合金元素对金属材料焊接性能的影响..
合金元素对金属材料焊接性能的影响
摘要本文研究了M n、C、Si、Mo 、Cr、N i、T i、N b 等合金元素对低合金钢和不锈钢焊接性能(包括焊缝的机械性能、耐蚀性、耐热性等)的影响。合金元素的含量对低合金钢焊接过程中组织的变化，及达到最佳性能是某些合金元素得到含量值；同时分析了合金元素对25-20 型奥氏体不锈钢、00Cr12NiTi 铁素体不锈钢、2205 双相不锈钢，超级马氏体不锈钢(SMSS)组织和性能的影响。分析结果表明：合金元素的加入, 对焊缝的组织及其性能具有明显的改善和提高的作用，为钢材在工程项目中的应用起到了关键作用。关键词: 合金元素焊接性能组织及性能Alloying elements on weldability of metallic materials Abstract This paper studies the M n, C, Si, Mo, Cr, N i, T i, N b and other alloying elements on the low-alloy steel and stainless steel welding performance (including the weld mechanical properties,corrosion resistance, heat resistance etc.) influence.Content of alloying elements during welding of low alloy organizational changes, and to achieve the best performance is the value of certain alloying elements to be content; Simultaneous analysis of alloy elements on the 25-20 type austenitic stainless steel, 00Cr12NiTi ferritic stainless steel, 2205 duplex stainless steel, super
martensitic stainless steel (SMSS) organization and performance. The results showed that: Alloy elements added, the performance of the weld and its obvious to improve and enhance the role of steel in the project application has played a key role. Keywords: Alloying elements Welding performance Organization and Performance 前言产品的技术条件中所规定的使用性能是根据产品的使用条件制定的。工作条件越苛刻(如高温、高压、与强腐蚀介质接触) , 对焊接接头质量要求越高, 满足这些条件的难度也随之增加, 致使对钢材性能的稳定和焊接技术提出了更新更高的要求, 这就要求不但有良好稳定的原始组织, 而且要具有良好的焊接性能。焊接性一直是人们所关注的一项重要性能,它在很大程度上决定了某种钢能否大量应用。要保证良好的焊接性能, 又要保证合金钢的实用价值，不可避免地要加入合金元素，而加入元素的选择则成了必须考虑的问题。先就将各种合金元素对焊接性能的影响分析如下： 1 合金元素对低合金钢焊接性能的影响1.1 锰(Mn)对焊接性能的影响在焊缝中增加锰的含量，增加了针状铁素体的数量，同时相应减少了先共析铁素体和层状组分的数量,细化了焊缝的针状铁素体和粗晶区、细晶区的纤维组织；改善组织和细化珠光体晶粒，提高焊缝的强度和淬透性，故可以降低脆性转变温度；增加0.1%Mn，焊
缝的屈服强度和抗拉强度约提高10MPa；含1.5%Mn 时焊态和消除应力状态下焊缝的冲击韧性为最佳；经应变时效焊缝的冲击韧性，在含锰量较高时达到最佳值；锰可以用来脱硫, 从而减少低熔点化合物在晶间的分布, 降低了焊缝金属的结晶裂纹敏感性。1.2 碳(C)对焊接性能的影响碳是合金钢中必不可少的元素, 但也是使焊接性恶化的元素, 焊缝中随着碳的含量增加, 焊缝的强度、硬度会有所增加, 同时, 焊缝的结晶裂纹和焊接接头的冷裂纹倾向都要增大,
因而在选用焊接材料时, 应控制焊材向焊缝中过渡的碳的数量。（1）碳在低强度焊缝中增加碳就增加了针状铁素体的数量，同时减少了先共析铁素体数量；细化了粗晶区、细晶区的组织；增加了细晶区的二次相数量；提高了硬度、屈服强度和抗拉强度；显著减少了冲击吸收功的分散度；当含碳量为0.07%~~0.09%时含 1.4%Mn 可获得最佳韧性。（2）碳在高强度焊缝中碳增加，增加针状铁素体的比例，减少晶界铁素体的数量；焊态下焊缝的硬度、屈服强度、抗拉强度匀随含碳量的增加（0.05%~~0.12%）而提高，焊口的冲击韧性随含碳量的增加而减小；含碳量为0.07%~~0.10%的焊缝在焊态和消除应力状态匀可得到良好的强度与韧性匹配。1.3 硅(Si)对焊接性能的影响硅会引起固溶强化和二次相系数增多，而导致焊缝金属变脆，所以从韧性考虑添加硅是有害的。但从防止焊缝气孔形成考虑，
