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金属材料、热处理、焊接与焊检缺陷分析 一、概述： （西马克公司技术人员培训讲稿） 中国是世界上最早开采和冶炼金属材料的国家，如几千年前古代青铜器时期到铁器 时期的金属冶炼，打造兵器和工具；如宝剑等冷兵器的打造，就有锻造、渗碳及淬 火回火为一体的打造工艺。欧洲第一次工业革命：18 世纪 60 年代至 19 世纪 40 年 代，从英国的珍妮纺纱机（1765 年）的发明开始，到蒸汽机、火车、汽车等发明， 然后整个欧、美，手工业逐渐被工业机器化所替代。此时，欧美在金属冶炼制造方 面飞速发展起来，特别是二次世界大战时期，蒸汽机车、汽车、航母军舰、飞机、 大炮坦克等的制造与发展。1728 年英国发明圆棒轧机 1848 年德国发明万能轧机、 1853 美国制造出三辊型材轧机、1859 年第一台连轧机，我国 1890 年汉冶萍公司汉 阳钢铁厂有了 2450mm 二辊中板轧机。 金属材料的设计：就是根据机器设备、航空航天、军备和工具等对材料的力学性能 （强度、塑韧性、硬度、抗蠕变性）、化学性能 （耐蚀性、耐候性、高温抗氧化性）、 物理性能 （声、光、电、磁，导热、膨胀收缩性、弹性，形状记忆性）和工艺性能 的要求而设计的。金属材料又是通过化学成分与金属结构理论的分析研究与试验而 设计和研发出来的，并且设计材料还要通过一系列的工艺性能实验研究，如各种铸、 锻、冷热扎、切削性、焊接性及各种热处理工艺处理后，以达到我们设计零件所要 求的各种性能要求。比如材料GS240 钢，属于低碳铸钢，铸造性能好，锻造性、冷 2 热轧、切削加工及焊接性都很好，强度在 240MPa/mm ,热处理工艺性也好，一般只 做正火、低温去应力退火；也可以高温水淬得到低碳马氏体组织，强度可提高很多 （如：高强度 H 钢），常温最高热处理硬度也能达到 HRC30 左右（由工件尺寸大小 而高低不同）；而通常只作为机座机架等铸钢件 （设计为铸钢），铸钢比同质优质钢 成分、组织、性能都要稍差一点，但是铸造性好。 二、 材料及焊接材料的分类与选择 ㈠、金属材料分类 1、按冶炼方法： ⑴按炉别：有平炉钢 （淘汰），电炉钢，转炉精炼钢：又分为氧气转炉钢与空气转炉钢。 ⑵按脱氧程度和浇注制度：沸腾钢Q235-A.F，镇静钢 （Z）Q235-A 和半镇静钢 10b。 Q235-A/-B/-C 在压力容器设计时允许应用范围都不一样，TZ-特殊镇静钢 Q235-A.F，设计压力 P≤0.6MPa,使用温度 0~250℃, δ≯12mm,不得用于易燃、毒 性为中、高和极度危害的介质。沸腾及半镇静钢 Si，Mn,S,P 与镇静钢不同，≤ 0.17%Si,镇静钢≥0.35%Si。锰也比镇静钢低，S、P 等杂质元素较高。 Q235-A，P≤1.0MPa,0~350℃, δ≯16mm,不得用于液化油气、毒性为高度或极度危害的介质 Q235-B，P≤1.6MPa,使用温度 0~350℃, δ≯20mm,不得用于毒性为高度或极度危害的介质。 Q235-C，设计压力P≤2.5MPa,使用温度 0~400℃, δ≯30mm。 区别是标准对它们组织中的杂质元素成分、晶粒大小形态、强度级别及试验检测要 求等，都有不同的控制和要求。 2、按化学成分： 碳素钢和合金钢 碳素钢：工业纯铁C≤0.04% （纯铁≤0.002%）， 低碳钢≤0.25%，10#20# （S235～S355）等 中碳钢＞0.25～0.60%，35#，45#，55#等 高碳钢＞0.60%，T8，T12 等 低合金结构钢：C≤0.24% （Σ合金≤3.0%）,16Mn,15MnV,18MnMoNbR 等 合金钢： 低合金钢：Σ合金≤5%，15CrMo,12Cr2Mo1V 等 中合金钢：Σ合金＞5～10%，Cr5Mo 等； 高合金钢：Σ合金＞10%,Cr13,0Cr18Ni9，316L,316Ti,高合金工具钢 W18Cr4V,W6Mo5 等 。 3、按品质: 普通钢 P≤0.045%，S ≤0.055%或 P、S≤0.050%； 优质钢 P、S≤0.035%， 高级优质钢（P ≤0.030），S ≤0.030%后带“A ”，特级后加“E” 4、按用途和组织： 低碳、低合金高强钢：铁素体+珠光体型钢 （高温转变组织），贝氏体钢（中温等温转变组织）低碳贝氏体钢 （C ≤0.25%板条 M+下贝氏体，武钢的 DB590 钢等，采用 TMCP+RPC 控轧工艺生产的），马氏体+ 回火型高强度钢 （