合金元素对钢的焊接性能的影响

钢的焊接性是一个很复杂的工艺性能，因为它既与焊接裂纹的敏感性有关，又与服役条件和试验温度下所要求的韧性有密切联系。这里着重讨论在电弧焊情况下，合金元素对几个重要的焊接性参量的影响。这些参量是氢诱发裂纹、焊缝金属的凝周裂纹、热影响区(HAZ)的韧性和焊缝金属的韧性。

(1)焊缝金属和热影响区的氢诱发裂纹

氢诱发裂纹既可在焊缝全属中也可以在热影响区中发生。在焊接中出现这类裂纹的必要条件是:存在一定的应力，温度为100℃-200℃，有氢源和敏感的显微组织。一般认为、高强度低合金钢的焊接性是良好的、并且随含碳量的降低、焊接性得到改善。这是因为普遍存在着这样一种观点、随着碳当量的降低，在热影响区氧诱发裂纹的倾向减小。为此，国际焊接协会根据统计数据，采用碳当量为比较的基础，由加人的各元素来计算和评定钢材的焊接性能，其近似公式如下：

C当量=C+Mn/6+ (Ni+Cu) /15+ (Cr+M0+V) /5

式中，元素符号代表质量分数

碳当量越低、焊接性能越好。一般认为碳当量在0.35%以下，焊接性能最好。碳当量大于0.50%，焊接就困难，母材需预热，焊后需进行热处理。然而碳当量虽然是成分对淬透性和M.温度影响的综合表达式，但公式本身是根据碳含量较高的钢种 (碳的最高质量分数为0.60%) 推导出来的。因此，对低含碳量的钢，人们推荐了下列公式，称为焊接裂纹敏感组成公式：

Pcm=C+Mn/20+Si/30+Ni/60+Cr/20+Cu/20+Mo/15+V/10+5B

-般认为，Pcm值要求在0.2以下，低于此值，氢诱发裂纹可降低至最低值。然而实际生产中，由于焊接接头位置及焊接工艺的不同，裂纹数量与上述说法并不完全一致。在微量元素中，Nb、Ti、Z看来与氢诱发裂纹没有影响;而V、B和N则增加这类裂纹的危险性。这种危险性通常用降低碳含量来消除。

(2) 焊缝金属的凝固裂纹

这种形式的裂纹常常意想不到地作为中心线缺陷存在于埋弧焊根部，为了有效地降低这种裂纹倾向，一般应尽可能地降低钢中的碳和硫的含量。

(3)热影响区和焊缝余属的韧性

这方面的研究信息还很少，但人们已经注意到微量元素改变相变后的显微组织，细化品粒和促进析出强化的影响。一般地说，减少先共析铁素体和形成细小、紧密连接的显微组织、可以显著改善韧性。而合金元素 (如V、Nb、Ti) 细化铁素体晶粒的同时往往也促进析出强化，因而对韧性的影响常出现相反的效应。这方面还存在很大的知识空白。