焊缝金属中至少应含有0.2%Si，在冶金方面, 硅是良好的脱氧剂并可防止CO 气孔因此, 焊缝中应含有一定量的硅, 但应注意到脱氧产物很容易形成硅酸还将夹渣, 低熔点的硅
酸盐可能导致结晶裂纹, 此外, 硅酸盐还会增加熔渣和熔
化金属的粘度, 引起较严重的飞溅, 影响焊接量。随硅含量的增加焊缝的硬度、屈服强度、抗拉强度会呈非线性增加；韧性下降，其损坏程度与含锰量有关，当含锰量处在1.4%最佳时，含硅量可允许高达0.5%，则焊缝可具有所需的各项力学性能。1.4 钼(Mo)对焊接性能的影响钼是提高热强性有效元素, 能提高热影响区的淬硬倾向, 使裂纹敏感性增大。添加钼后由于焊缝金属固溶硬化，先共析铁素体量逐渐减少，针状铁素体比例开始时增多，随后减少，提高了柱晶区、粗晶区、细晶区和不完全相变区的硬度，并减少了这些不同区域之间硬度的差别。无钼焊缝和含1.1%Mo 焊缝之间的硬度相差40-50HV。钼对焊缝强度的影响比锰大，由于钼引起的固溶强化和碳化物析出所致，含钼量超过
0.5%的焊缝经消除应力后强度有所提高。对于焊缝的韧性，在焊态，一般认为W MO = 0、25- 0、50% , 既可强化金属, 又可改善韧性,W MO > 0、5%韧性开始恶化,为防止脆化,W MO 不超过0、65%。低锰时添加0.25%Mo 是有益的，在消除应力下添加钼匀有害。另外, 钼还可以提高焊缝的耐蚀性, 但只有当焊缝中钼的含量处于0、16%～0、
33%的范围内时, 随焊缝中钼含量的增加, 其SCC (抗应力腐蚀开裂)能力才有大幅度提高, 所以为了提高焊缝的SCC 抗力, 其理想钼的含量应为0、33%左右。 1.5 铬(Cr)对焊接性能的影响铬对提高焊缝的淬透倾向作用比较强裂, 焊态焊缝的金属的硬度随含铬量的增加而逐渐提高，且在低锰时基本上是呈线性的，并可以提高脆性转变温度, 因而从这点来讲, 对焊接是不利的, 铬可以提高焊缝的耐热性, 当焊缝中含一定铬时, 在氧化性介质中可在表面形成致密、稳定氧化膜, 从而提高其耐蚀性, 此外, 铬可以提高铁基固溶体的电极电位, 因此, 其耐蚀性能可以大大提高, 为保证铬的防腐蚀作用, 焊缝中必须控制碳的含量, 铬对焊缝组
织的改变表现在, 它可以使贝氏体转变曲线左移, 扩大贝氏体转变区。1.6 镍(N i)对焊接性能的影响对一般非热处理强化的低合金钢的焊接来说, 镍的加入可以起到提高焊缝的强度而基本上组织的角度来讲, 镍对焊接性能有利, 但当
镍的含量较高时, 可能与焊缝中的杂质(如硫)形成低熔点
化合物, 而使热裂纹敏感性明显增大。在含锰的低合金钢焊缝中增加镍后，焊态焊缝中先共析铁素体的比例减少，二针状铁素体曾多，在高锰焊缝中还出现马氏体，在粗晶区多边形铁素体的比例减少，针状铁素体增加，在含1.8%Mn 焊缝中出现马氏体岛，细晶区的等轴细晶逐渐改变，铁素体晶粒减少，含二次相的铁素体团增多，条带状显微组织
和化学不均匀性增加，使焊缝的硬度，屈服强度，抗拉强度匀有提高。在低锰时对抗解理断裂是有益的，而在高锰时有害的，在含0.6%Mn 时得到最佳韧性，消除应力处理对锰镍匹配的焊缝韧性几乎没有影响，但在镍与锰含量不匹配时产生严重脆性。1.7 钛(T i)对焊接性能的影响钛可以起到细化晶粒的作用, 钛控制在一定范围内时, 可以保证焊缝具有较高强度, 同时仍可获得较高的冲击韧性, 但钛含量过高, 则使韧性恶化, 这样证明了以微合金化取代镍等贵重
合金的可能性。此外, 在奥化体不锈钢焊缝中, 焊缝加入少量的钛作为稳定剂, 可改变碳化物的类型, 钛将优先与碳
结合从而避免形成碳化铬(钛与碳亲和力大于铬与碳亲和力) , 从而避免了贫铬层的产生, 这样保证了奥化体不锈钢焊缝抗晶间腐蚀的能力。 1.8 铌(N b)对焊接性能的影响70 年代以来, 铌作为合金化元素广泛于低碳合金钢生产中, 一般认为, 铌可以细化晶粒, 少量的铌可以提高基本钢焊
缝的屈服强度(Rs) , 由于含铌的母材稀释率较大(薄板焊接时, 稀释率可达70%以上) , 所以焊缝金属中的铌将由母材过渡,而含铌钢时焊接材料中一般不含铌。铌对低合金钢焊缝, 金属低温韧性有一定影响, 在C- M n 系焊缝中, 能促进焊缝金属侧板条铁素体组织的产生, 使焊缝金属韧性恶化, 而在C- M n- T i- B 系焊缝金属中, 铌促进焊缝金属细小均匀针状铁素体组织的产生, 从而提高焊缝金属的低温韧性。
除此以外, 还有许多微合金元素亦对焊缝性能有着不同的影响, 例如, 硼(B) 可以细化晶粒,并可提高焊缝的抗腐蚀开裂的能力: 钒(V )可以细化焊缝金属的铸态组织, 防止热影响
区晶粒过分长大。近年来, 在焊接材料中广泛应用的稀土元素可以细化晶粒, 并可提高焊缝组织的耐腐蚀能力。2 合金元素对不锈钢焊接性能的影响 2.1 对25-20 型奥氏体不锈钢焊接性的影响（1）Ni 的影响：Ni 是奥氏体化元素，是强烈形成热裂纹的元素；另外他与S、P 、Ti 、Nb 等易形成低熔点共晶体，在644℃时，可促进热裂纹的产生。（2）Mn 的影响：Mn 有脱S 的作用，可与S 形成MnS，从而减弱产生热裂纹的倾向；同时，在高Ni 纯奥氏体钢中，Ni 促使产生低熔点共晶NiS 2 ，形成焊接裂纹，若用部分Mn 代替Ni，可大大提高抗热裂纹性能。（3）C 的影响：当(C)在0.18%~0.2%时，热裂倾向增大，因消除了西格玛相之故，对于25- 20 钢，当焊缝金属中含Si 量不变时，若含 C 量增加，热裂倾向减弱并促使焊缝金属强度、塑性提高；但含(C)提高到0.2%~0.3%时，焊缝中会出现一次碳化物而使Cr25Ni20Si2 钢强度极限提高到72 kg/mm 2 ，延伸率降低到20%~25%，冲击值K 可达20~26 kg m/cm 2 当在700~900 下短时加热后，焊缝中二次碳化物析出，而使K 由24.9 kg m /cm 2 降到7.6 kg m /cm 2 所以，在25- 20 钢焊缝中，适当提高 C 含量对焊缝机械性
