效地修复铸铁零件的方法。铸铁含碳量高、杂质多，并具有塑性低、焊接性差、对冷却速度敏感等特性，焊补后容易出现白口组织和产生裂纹。为改善铸铁零件的焊补质量，可采取以下方法。(1)热焊法；焊前将工件整体或局部预热到 600700，补焊过程中不低于 400，焊后缓慢冷却至室温。采用热焊法可有效减小焊接接头的温差，从而减小应力，同时还可以改善铸件的塑性，防止出现白口组织和裂纹。常用的焊接方法是气焊和焊条电弧焊，气焊常用铸铁气焊丝，如 I-IS401 或 IIS402，配用焊剂 CJ201，以去除氧化物。气焊预热方法适于补焊中小型薄壁零件。焊条电
34、弧焊选用铸铁芯铸铁焊条 Z248 或钢芯铸铁焊条 Z208，此法主要用于补焊厚度较大(大于 10mm)的铸铁零件。热焊法的焊接设备主要有加热炉、焊具、电炉(油炉或地炉) 等，焊接丁艺如下： 1)焊前准备和预热。清除缺陷周围的油污和氧化皮，露出基体的金属光泽。开坡口，一般坡口深度为焊件壁厚的23，角度为 70。 一 120。 ；将焊件放人炉中缓慢加热至 600700(不可超过700)。 2)施焊。采用中性焰或弱碳化焰(施焊过程中不要使铁水流向一侧)，待基体金属熔透后，再熔入焊条金属；发现熔池中出现白亮点时，停止填人焊条金属，加入适量焊剂，用焊条将杂物剔除后再继续施焊；为得到平整的焊缝，焊接后的焊
35、缝应稍高出铸铁件表面，并将溢在焊缝外的熔渣重新熔化，待降温到半熔化状态时，用焊丝沿铸件表面将高出部分刮平。 3)焊后冷却。一般应随炉缓慢冷却至室温(一般需 48h 以上)，也可用石棉布(板)或炭灰覆盖，使焊缝形成均匀的组织，同时防止产生裂纹。 (2)冷焊法此方法是焊前不对工件进行预热，或预热温度不超过 300，常用焊条电弧焊进行铸铁冷焊。根据铸铁工件的要求，可选用不同的铸铁焊条，如补焊一般灰铸铁零件非加工面选用 z100 焊条，补焊高强度灰铸铁及球墨铸铁零件选用 z116 或 zll7 焊条。冷焊法的焊接设备为普通的电弧焊设备，焊接工艺如下： 1)焊前准备。清除焊修表面的油污及杂质，使其露出基
36、体的金属光泽。如果存在裂纹，应在裂纹两端各钻一个止裂孔，以免施焊时裂纹延伸；沿裂纹开出坡口，其形式和大小由焊修部位的厚度和工艺要求而定。如果是大型铸件，还可以在焊缝处拧上一定数量的螺钉，使接头得到加强。螺钉直径一般不超过 16mm(如果壁厚小于15mm，则螺钉直径应小于或等于 6mm)，螺钉的数量可按断面面积计算，即螺钉的总断面面积不大于铸件裂纹断面面积的 25，且这些螺钉应均匀分布在裂纹两边。 2) 焊修规范的选择。焊条直径由焊修部位的厚度确定，一般应尽量选用小直径的焊条，以减少输入焊件的热量。在保证焊条金属与基体熔合的情况下，焊修电流也应尽量选用小的，以免焊件温度过高产生应力。电弧长度一般
37、是焊条直径的0511 倍，以保证燃烧稳定。如果采用直流电源，则一般选焊件为负极，以免焊件受热，温度过高。 3)操作工艺要求。一般应遵循先内后外(先孔内，后机体外侧，再后机体上平面)、短段、断续、分散焊、多层多道(第一层焊完后，用砂轮在整个焊缝上磨去一些焊肉，检查确实不存在气孔、裂纹后再焊第二层；每层先从坡口两侧焊起，后焊中间)、小电流、锤击焊缝的原则。将整条焊缝分成若干小段，不可连续施焊，每段长度视焊件厚度而定，一般在 1050mm。每段焊完后，应冷却至室温再焊下一段。每个小焊波不要横跨到坡口两侧，这样有利于未焊部分自由收缩，并避免电弧在坡口两侧停留太久。焊后金属温度在 800左右时，应锤击焊
38、缝，使其表面呈麻点状，以松弛焊接应力，清除裂纹和气孔。温度低于 300时不能再锤击，以免产生冷脆裂纹。施焊中以直线划小圈式运条手法为佳，焊缝应与母材呈圆滑过渡，以利于焊缝应力走向。 (3)加热减应焊法；此方法不事先加热焊件，而在施焊前和施焊中加热焊件的加热减应区，使其不阻碍焊缝的收缩，从而减少内应力，避免产生裂纹。加热减应区可选取一处或多处，其选取原则如下： 1)阻碍焊缝膨胀的部位。当该部位加热冷却时，使焊缝有获得自由热膨胀和冷收缩的可能。2)与其他部位联系不多且强度较大的部位。 3)自身的变形对其他部位应无很大影响，不至于因它的变形而损坏其他部位。 在选择焊接方法时应注意以下原则：1)针对不
