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第1章 钢的焊接性及其发展1

1.1 概述1

1.2 焊接和结构钢及其焊接性的发展1

1.3 模拟施焊系统2

1.3.1 模拟施焊系统的构成和功能3

1.3.2 模拟施焊系统的应用4

1.4 焊接性评估工艺学的发展4

1.5 焊接热模拟技术的发展6

1.6 钢的焊接性与材料的结合性7

1.7 动态热力学工艺模拟技术的推广应用9

本章小结12

参考文献12

第2章 焊接对板材、型钢和轻型结构钢发展方向的影响14

2.1 概述14

2.2 焊接对炼钢与轧制发展方向的影响14

2.3 焊接结构钢的冷裂纹15

2.4 焊接热影响区韧性19

2.4.1 影响热影响区（HAZ）韧性的因素20

2.4.2 对HAZ韧性要求的发展趋势22

2.5 焊接结构钢的层状撕裂22

2.6 焊接结构用轧制型钢24

2.7 压力容器和锅炉用低合金钢厚板对洁净性和均质性的要求26

2.8 轻型焊接结构钢28

本章小结29

参考文献29

第3章 焊接在新型结构钢开发中的作用30

3.1 新型结构钢产品的开发应用30

3.2 关于预制品和预处理服务32

3.3 新型易焊结构钢33

3.4 热-力学工艺轧制的带材和板材34

3.5 高强度结构钢36

3.6 高强度和超高强度造船钢37

3.7 海上采油平台钢39

本章小结40

参考文献40

第4章 新型含Ti微合金结构钢的焊接性42

4.1 概述42

4.2 影响Ti、Nb和V微合金钢焊接性的主要因素43

4.2.1 化学成分的影响43

4.2.2 钢的化学成分与碳当量47

4.3 焊接条件下的沉淀特征48

4.3.1 概述48

4.3.2 焊接期间奥氏体晶粒的长大49

4.3.3 焊接热循环期间沉淀物的熔解50

4.4 钢的HAZ显微组织分类53

本章小结61

参考文献61

第5章 新型含Ti微合金结构钢的焊接性试验与评定63

5.1 概述63

5.2 试验用钢材64

5.2.1 成分与性能64

5.2.2 钢板的焊接65

5.3 奥氏体晶粒粗化特征66

5.3.1 峰值温度对奥氏体晶粒长大的影响66

5.3.2 加热速度对奥氏体晶粒尺寸的影响67

5.3.3 对奥氏体晶粒长大的控制69

5.4 焊接连续冷却转变图70

5.5 硬度试验73

5.5.1 试样的硬度73

5.5.2 HAZ的显微组织和硬度75

5.6 韧度试验81

5.6.1 夏比V形冲击试验81

5.6.2 HAZ的CTOD韧度89

5.7 含Ti微合金钢插销试验和冷裂纹敏感性94

5.7.1 插销试验94

5.7.2 冷裂纹敏感性与插销试验的关系97

本章小结97

参考文献97

第6章 新型含Ti微合金钢焊接时的沉淀物及其稳定性的特征99

6.1 概述99

6.2 焊接沉淀特征99

6.2.1 CMn钢中的沉淀特征99

6.2.2 含Ti微合金钢中的沉淀特征105

6.2.3 TiNb微合金钢中的晶粒特征113

6.2.4 TiV微合金钢的沉淀特征121

6.2.5 TiNbV微合金钢中的沉淀特征130

6.2.6 低碳TiNb微合金钢中的沉淀特征136

6.3 沉淀物稳定性特征147

6.3.1 含Ti微合金钢中TiN的稳定性150

6.3.2 TiNb微合金钢中沉淀物的稳定性150

6.3.3 TiV微合金钢中颗粒的稳定性151

6.3.4 TiNbV沉淀物的稳定性152

本章小结152

参考文献152

第7章 新型高强度结构钢的焊接154

7.1 概述154

7.2 冷裂纹的危险性156

7.2.1 低CE值156

7.2.2 低硫157

7.3 HAZ的韧性158

7.3.1 粗晶粒热影响区（CGHAZ）158

7.3.2 临界温度间热影响区（ICHAZ）160

7.3.3 临界温度间粗晶粒热影响区（ICCGHAZ）161