能利多而弊少。（4）Si 的影响：在 A 焊缝中，Si 是形成热裂纹的一个主要有害元素在Cr Ni 钢焊接时，Si 与其他元素易发生冶金反应而形成Ni- Si Fe- Si 低溶点共晶物，从而促进焊接裂纹的产生一般情况下，(Si)=0.3%~0.4%时，就会形成热裂纹。（5）P 的影响：P 对25- 20 钢焊缝的热裂纹影响最明显当用酸性渣或酸性焊条时，(P) 由0.015%~0.018%增到0.035%时，焊缝金属延伸率由40%降到20%；用碱性渣或碱性焊条时，(P)增到0.05%，焊缝金属的塑性才会显著降低，这说明碱性渣或碱性焊条抗裂
性强（6）其他元素的影响：W与Mo 对焊缝机械性能有利；Ti Al 在高Cr Ni 奥氏体焊缝中与Si 的作用相似；V 对焊缝抗热裂性能有利，但V 会形成莱氏体共晶，在25- 20 钢焊缝中加V 有损于高温抗氧化性能。 2.2 对00Cr12NiTi 铁素体不锈钢焊接性的影响铁素体不锈钢由于热膨胀系数与碳钢接近而比奥氏体小,并且S、P 等杂质元素在铁素体中溶解度大, Si、Nb 等又是铁素体形成元素,因此,焊缝结晶时不易形成低熔点共晶,热裂纹的倾向比奥氏体不锈钢小得多,同时焊接热影响区超过临界温度的区域形成的马氏体量也极少,比马氏体不锈钢的延迟裂纹的敏感性小。铁素体不锈钢在焊接中的主要问题是晶粒易于长大,形成粗大的铁素体晶粒,而脆化导致冲击韧度降低和475 ℃脆化问题。硅在不锈钢中的含量一般≤0. 8% ,随着硅含量的
增加,钢中σ、χ 等脆性相析出的敏感性增加,会降低钢材的塑性和韧度,耐蚀性下降,焊接性不良。但硅也使不锈钢具有优异的耐高温性能,在焊接加工时可降低对热裂纹的敏感性。锰在不锈钢中的有益作用是形成MnS,抑制S 的有害作用,提高了钢的热塑性。锰是一种弱奥氏体形成元素,在不锈钢中是一种脱氧剂。但锰在不锈钢中会促进σ 等脆性相的析出。钛和铌作为不锈钢中强烈形成碳、氮化合物的稳定化元素,主要是防止钢中铬与碳结合形成铬碳化合物而引起的贫铬所导致耐蚀性下降,特别是引起晶间腐蚀。在不锈钢中,由于钛和氮的亲合力要大于铌,铌和碳的亲合
力要大于钛,因此,钛和铌的同时存在可防止大量形成NbN,又可利用铌的固碳作用和强化作用,提高不锈钢的强度。它们可与镍形成金属间化合物,在钢中弥散析出,起到第二相强化的作用。不锈钢中钛和铌的复合加入称为双稳定化,可提高铁素体钢的抗疲劳性、冷成型性和焊接性。但钛和铌的氮化物Ti N 和NbN 是钢中的杂质,对不锈钢的性能有不利的影响。氮在铁素体不锈钢中是一种有害元素,应尽量降低。2.3 对2205 双相不锈钢焊接性的影响2205 双相不锈钢主要的合金元素是Cr、Ni、Mo 和N, 其质量百分比为～22% 的铬、～5%的镍、～3%的钼和～0.15%的氮。该材料一般以固溶处理状态交货, 在正常的交货状态下其显微组织为具有大约50%的铁素体和大约50%的奥
氏体双相组织, 图 1 为2205 DSS 板材典型的显微组织, 表 1 是其力学性能典型值。表 1 2205DSS 力学性能典型值图 1 2205DSS 板材典型的显微组织早期的双相不锈钢的焊接性很差, 也因焊接问题出现了许多质量事故。甚至直到现在, 对于双相不锈钢的焊接性仍有人担心。现代双相不锈钢具有最佳的铁素体- 奥氏体比例(各约50% ) , 并采用氮合金化使得现代双相不锈钢具有良好的焊接性, 因而在热影响区能够很好地重新形成奥氏体并获得力学性能和耐蚀性能良好的焊接接头。与奥氏体不锈钢相比, 2205 DSS 材料导热系数大, 线膨胀系数小, 又包含两种组织, 因此热裂倾向和变形小; 与低合金高强钢相比, 因组织中含有约50%的奥氏体, 因此冷裂纹倾向小。总的来说, 2205 DSS 可焊性良好, 一般焊前不需预热, 焊后不需热处理, 可与18-8 型奥氏体不锈钢或碳钢等异种钢焊接。双相不锈钢优良的性能是靠适当比例的两相组织来保证的。焊接工艺参数对焊缝的组织有很大的影响。焊接过程采用的线能量过低, 工件冷却速度过快, 焊缝及热影响区会产生过多的铁素体和氮化物, 从而降低焊接接头的腐蚀抗力和韧性;线能量过高, 工件的冷却速度过慢, 焊缝及热影响区可能析出金属间相, 也会使焊接接头的腐蚀抗力和韧性降低。可见, 合适的焊接工艺参数和一定的技术措施相结合才能保证焊缝及热影响区的组织和性能。图 2 是试验得到的焊接接头腐
蚀速率(VW) 和低温韧性(AKV- 40℃) 随线能量的变化曲线; 图 3 是工艺参数不当时焊缝产生的点蚀形貌。2.4 对超级马氏体不锈钢(SMSS)焊接性的影响由瑞士引入超级马氏体不锈钢这个概念,亦称软马氏体不锈钢
( SupermartensiticStainless Steel 简称SMSS) 。他是在传统马氏体的基础上通过降低碳含量(最高含碳量为0.