39、同的切削加工性、颜色、强度等选择不同的焊接方法，焊条电弧焊热焊法对于要求质量高、切削加工性好的铸件最适合，焊条电弧焊冷焊法则适宜于机加工的表面及不便于预热的大型铸件。2)针对不同的焊件体积、形状、厚度及使用条件等选择不同的焊接方法，对于中小型薄壁零件(如气缸)采用气焊、冷焊、热焊均可，对于较大的零件应采用气焊热焊法。29 【正确答案】 16Mn 钢是在 Q235A 钢的基础上添加 1左右的 Mn，碳当量为03450491，所以焊接性能较好。但是，淬硬倾向比 Q235A 钢稍大，在大厚度、大刚性结构上进行小参数，小焊道焊接时，有可能出现裂纹，特别是在低温条件下焊接，此时，焊前可采用适当地预热。手
40、弧焊时，采用 E50 级焊条；埋弧自动焊不开坡口时，可以采用 H08MnA 焊丝配合焊剂 431；开坡口时，应采用H10Mn2 焊丝配合焊剂 431；CO 2 气体保护焊-时，采用焊丝 1108Mn2SiA 或H10MnSi。30 【正确答案】 固态无组织转变的纯金属(如 Al、cu、Ni、MoTW 等)以及单相固溶体合金(如 Zn 的质量分数小于 39的 黄铜，NiCu 合金以及超低碳铬镍奥氏体不锈钢和超低碳高铬纯铁素体不锈钢等)，在加热和冷却时都不会发生组织转变，因此其焊接热影响区非常简单，只有过热区和再结晶区(母材焊前为冷轧状态)两个区段。1) 过热区。由于这类材料在冷却过程中没有任何组
41、织转变，因此加热过程中长大了的晶粒在冷却过程中不会有组织转变引起的重结晶细化作用，所以过热区内的晶粒长得十分粗大，并且无法通过热处理(如钢材的正火处理)来进行细化。过热区内材料的塑性和韧性很差，为此应该采用小线能量进行焊接，并且要尽量防止在同一部位进行重复焊接，以免晶粒越长越大。2)再结晶区。如母材焊前处于冷轧状态，焊后过热区和母材之间存在着一个具有较细晶粒的再结晶区。在再结晶区中，由于冷轧状态的母材组织发生了再结晶，原先冷轧过程中的冷作硬化效应完全消失，因此强度降低但塑性得到了改善。如果母材焊前是处于热轧状态或冷轧后的退火状态，则焊后热影响区无再结晶区。31 【正确答案】 Fe、Mn、Ti、
42、C0 等金属属于固态有同素异构转变的纯金属，以这些金属为基能形成有同素异构转变的单相合金，其焊接热影响区可分成过热区、重结晶区、不完全重结晶区(单相合金)和再结晶区几个区段。除了上述的过热区和再结晶区外，还有一个由同素异构转变引起的重结晶区，这一区位于过热区和再结晶区之间，其组织特征为由重结晶组织转变而引起的晶粒细化，即相当于钢材进行正火处理后所得到的细晶组织，这一区段的冲击韧性较高。如果母材是单相合金，如 -Ti 和纯 1ri 相比较，在固态下都只有一个 的同素异构转变，它们在高温时均为 p 相，低温时均为 相，所不同之处是纯金属的同素异构转变是在某一固定温度下进行的，而单相合金的同素异构转
43、变是在某一温度范围内进行的，因此其热影响区的重结晶区还可进一步分为重结晶区和不完全重结晶区 两部分。此外，有些具有同素异构转变的纯金属，如 Ti 和 Co 等、单相合金如 -Ti，在快速冷却条件下会产生马氏体转变，如纯 Ti 和 -Ti 合金，快速冷却时在焊接热影响区都能发现 转变， 称为钛马氏体。32 【正确答案】 不易淬火钢，如低碳钢和合金元素较少的低合金高强钢(16Mn、15Mnrri、l5MnV 钢)，在固态下合金中除了有同素异构转变外，还有成分变化和第二相析出，即共析转变和 Fe3C 的析出，其焊接热影响区可分为过热区、重结晶区、不完全重结晶区和再结晶区等四个区段。 1)过热区(又称
44、为粗晶区)。过热区紧邻焊缝，温度范围是从晶粒急剧长大的温度开始，一直到固相线的温度区间为止，对低碳钢为 11001490。该区母材中的铁素体和珠光体全部变为奥氏体，奥氏体晶粒长得非常粗大，冷却后使金属的冲击韧度大大降低，一般比基本金属低2530，是热影响区中的薄弱环节。 2)重结晶区(又称为正火区域或细晶区)。重结晶区在过热区以下，加热温度在 A3 以上的区域，对低碳钢为 9001100 。空冷后得到均匀而细小的铁素体和珠光体，相当于热处理中的正火组织。重结晶区南于晶粒细小均匀，因此既具有较高的强度，又有较好的塑性和韧性，这是热影响区中综合力学性能最好的区域。但由于整个焊接接头的性能取决于接头
