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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

热轧、切削加工及焊接性都很好，强度在240MPa/mm2,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（淬
火组织-切变型）。

易切削钢：S、P含量较高，大切削量时鉄削成小片状脆断及润滑刀具，生产效率高，用于普通结构及紧固

件；易切削钢具有优良切削加工性能，提高钢材易切性主要是通过往钢中单独或复合加入易切削元素(Ｓ、Ｐ、
Ｐｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ti、Ｚｒ、Ｒｅ等)。一般通过对刀具寿命、加工表面光洁度、切屑