07 %) ,增加镍(3. 5 %～4. 5 %)和钼(1. 5 %～2. 5 %)的含量,使其强度、硬度提高的同时,改善韧性。此外,他还克服了传统马氏体在焊接过程中应力裂纹敏感性以及可焊性差等缺点。（1）Cr 和Ni 的影响由于碳强化作用的减弱, SMSS 的强度和硬度主要通过提高Cr、Ni 含量加以弥补。铬、镍含量的增加不仅可以提高SMSS 的强度和韧性,而且可以提高抗疲劳性能和抗磨损性能,这是因为材料在保持了马氏体为主要基体的基础上, 形成了稳定的逆变奥氏体。研究表明,由马氏体逆转变为高稳定性的奥氏体可用Ni 和Cr 的富集和相硬化来解释。需要注意的是,提高了铬含量会引起δ 铁素体的增加,为了抑制δ 铁素体的增加,要对
Cr/ Ni 当量比进行控制。正如舍夫勒相图给出的低碳马氏体不锈钢Cr/ Ni 当量与组织的关系,当铬当量在14 %左右,镍当量在8 %左右,图上的位置位于单相区和两相区的边界,其金相组织为回火马氏体+ 少量的逆变奥氏体。另外,铬和碳的相互作用使钢在高温时具有稳定的γ 或γ+α
相区,铬可以降低奥氏体向铁素体和碳化物的转变速度,从而提高淬透性。在焊材中加入Ni 不仅增加SMSS 焊接接头强度,而且还可提高韧性,这是因为Ni 的加入可以使碳含量降得更低,由于碳含量很低,单一的铁素体组织将会减少但Ni 含量不能过高,否则由于Ni 扩大γ 相区和降低Ms 点温度的双重作用,将使钢成为单相奥氏体不锈钢,从而丧失淬火能力。（2）Mo 的影响钼也是SMSS 中加入的元素之一。为了提高焊缝抗腐蚀能力,在焊材中加入1. 5 %～2. 5 %的Mo 是有利的,因为Mo 的抗氢腐蚀性能比Cr 高 4 倍。同时钼也是铁素体形成元素,除改善接头的耐蚀性外,还可以提高接头的强度和硬度以及增强2 次硬化效应。（3）碳的影响众说周知,碳是影响焊接性能的重要因素,因此在设计钢的成分配比时,首先注意到碳的含量要低。当碳含量为0. 05 %～0. 06 %时,SMSS 可以在- 10 ℃环境下不预热补焊,或在室温下施焊。此外,由于Cr 是强碳化物形成元素,在不恰当的热处理温度
下,SMSS 焊接接头的晶界上会析出Cr 的碳化物,这种碳化物在较低温度下会使接头的韧性急剧下降;同时由于Cr 的碳化物的形成,还会使基体中的Cr 含量降低,当Cr 含量低于下限的时候,则钢的耐蚀性也会下降。超低碳可以减少这种Cr 的碳化物形成,因而有利于保持SMSS 焊接接头的韧性和耐蚀性。（4）氮的影响氮是促奥氏体形成
元素,可以提高焊缝的强度和耐腐蚀性。氮可以增加SMSS 的屈服强度,每增加0. 001 %氮,可增加约6MPa 的强度。而且焊接SMSS 时, 还可采取保护气体中添加氮的方法来提高焊接接头的质量。这是因为氮可以使焊缝金属中产生少量的残余奥氏体,弥散分布于马氏体中。可以显著提高焊缝金属的韧性,但氮含量过高,易导致产生热裂纹。SH. X. Wang 等人研究结果表明,焊缝中含0. 018 %N , 低氮SMSS 未出现中温回火脆性,这是由于焊缝中碳、氮含量极低,中温回火后沿晶界析出的碳或氮的化合物很少,韧性
基本保持不变。而含0. 054 %N 的高氮SMSS 有中温回火脆性出现,是由于晶界上出现了析出物。回火脆性不能通过热处理方法消除, 只有向钢中加入Mo、V 等元素减轻回火脆性,但经淬火和600 ℃高温回火后有良好的强韧性,其- 60 ℃低温韧性显著高于低氮SMSS。（5）Nb 元素的影响Nb 是SMSS 焊接接头中的有益元素之一。Nb 可以与碳形成稳定的碳化物,避免“贫铬” 现象产生。因而,可以提高焊接接头的抗腐蚀性能;同时, 由于Nb 具有固溶强化作用,还可以提高焊接接头的抗拉强度。焊缝在很低的温度退火时,Nb 可迅速渗透到基体中。因此,Nb 可以有效地提高钢的高温强度。在550 ℃和600 ℃回火时,SMSS 焊缝中有细小的Nb (C ,N)析出,还可提高焊缝的抗回火软化性。 3 结束语综上所述, 焊缝的性能可以通过向焊缝中
过渡不同的合金元素得到不同程度的提高, 从而更好地满
足技术条件规定的使用要求, 这样焊接结构不仅可以使用可靠, 而且还可以延长寿命, 所以, 通过焊缝合金化的深入研究, 不断研制出各种新型焊接材料, 对焊接技术的发展以
及推广必将起到积极而深远的作用。参考文献[1] 吴树雄,伊士科，李春范. 金属焊接材料手册[M]. 北京: 化工工业出版社, 2008.45-74. [2] 李为卫, 宫少涛, 熊庆人等.2205 双相不锈钢的焊接性及焊接技术.热加工工艺，2006 ，35（3）：36-38. [3] 王家骏.浅谈炉卷Cr25Ni20Si2 钢的可焊接性及工艺性，山西：山西冶金出版社，2010. 4. [4] 张毅.浅析合金元素对焊缝性能的影响，内蒙古：内蒙古石油化工出版社，2000. [5] 王斌,栗卓新,李国栋.超级马氏体不锈钢焊接的研究进展,新技术新工艺[J] , 热加工工艺技术与材料研究.2008,( 5) :57-60.a [6] 张心保,王志斌.微合金元素对
00Cr12NiTi 铁素体不锈钢焊接接头HAZ 组织及力学性能的影响.生产应用焊接[J]，山西，2 0 0 8，（6）,38-41. [7] 唐伯钢，伊士科等.低碳钢与低合金高强刚焊接材料[M].北京：机械工业出版社，1987. [8] Kondo K, Ogawa K, Amaya H , et al . Development of Weldable Super 13Cr Martensitic Stainless Steel for Flowline [C ] . United States : International Society of Off shore and Polar Engineering , cupertino , 2002. [9] 薛松柏等.焊接材料手册[M].北京：机
械工业出版社，2006. [10] Ladanova E , Solberg J K, Eogne T. Carbide precipitation in HAZ of multipass welds in titanium containing and titanium f ree supermartensitic stainless steels Part -2-weld simulation studies [J ] . Corrosion Engineering , Science and Technology , 2006 , 41 (2) : 602152. [11] Wang Sh. X. Effect of Nit rogen on Mechanical Proper2 ties of Martensitic Stainless Steel
0Cr13Ni4Mo [ J ] . Special Steel ,2001 ,22 (5) : 23225.