7.3.4 亚临界温度粗晶粒热影响区（SCCGHAZ）162

7.3.5 微合金化162

7.3.6 局部脆化区（LBZ）的防止163

7.3.7 设计164

7.4 软化165

7.5 焊缝金属的韧性167

本章小结172

参考文献172

第8章 微合金结构钢大热输入（线能量）焊后的韧性176

8.1 概述176

8.2 普通热轧钢和热-力学工艺钢的成分、厚度、力学性能和焊接性176

8.3 大热输入焊接条件下CGHAZ的冲击吸收功179

8.4 大热输入（线能量）焊接条件下CGHAZ的显微组织180

8.5 碳当量对大热输入焊接（单道焊和多道焊）时CGHAZ韧性的影响185

8.6 Ti和N含量与CGHAZ韧性的关系185

8.7 Nb含量在CGHAZ韧性中的作用187

本章小结188

参考文献188

第9章 石油、天然气输送管线用钢的焊接材料190

9.1 概述190

9.2 石油、天然气输送管线用焊条195

9.2.1 石油、天然气输送管线现场施工焊接195

9.2.2 焊缝的评定196

9.3 石油、天然气输送管线用埋弧焊丝200

9.3.1 油、气输送管用高韧性埋弧焊丝的成分设计201

9.3.2 对于管线用埋弧焊丝配用的焊剂的要求205

9.3.3 微合金化埋弧焊丝的研制开发和应用207

本章小结213

参考文献213

第10章 石油、天然气输送管线用钢的焊接性评定试验215

10.1 概述215

10.1.1 对材料化学成分的要求216

10.1.2 碳当量216

10.1.3 与焊接性有关的力学性能217

10.1.4 断裂韧度217

10.1.5 夏比冲击韧度217

10.1.6 维氏硬度217

10.2 石油、天然气输送焊管的母材和焊接接头218

10.3 国产油气输送管线用钢的焊接性评定219

10.3.1 焊管钢连续冷却转变图219

10.3.2 焊管钢CGHAZ的硬度（HV10）220

10.3.3 焊管钢的CGHAZ的组织221

10.3.4 两种X52焊管钢母材和CGHAZ的夏比冲击韧度比较227

10.3.5 焊管钢模拟CGHAZ的低温冲击（CVN）韧度229

10.3.6 焊管钢的焊接冷裂纹敏感性试验231

10.3.7 焊管钢的焊接热裂纹敏感性试验234

10.3.8 焊管钢的落锤撕裂试验237

10.3.9 焊管钢焊接接头的裂纹尖端张开位移（CTOD）试验238

10.3.10 焊管钢焊接接头的疲劳裂纹扩展速率试验245

10.3.11 焊管钢焊接接头应力腐蚀（SCC）试验250

10.3.12 焊管钢成形性（包辛格效应）试验251

10.4 焊管钢埋弧焊接接头焊缝成分、硬度分布及金相组织评定253

本章小结257

参考文献257

第11章 新型微合金化铁路重轨钢的焊接性及其评定258

11.1 概述258

11.2 国外铁路重轨钢的化学成分和力学性能258

11.3 新型重轨钢焊接工艺特点259

11.4 高强高速耐磨重轨钢的焊接性261

11.5 重轨钢焊接热循环的特征及其对材质的影响262

11.6 重轨钢的焊接性265

11.6.1 母材成分、合金元素和冶金因素等对焊接性的影响265

11.6.2 重轨钢金相组织和焊接性266

11.6.3 HAZ硬度分布和焊接性268

11.6.4 重轨钢的奥氏体转变行为和焊接性268

11.6.5 HAZ的力学性能和焊接性270

11.7 微合金元素V对重轨钢焊接性的影响276

11.8 国产微合金化重轨钢P74的焊接性280

11.8.1 热模拟技术在重轨钢焊接性研究中的应用280

11.8.2 连续冷却转变图282

11.8.3 硬度试验282

11.8.4 HAZ的韧性282

11.8.5 疲劳强度试验285

11.8.6 热塑性试验285

11.9 我国生产的重轨钢主要焊接性能和国外的比较295

11.9.1 焊接连续冷却转变图295