45、中的最薄弱区域，所以该区性能虽好，但却发挥不了作用。 3)不完全重结晶区(又称为不完全正火区或部分相变区)。不完全重结晶区加热温度在 AclAc3 之间的区域，对低碳钢为 750900。该区母材中的全部珠光体和部分铁素体转变为晶粒比较细小的奥氏体，但仍保留部分铁素体。冷却时，奥氏体又转变为细小的铁素体和珠光体，而未溶人奥氏体的铁素体不发生转变，晶粒比较粗大，故冷却后的组织晶粒大小极不均匀，所以力学性能也不均匀，强度有所下降。 4)再结晶区。再结晶区加热温度在 450 Ac1 之间的区域，对低碳钢为 450750 。对于经过压力加工，即经过塑性变形的母材，晶粒发生破碎现象，在此温度区域内，再次变
46、成完整的晶粒，称为再结晶。在本区域没有发生同素异构转变，组织没有变化，因此金属的力学性能变化不大，仅塑性稍有改善。埘于焊前未经塑性变形的母材，本区不出现。33 【正确答案】 易淬火钢包括碳钢(35、40、45、50 钢)、低碳调质高强钢(碳的质量分数025)、中碳调质高强钢(碳的质量分数为 025045)、耐热钢和低温钢，其热影响区在焊接空冷条件下也能得到马氏组织，处于淬火状态。如果母材焊前处于退火状态，则焊后热影响区的组织可分为完全淬火区和不完全淬火区两个区段，如果母材焊前处于淬火状态，则还会形成一个回火区。1)完全淬火区。完全淬火区加热温度超过 Ac3 以上的区段，焊后奥氏体全部转变为马氏
47、体，包括了相当于低碳钢焊接热影响区中的过热区和重结晶区。该区由于存在淬火组织，所以强度和硬度增高，塑性和韧性下降，并且容易产生冷裂纹。2)不完全淬火区。不完全淬火区加热温度在 Acl Ac3 之问的区段，焊后奥氏体转变为马氏体，原铁素体保持不变，仅有不同程度地长大，最后形成马氏体一铁素体的组织。该区段的组织和性能很不均匀，塑性和韧性下降。3)回火区。如果母材焊前处于淬火状态，则在温度低于 Acl 的区段，会发生程度不同的回火过程，称为回火区。回火区的硬度下降、塑性增高。34 【正确答案】 异种钢焊接时，母材成分与焊缝成分相差较大，碳会从母材向焊缝扩散，在母材熔合线附近形成一个 12 个晶粒宽度
48、的“脱碳层” ，在焊缝一侧相应地出现一个“ 增碳层” 。促使碳由母材向焊缝扩散的因素如下：1)当焊缝为液态时，由于碳在液态金属中的深解度大于固体金属，故促使碳由熔合线附近的母材金属向焊缝扩散迁移。2)加热温度和时间对碳的扩散影响很大。在 Q235 一 A 和 Cr25Nil3 的异种钢接头中，当加热到 350才开始发现有脱碳层，当加热到高于 5500(2 时，脱碳层才显著，超过 600后更为严重，特别是在 800时。Q235-A 和 Cr25Nil3 异种钢焊接时，加热温度和时间对脱碳层宽度有影响。因此，单道焊时一般不易形成碳的扩散层，通常是在接头经焊后热处理或高温长期工作时才明显。3)碳扩散
49、层是异种钢焊接接头中的薄弱环节，它对接头的常温和高温瞬时力学性能影响不大，但将降低接头的高温持久强度，一般要降低 1020左右。35 【正确答案】 钢与铜及其合金焊接时的主要困难是易产生裂纹，由于钢与铜及铜合金的热物理性质特别是线膨胀系数和热导率相差较大，接头中产生很大的应力，导致在焊缝中产生热裂纹。其次，由于液态铜及铜合金对钢的渗透作用，在拉应力作用下，在热影响区易产生渗透裂纹。36 【正确答案】 奥氏体不锈钢与珠光体钢是两种组织和成分都不相同的钢种，这就产生了与焊接同一金属所不同的下述问题：焊缝的稀释； 过渡层形成硬化层；熔合区出现碳扩散和脱碳现象； 焊接接头出现高应力； 延迟裂纹。37 【正确答案】 (1)低碳钢；Q235、10、15、20 等低碳钢是应用最广泛的焊接结构材料，由于其含碳量低于 025，塑性很好，淬硬倾向小，不易产生裂纹，所以焊接性最好。焊接时，任何焊接方法和最普通的焊接