金属材料的焊接性能汇总
金属材料的焊接性能 （2014.2.27） 摘要：对各种常用金属材料的焊接性能进行研究，通过参考各类焊接丛书及焊接前辈多年的经验总结，对常用金属材料的焊接工艺可行性起指导作用。 关键词：碳当量；焊接性；焊接工艺参数；焊接接头 1 前言 随着中国特种设备制造业的不断发展，我们在制造产品时所用到的金属材料种类也在不断增加，相应地所必须掌握的各种金属材料的焊接性能也在不断研究和更新中，为了实际产品制造的焊接质量，熟悉金属材料的焊接性能，以制定正确的焊接工艺参数，从而获得优良的焊接接头起到至关重要的指导作用。 2 金属材料的焊接性能 2.1 金属材料焊接性的定义及其影响因素 2.1.1 金属材料焊接性的定义 金属材料的焊接性是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的能力。一种金属，如果能用较多普通又简便的焊接工艺获得优良的焊接接头，则认为这种金属具有良好的焊接性能金属材料焊接性一般分为工艺焊接性和使用焊接性两个方面。 工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优良，无缺陷焊接接头的能力。它不是金属固有的性质，而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行的评定。所以金属材料的工艺焊接性与焊接过程密切相关。 使用焊接性是指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计上提出的技术要求。通常包括力学性能、抗低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。例如我们常用的S30403，S31603不锈钢就具有优良的耐蚀性能，16MnDR，09MnNiDR低温钢也有具备良好的抗低温韧性性能。
钢材中各元素对性能性的影响
钢材中各元素对性能性的影响 1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和 冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此 用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高 还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀； 此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢 含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就 算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度， 故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入 1.0－1.2%的硅， 强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀 性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具 有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低 钢的焊接性能。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢 中含锰0.30-0.50%,在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度， 提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点 高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性 能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，
使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求 钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降 低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性 能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改 善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐 磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐 腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍 对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但 由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬 钢。 8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高 温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发 生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以 抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化 晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18 镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。 10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶
金属材料焊接性知识要点(最新整理)
金属材料焊接性知识要点 1. 金属焊接性：指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够形成完整接头并满足预期使用要求的能力。包括（工艺焊接性和使用焊接性）。 2. 工艺焊接性：金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头能力。 3. 使用焊接性：指焊接接头和整体焊接结构满足各种性能的程度，包括常规的力学性能。 4. 影响金属焊接性的因素：1、材料本因素2、设计因素3、工艺因素4、服役环境 5. 评定焊接性的原则:（1）评定焊接接头中产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；（2）评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。 6. 实验方法应满足的原则：1可比性 2针对性 3再现性 4经济性 7. 常用焊接性试验方法： A:斜Y坡口焊接裂纹试验法: 此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。 B:插销试验 C:压板对接焊接裂纹试验法 D:可调拘束裂纹试验法 一问答：1、“小铁研”实验的目的是什么，适用于什么场合？了解其主要实验步骤，分析影响实验结果稳定性的因素有哪些？ 答：1、目的是用于评定用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性时，影响结果稳定因素焊接接头拘束度预热温度角变形和未焊透。（一般认为低合金钢“小铁研实验”表面裂纹率小于20%时。用于一般焊接结构是安全的） 2、影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 答：影响因素：（1）材料因素包括母材本身和使用的焊接材料，如焊条电弧焊的焊条、埋弧焊时的焊丝和焊剂、气体保护焊时的焊丝和保护气体等。 （2）设计因素焊接接头的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性产生影响。 （3）工艺因素对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所表现出来的焊接性有很大的差异。 （4）服役环境焊接结构的服役环境多种多样，如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等都属于使用条件。 3、举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。 答：金属材料使用焊接性能是指焊接接头或整体焊接结构满足技术条件所规定的各种使用性能主要包括常规的力学性能或特定工作条件下的使用性能，如低温韧性、断裂韧性、高温蠕变强度、持久强度、疲劳性能以及耐蚀性、耐磨性等。而工艺焊接性是指金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密、无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头的能力。比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好。 4、为什么可以用热影响区最高硬度来评价钢铁材料的焊接冷裂纹敏感性？焊接工艺条件对热影响区最高硬度有什么影响？ 答：因为（1）.冷裂纹主要产生在热影响区； （2）其直接评定的是冷裂纹产生三要素中最重要的，接头淬硬组织，所以可以近似用来评价冷裂纹。 一般来说，焊接接头包括热影响区，它的硬度值相对于母材硬度值越高，证明焊接接头的
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响奥氏体不锈钢含有较多的Cr、Ni、Mn、N等元素。与铁素体不锈钢和马氏体不锈钢相比，奥氏体不锈钢除了具有较高的耐腐蚀性外，还有许多优点。它具有很高的塑性，容易加工变形成各种型材，如薄板、管材等；加热时没有同素异构转变，即没有γ和α之间的相变，焊接性好；低温韧性好，一般情况下没有冷脆倾向；奥氏体不锈钢不具有磁性。由于奥氏体不锈钢的再结晶度比铁素体不锈钢的高，所以奥氏体不锈钢还可以用于550℃以上工作的热强钢。 奥氏体不锈钢是应用最广的不锈钢，约占不锈钢总产量的2/3。由于奥氏体不锈钢具有优异的不锈钢酸性、抗氧化性、高温和低温力学性能、生物相容性等，所以在石油、化工、电力、交通、航天、航空、航海、能源以及轻工、纺织、医学、食品等工业上广泛应用。 1.高钼（Mo＞4%）奥氏体不锈钢 高钼奥氏体不锈钢的典型代表是：00Cr18Ni16Mo5和00Cr18Ni16Mo5N。因为含钼量高，所以在耐还原性酸和耐局部腐蚀方面性能有很大提高，可用于更加苛刻的腐蚀环境中。含氮00Cr18Ni16Mo5N钢，由于氮的加入，奥氏体更加稳定，由于铁素体的生成，σ（χ）等脆性相的析出受到一定抑制。 00Cr20Ni25Mo4.5Cu由于此钢含有更高的Cr、Ni、Mo等元素，加之Mo与Cu的复合作用，使00Cr20Ni25Mo4.5Cu既在含Cl离子的水介质中耐点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀的能力有显著提高，图1～图4系在不同温度H2SO4、H3P O4和含F-50%H3P O4中