11.9.2 重轨钢焊接粗晶热影响区（CGHAZ）的金相组织比较295

11.9.3 重轨钢焊接模拟热影响区的硬度分布297

本章小结300

参考文献300

第12章 缆式电弧焊丝302

12.1 概述302

12.2 缆式电弧焊丝制造工艺起源于电缆制造工艺302

12.3 缆式电弧焊丝的焊接工艺303

12.4 存在稳定的潜弧现象304

12.5 涡流型流体流动模式305

12.6 优良的物理性能305

12.7 高效节能效果305

12.8 应用及发展前景306

本章小结306

参考文献307

第13章 新型微合金钢生产与控制轧制和控制冷却工艺308

13.1 概述308

13.2 控制轧制工艺309

13.3 控制冷却工艺311

13.4 管线钢的包申格效应311

13.5 微合金化元素在控制轧制和控制冷却工艺中的作用313

13.6 碳、硫、磷及杂质元素的作用314

13.7 控制轧制工艺的理论基础318

本章小结322

参考文献322

第14章 实现现代化的系统装备与效果324

14.1 概述324

14.2 高炉“专家系统”324

14.3 炼焦过程管理系统329

14.4 炼钢厂的烧结装备和烧结矿质量331

14.5 辊缝测量装备333

14.6 连铸机钢水位置的自动控制系统和二次冷却曲线334

14.7 辊缝测量装备337

14.8 炉处理技术339

14.9 炉尘过滤技术340

14.10 实现现代化后的效果340

本章小结342

参考文献342

第15章 焊接与地震和抗灾、减灾的关系343

15.1 概述343

15.2 结构抗（地）震性能的特点346

15.3 碳素钢、低碳钢和钢筋钢348

15.4 焊接性与钢筋混凝土结构钢材质量349

15.5 碳素钢的脆性351

15.5.1 分类351

15.5.2 碳素钢脆性特点354

15.5.3 影响碳素钢脆性的因素354

15.6 碳素钢的缺陷354

15.6.1 结疤355

15.6.2 裂纹355

15.6.3 缩孔残余356

15.6.4 分层356

15.6.5 白点357

15.6.6 偏析357

15.6.7 非金属夹杂358

15.6.8 疏松359

15.6.9 带状组织359

15.7 焊接热的作用与接头的局限性360

15.8 钢筋的选材361

15.9 混凝土材料的选材364

本章小结365

参考文献365

第16章 新型微合金结构钢的焊接指南366

16.1 概述366

16.2 国外低合金钢、新型微合金钢制造规程和技术条件367

16.3 国外各种微合金结构钢369

16.3.1 通用结构钢369

16.3.2 EX正火细晶粒钢373

16.3.3 可成形EX HR/HS/HSF钢373

16.3.4 耐候钢373

16.3.5 可淬火EX B含硼钢374

16.3.6 热-力学形变工艺的EX（细晶粒）M钢375

16.3.7 压力容器用钢376

16.3.8 造船用钢376

16.4 焊接性377

16.5 焊接接头组织和性能378

16.6 电弧焊热输入和冷却时间t8/5382

16.7 焊接工艺的选择385

16.8 焊接材料的选择和使用386

16.9 焊接热输入的限制388

16.10 预热和层间温度390

16.11 层状撕裂396

16.12 结晶裂纹397

16.13 焊前准备398

16.13.1 热切割398

16.13.2 预制板399

16.14 焊后热处理400

16.15 变形的控制401

16.15.1 变形类型401

16.15.2 火焰矫正403

16.16 焊接结构的疲劳强度404

16.17 冷成形406

16.18 修复焊408

参考文献409

附录411

附录A 新型微合金钢产品分类411

附录B 对最常见的欧盟钢种推荐的填充材料412

附录C 新型微合金钢的碳当量427