耐全面腐蚀和在氯化物水介质中耐应力腐蚀的实验结果。可以看出00Cr20Ni25Mo4.5Cu 比18-12-2型不锈钢的耐蚀范围有所扩大。 图1 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在H 2SO 4中的腐蚀 图2 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在H 3PO 4 中的腐蚀(≤0.1mm/a) 图3 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在50℃含HF 的50%P 2O 5溶液中的腐蚀
各种材料的焊接性能
金属材料的焊接性能 （1）焊接性能良好的钢材主要有： 低碳钢（含碳量<0.25）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量<0.20）；不锈钢（合金元素含量>3、含碳量<0.18）。 （2）焊接性能一般的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.25～0.35）；低合金钢（合金元素含量<3、含碳量<0.30）；不锈钢（合金元素含量13～25、含碳量￡0.18） （3）焊接性能较差的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.35～0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量0.30～0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.20）。 （4）焊接性能不好的钢材主要有： 中、高碳钢（合金元素含量<1、含碳量>0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量>0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.30～0.40）。 焊条和焊丝选择的基本要点如下： 同类钢材焊接时选择焊条主要考虑以下几类因素： 考虑工件的物理、机械性能和化学成分；考虑工件的工作条件和使用性能； 考虑工件几何形状的复杂程度、刚度大小、焊接坡口的制备情况和焊接部位所处的位置等；考虑焊接设备情况；考虑改善焊接工艺和环保；考虑成本。 异种钢材和复合钢板选择焊条主要考虑以下几类焊接情况： 一般碳钢和低合金钢间的焊接；低合金钢和奥氏体不锈钢之间的焊接；不锈钢复合钢板的焊接。 焊条和焊丝的选择参数查阅机械设计手册中焊条和焊丝等章节和焊条分类及型号（GB 980-76）、焊条的性能和用途（GB 980～984-76）等有关国家标准。 ###15CrMoR的换热器的热处理工艺 ***当板厚超过筒体内径的3％时，卷板后壳体须整体热处理。 *** 15CrMoR焊接性能良好。手工焊用E5515-B2（热307）焊条，焊前预热至200-250℃（小口径薄壁管可不预热），焊后650-700℃回火处理。自动焊丝用H13CrMoA和焊剂250等。 ###压力容器用钢的基本要求 压力容器用钢的基本要求：较高的强度,良好的塑性、韧性、制造性能和与相容性。 改善钢材性能的途径：化学成分的设计,组织结构的改变,零件表面改性。 本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。 一、化学成分 钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。 1、碳:碳含量增加时，钢的强度增大，可焊性下降，焊接时易在热影响区出现裂纹。 因此压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。2、钒、钛、铌等：在钢中加入钒、钛、铌等元素，可提高钢的强度和韧性。
元素对焊接性能的影响
元素对焊接性能的影响 碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（SI）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有－%的硅。如果钢中含硅量超过硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入－%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰（MN）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰－%。在碳素钢中加入%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，
如16MN钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于%，优质钢要求小于%。在钢中加入的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（CR）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(NI)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
各元素对焊接的影响
1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入 0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。
焊料性质对焊接的影响
焊料性质对焊接的影响 1.前言 目前各种形式的合金焊料，其最权威的国际规范为J-STD-006。此文献之最新版本为1996.6的Amendment 1，由于资料很新，故早已取代了先前甚为知名的美国联邦规范QQ-S-571。IPC还有一份重要的焊接手册IPC-HDBK-001其中之4. 1，曾定义“熔点”在430℃以下为“软焊”(Soldering)，也就是锡焊。另熔点在430℃以上称为“硬焊”（Brazing），系含银之高温高强度焊接。早期欧美业界，亦称熔点600℉（315℃）以下者为软质焊锡，800℉（427℃）以上者为硬质焊锡。原文Solder定义为锡铅含金之焊料，故中译从金旁为“焊锡”，而利用高热能进行熔焊之Soldering（注意此一特定之单字，并非只加ing而已），则另从火旁用字眼的“焊接”，两者涵义并不完全相同。 2.共熔(晶)焊锡 焊锡焊料（Solder）主要成分为锡与铅，其它少量成分尚有银、铋、铟等，各有不同的熔点（M.P.），但其主要二元合金中以Sn63/Pb37之183℃为最低，由于其液化熔点（Liquidus Point）与固化熔点（Solidus Point）的往返过程中，均无过渡期间的浆态（pasty）出现，也就是已将较高的“液化熔点”与较低的“固化熔点”两者合而为一，故称为“共熔合金”。且因其粗大结晶内同时出现锡铅两种元素，于是又称为“共晶合金”。此种无杂质合金外表很光亮之“共熔组成”（Eute ctic Composition）或“共熔焊锡”（Eutectic Solder），其固化后之组织非常均匀，几无粒子出现。其合金比例之不同将影响到熔点变化，该变化之“平衡相图（Ph ase Diagram）”，图请参考第12期TPCA会刊。 另一种组成接近共熔点的Sn60/Pb40合金，则在电子业界中用途更广，主要原因是Sn较贵，在焊锡性（Solderability）与焊点强度（Joint Strength）几无差异下，减少了3﹪的支出，自然有利于成本的降低。与前者真正共熔合金比较时，此60/40者必须经历少许浆态，故其固化时间稍长，外观也较不亮，但其焊点强度并无不同。不过后者若于其固化过程中受到外力震动时，将出现外表颗粒粗麻之“扰焊”现象（Disturbed）之焊点，甚至还可能发生“缩锡”（Dewetting）之不良情形。
材料焊接性
《材料焊接性》（专科）学案 第一章绪论 二、本章习题 1. 根据本章所述内容，举例说明低合金钢焊接在工程结构中的重要作用。 2.先进材料的发展和应用在工程中越来越受到人们的重视，简述先进材料（如陶瓷、金属间化合物和复合材料等）和金属材料相比，在工程结构中的应用有什么不同？ 第2章材料焊接性及其试验方法 1. 了解焊接性的基本概念。什么是工艺焊接性？影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 焊接性，是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的难易程度。 工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。 影响因素：材料因素、工艺因素、结构因素、使用条件。 2. 什么是热焊接性和冶金焊接性，各涉及到焊接中的什么问题？ 冶金焊接性指在熔焊高温下的熔池金属与气象熔渣等相互之间繁盛化学冶金反映所引起的焊接变化
3. 举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。 工艺焊接性是指影响焊接操作的焊接性能，如电弧的稳定性、焊缝的成形性、脱渣性、飞溅大小及发尘量等。而使用焊接性则是指焊件需满足的使用要求，如接头的力学性能、物理性能及化学性能要求。 有时，工艺焊接性好的材料如果焊接材料选择不当，其使用性能就不一定好：例如不锈钢焊接，若使用普通结构钢焊条焊接，其工艺焊接性很好，即焊接过程很顺利，但是，焊缝不耐腐蚀，就不能满足不锈钢焊件的使用要求，因此焊接接头是不合格的。 金属材料使用性能主要指力学性能，即金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。 比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好| 第3章低合金结构钢的焊接 1. 分析热轧钢和正火钢的强化方式及主强化元素有什么不同。二者的焊接性有何差异，在制定焊接工艺时应注意什么问题。 热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件粗晶区的析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接 2. 分析16Mn的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。
常见金属材料特性
45—优质碳素结构钢{最常用中碳调质钢} 主要特性最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。 应用举例 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。（焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火）。 Q235A(A3钢){最常用中碳素结构钢} 主要特性具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷却性能，以及一定的强度，好的冷弯性能。 应用举例广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构。 40Cr{合金结构钢} 主要特性经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊接前应预热100～150℃，一般在调质状态下室使用，还可以进行碳氮共参和高频表面淬火处理。
应用举例调质处理后用于制造中速，中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等。调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等。经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等。经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮 等。 HT150{灰铸铁} 应用举例 齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等。 35{各种标准件、紧固件的常用材料} 主要特性强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低，正火或调 质后使用。 应用举例适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件:如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固 件。
化学元素对金属材料性能的影响
化学元素对金属材料性能的影响 C： 碳含量越高，钢的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韧性越差。 钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 S： 硫是钢中的有害杂质，含硫较多的钢在高温下进行压力加工时，容易脆裂，这种现象通常称为热脆性。 硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 P： 磷能使钢的塑性及韧性明显下降，特别是低温时影响更为严重，这一现象称为冷脆性。 在优质钢中，硫和磷的含量应严格控制。但从另一方面来看，在低碳钢中含有较高的硫和磷时，能使切削时切削易断，对改善钢的可切削性是有利的。 在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 Mn： 锰能提高钢的强度，消除或削弱硫的不良影响，并能提高钢的淬透性。含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的抗磨性及其他物理性能。 在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。 在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn 钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 Si： 硅含量增加可使钢的硬度增加，但塑性及韧性下降。电工用钢中含一定量的硅能改善软磁性能。
各种元素对钢材性能的影响
1、碳(C):钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23% 超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳 量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷 脆性和时效敏感性。 2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过 0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和 抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入 1.0-1.2%的硅，强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1- 4%的 低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰(Mn):在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30 — 0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算锰钢”较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强 度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11 -14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷(P):在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低 塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于 0.055%，优质钢要求小于 0.040%。在钢中加入 0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬(Cr )：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni):镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能 力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。& 钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和 抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性 能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 9、钛(Ti):钛是钢中强脱氧齐購它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬 18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。 10、钒(V):钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 11、钨(W):钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。 12、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。 13、钴(Co):钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。 14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。铜能提高强度和韧性，特别是大气腐 蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于 0.50%对焊接性无影响。 15、铝(Al):铝是钢中常用的脱氧齐叽钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，女口 作深冲薄板的08AI钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加
金属材料的工艺性能
金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性能，即指其铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能。 1、铸造性能 金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能，用流动性、收缩性和偏析来衡量。 1）流动性熔融金属的流动能力称为流动性。流动性好的金属容易充满铸型，从而获得外形完整和尺寸精确、轮廓清晰的铸件； 2）收缩性铸件在凝固和冷却的过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。铸件用金属材料的收视率越小越好； 3）偏析铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象称为偏析，偏析大会使铸件各部分的力学性能有很大的差异，降低铸件的质量。 被铸物质多为原为固态，但加热至液态的金属，如铜、铁、锡等，铸模的材料可以是沙，金属甚至陶瓷。南关菜市场东头前两年有两个人把大量的铝易拉罐盒熔化后倒进模子里铸成大大小小的铝锅、铝盆等 2、锻造性 工业革命前锻造是普遍的金属加工工艺，马蹄铁、冷兵器、铠甲均由各国的铁匠手锻造（俗称打铁），金银首饰加工、金属包装材料是锻造与冲压的总和。什么是锻造性能？ 锻造性能：金属材料用锻压加工方法成形的适应能力称锻造性。
锻造性主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。高碳钢不易锻造，高速钢更难。 （塑性：断裂前材料产生永久变形的能力。） 3、焊接性 金属材料对焊接加工的适应性成为焊接性。也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。钢材的含碳量高低是焊接性能好坏的主要因素，含碳量和合金元素含量越高，焊接性能越差。4、切削加工性能 切削加工性能一般用切削后的表面质量（用表面粗糙程度高低衡量）和道具寿命来表示。金属材料具有适当的硬度和足够的脆性时切削性良好。改变钢的化学成分（如加入少量铅、磷等元素）和进行适当的热处理（如低碳钢进行正火，高碳钢进行球化退火）可以提高刚的切削加工性能。（热处理的四把火：正火、退火、淬火、回火等，后面我们将进一步学习。）铜有良好的切削加工性能。 5、热处理工艺性能 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性，即钢接受淬火的能力。（淬火能获得较高的硬度和光洁的表面），含锰、铬、镍等元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性较差。铝合金的热处理要求较严，铜合金只有几种可以熔热处理强化。三国时诸葛亮带兵打仗，请当时的著名工匠蒲元为他造了3000把钢刀，蒲元用了（清水淬其锋）的热处理工艺，经过千锤百炼，使钢刀削铁如泥，从而大败敌军.有关方面的成语：趁热打铁、斩钉截铁等。
《金属材料焊接》A卷材料工程系2012-2013-1
……………………………………密……………………………………封……………………………………线……………………………… 班级：________________________姓名：________________________学号：________________________ ……………………………………密……………………………………封……………………………………线……………………………… ****** 2012~2013学年第一学期焊接技术及自动化专业 《金属材料焊接》考试试卷（A ） 答题注意事项：○1学生必须用蓝色（或黑色）钢笔、圆珠笔或签字笔直接在试题卷上答题；○2答卷前请将密封线内的项目填写清楚；○3字迹要清楚、工整，不宜过大，以防试卷不够使用；4本卷共4大题，总分为100分。 一、填空题（共9小题，26空，每空1分，合计26分） 1.焊接是通过 或 ，或者两者并用，并且用或不用 ，使焊件间达到 的一种加工方法。 2.按焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为 、 和 三大类。 3.熔焊时， 在焊缝金属中所占的百分比叫做熔合比。 4.焊缝金属的偏析主要有 、 和 。 5.对不易淬火钢来说，根据热影响区组织特征主要分为三个区域，即 、 、 。 6.冷裂纹通常是 、 及 三者共同作用的结果。通常把这三个因素，称为冷裂纹形成的三要素。 7.不锈复合钢板装配时，必须以 为基准对齐；定位焊一定要在 面上。 8.按碳在灰口铸铁中的存在形式不同，可将其铸铁分 为 、 、 和 。 9.铝及铝合金常用的焊接方法是 、 和 。 二、选择题（共22小题，每题2分，合计44分） 1.（ ）不是影响焊接性的因素。 A.金属材料的种类及其化学成分 B.焊接方法 C.构件类型 D.焊接操作技术 2.碳当量（ ）时，钢的淬硬冷裂倾向不大，焊接性优良。 A.小于0.40% B.小于0.50% C.小于 0.60% D.小于0.80% 3.国际焊接学会的碳当量计算公式只考虑了（ ）对焊接性的影响，而没有考虑其他因素对焊接性的影响。 A.焊缝扩散氢含量 B.焊接方法 C.构件类型 D.化学成分 4.国际焊接学会推荐的碳当量计算公式适用于（ ）。 A.高合金钢 B.奥氏体不锈钢 C.耐磨钢 D.碳钢和低合金结构钢 5.低碳钢Q235钢板对接时，焊条应选用（ ）。 A.E7015 B.E6015 C.E5515 D.E4303 6.焊接18MnMoNb 钢材时，宜选用的焊条是( )。 A.E7515—D2 B.E4303 C.E5015 D.E5016 7.低合金结构钢焊接时的主要问题是（ ）。 A.应力腐蚀和接头软化 B.冷裂纹和接头软化 C.应力腐蚀和粗晶区脆化 D.冷裂纹和粗晶区脆化 8.（ ）不属于有淬硬冷裂倾向的低合金结构钢焊接工艺特点。 A.采取预热 B.要控制热输入 C.采取降低含氢量的工艺措施 D.采用酸性焊条 9.低合金结构钢采取局部预热时，预热范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍，且不小于（ ）mm 。 A.300 B.250 C.200 D.100 10.18MnMoNb 钢的焊接性较差，焊前需要预热，预热温度为（ ）°C 。 A.100-130 B.130-150 C.150-180 D.180-250 11.低温压力容器用钢16MnDR 的最低使用温度为（ ）°C 。 A.-20 B.-40 C.-50 D.-60 12.低合金高强度结构钢按热处理状态分类，30CrMnSiA 钢属于（ ）。 A.正火刚 B.热轧钢 C.非热处理强化钢 D.中碳调质钢 13.熔焊时硫的主要危害是产生( )缺陷。 A.气孔 B.飞溅 C.裂纹 D.夹杂物 14.低碳钢由于结晶区间不大所以( )不严重。 A.层状偏析 B.区域偏析 C.显微偏析 D.火口偏析 15.奥氏体不锈钢的焊接电流（A ），一般取焊条直径（mm ）的（ ）倍。 A.15-20 B.25-30 C.35-40 D.45-50 16.牌号为A137的焊条是（ ）。 A.碳钢焊条 B.低合金钢焊条 C.珠光体耐热钢焊条 D.奥氏体不锈钢焊条 17.为了防止奥氏体不锈钢焊接热裂纹，希望焊缝金属组织是奥氏体-铁素体双相组织，其中铁素体的质量分数应控制在（ ）左右。 A.30% B.20% C.10% D.5% 18.( )不是奥氏体不锈钢合适的焊接方法。 A.焊条电弧焊 B.钨极氩弧焊 C.埋弧自动焊 D.电渣焊 19.( )不是奥氏体不锈钢的焊接工艺特点。 A.不能进行预热和后热处理 B.采用小线能量，小电流快速焊
常用金属材料的焊接(不锈钢)
常用金属材料的焊接(不锈钢) 24 试述耐候钢及耐海水腐蚀用钢的焊接工艺。 铜、磷能显著地降低钢的腐蚀速度，这是耐候钢及耐海水腐蚀用钢的主要合金元素，常用耐候钢及耐海水腐蚀用钢有：16CuCr、12MnCuCr、15MnCuCr、09Mn2Cu、16MnCu、09MnCuPTi、08MnPRE、10MnPNbRE钢等。 铜、磷耐蚀钢对焊接热循环不敏感，焊接热影响区的最高硬度不超过350HV。虽然钢中含有Cu、P等元素，但其含量均不高，通常铜的质量分数控制在0.2%～0.4%，不会促使产生热裂纹。含磷钢中碳、磷的质量分数都在0.25%以下，因而钢的冷脆倾向也不大，所以焊接性良好，焊接工艺与强度级别较低（σs为343～392MPa）的普通热轧钢相同。 焊接耐候及耐海水腐蚀用钢的焊条，见表17。埋弧焊时，采用H08MnA、H10Mn2焊丝配合HJ431焊剂。 表17 焊接耐候及耐海水腐蚀用钢的焊条 牌号型号主要用途 J422CrCu E4303 焊接12CrMoCu J502CuP 焊接10MnPNbRE、08MnP、09MnCuPTi J502NiCu E5003-G 焊接耐候铁道车辆09MnCuPTi J502WCr J502CrNiCu E5003-G 焊接耐候近海工程结构 J506WCu E5016-G 焊接耐候用钢09MnCuPTi J506NiCu E5016-G 焊接耐候用钢 J507NiCu E5015-G 焊接耐候用钢 J507CrNi E5015-G 焊接耐海水腐蚀用钢的海洋重要结构 25 什么是不锈钢的晶闸腐蚀？ 不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶闸腐蚀。产生晶闸腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶闸腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀，见图2。
金属材料焊接性知识要点精选版
金属材料焊接性知识要 点 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
金属材料焊接性知识要点 1.金属焊接性：指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够形成完整接头并满足预期使用要求的能力。包括（工艺焊接性和使用焊接性）。 2.工艺焊接性：金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头能力。 3.使用焊接性：指焊接接头和整体焊接结构满足各种性能的程度，包括常规的力学性能。 4.影响金属焊接性的因素：1、材料本因素2、设计因素3、工艺因素4、服役环境 5.评定焊接性的原则:（1）评定焊接接头中产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；（2）评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。 6.实验方法应满足的原则：1可比性2针对性3再现性4经济性 7.常用焊接性试验方法： A:斜Y坡口焊接裂纹试验法:此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。B:插销试验C:压板对接焊接裂纹试验法D:可调拘束裂纹试验法 一问答：1、“小铁研”实验的目的是什么，适用于什么场合了解其主要实验步骤，分析 影响实验结果稳定性的因素有哪些 答：1、目的是用于评定用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性时，影响结果稳定因素焊接接头拘束度预热温度角变形和未焊透。（一般认为低合金钢“小铁研实验”表面裂纹率小于20%时。用于一般焊接结构是安全的） 2、影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 答：影响因素：（1）材料因素包括母材本身和使用的焊接材料，如焊条电弧焊的焊条、埋弧焊时的焊丝和焊剂、气体保护焊时的焊丝和保护气体等。 （2）设计因素焊接接头的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性产生影响。 （3）工艺因素对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所表现出来的焊接性有很大的差异。 （4）服役环境焊接结构的服役环境多种多样，如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等都属于使用条件。 3、举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。 答：金属材料使用焊接性能是指焊接接头或整体焊接结构满足技术条件所规定的各种使用性能主要包括常规的力学性能或特定工作条件下的使用性能，如低温韧性、断裂韧性、高温蠕变强度、持久强度、疲劳性能以及耐蚀性、耐磨性等。而工艺焊接性是指金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密、无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头的能力。 比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好。
化学元素对钢性能的影响 (重量级)
化学元素对钢性能的影响 1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当含碳量超 过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。 碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。 10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 11、钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