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我国钢材、焊接性与焊接材料发展及需要关注的问题我国钢材、焊接性与焊接材料的发展在国民经济和工业现代化进程中扮演着重要角色。随着制造业的升级，高性能钢材的研发与应用成为关键领域。近年来，我国在高强度低合金钢、耐热钢、不锈钢以及特种钢材方面取得了显著进展，为航空航天、船舶制造、能源装备等领域提供了坚实的材料基础。
焊接技术作为连接钢材的重要手段，其发展直接影响到装备制造的质量与效率。我国焊接技术从传统手工焊向自动化、智能化方向迈进，特别是在激光焊接、电子束焊接等先进工艺上取得突破。同时，针对不同钢材的焊接性研究不断深入，有效解决了高强钢、厚板钢焊接中的裂纹、变形等问题。
焊接材料的研发也实现了质的飞跃，新型焊丝、焊条及保护气体的应用提升了焊接接头的性能与可靠性。然而，仍需关注以下问题：一是高端钢材和焊接材料的自主研发能力有待加强；二是绿色焊接技术推广不足，环保要求亟待满足；三是焊接工艺标准化与质量控制体系需进一步完善。未来，应加大科技创新投入，推动产学研结合，以实现钢材与焊接技术的高质量发展。
传统合金结构钢是靠调整钢中碳及合金元素的含量并配以适当的热处理来实现各种优越使用性能，用于制造不同应用条件下的焊接结构。但总的趋势是随着碳及合金元素的含量增加，强度提高，钢的焊接性变差。不同钢种所出现的焊接性问题不一。在合金结构钢中，随着碳及合金元素含量增多，势必会引起接头的脆化、软化及裂纹倾向增大。这些焊接性问题的出现，往往会降低焊接结构安全运行的可靠性机场排水工程软基处理不停航施工方案，造成焊接结构的早期破坏。
新发展的微合金控轧控冷钢是通过精炼在保持低碳或超低碳、不加或少加合金元素的条件下采用微合金化和TMCP工艺实现细晶化、洁净化、均匀化来提高钢的强度和韧性，并已开始研究下一代超细晶粒钢。新钢种的出现给钢的焊接性带来了重大的变革。
值的重视的是新钢种的焊接性得到了明显改善，但也出现了一些新的焊接性问题，推动着我们焊接工作者在焊接方法、工艺、材料等方面发展新技术，解决新问题，不断推动焊接技术的向前发展。
3.1 微合金控轧控冷钢的焊接性[6]
微合金控轧控冷钢的主要特点是高强、高韧、易焊。该钢种由于含碳量低、洁净度高、晶粒细化、成分组织均匀，因此具有较高的强韧性。所谓易焊是指焊接时不预热或仅采用低温预热而不产生裂纹；采用大或较大线能量焊接热影响区不产生脆化。但由于每种钢的成分、组织、性能存在较大差异，因此其焊接性也各不相同。但总体看来，其焊接性问题依然在不同程度上存在有焊接裂纹问题、脆化问题，特别是焊缝金属的合金化问题。
微合金TMCP钢碳及杂质含量低，如宝钢、武钢、鞍钢生产的X70钢碳含量w(C)≤0.05%，而且C、S、P等元素得到有效控制，因此焊接时液化裂纹和结晶裂纹倾向很小。但由于在钢管成形焊接和安装过程中存在较大的成形应力或附加应力，特别是在采用多丝大线能量埋弧焊制管时，由于焊缝晶粒过分长大，出现C、S、P局部偏析也容易引起结晶裂纹。
正是由于这类钢的含碳量低，合金元素少，淬硬倾向小(如X70钢属于针状铁素体钢)，因而冷裂纹倾向小。但随着强度级别的提高，板厚的增大，仍然具有一定的冷裂纹倾向。如管线钢现场敷设安装进行环缝焊接时，由于常采用含氢量高的纤维素焊条打底，线能量小，冷却速度较快，熔敷金属含氢量高，因而会增加冷裂纹的敏感性。强度越高，冷裂问题将越突出（如X80、X100及X１２０等管线钢）。因此对于X80以上钢种不易用纤维素焊条进行打底焊
强度级别低于700MPa时（如X80以下钢种），裂纹一般在HAZ起裂, 也可能向焊缝扩展；
强度级别高于700MPa（如X100、X120）时，裂纹倾向增大，裂纹既可能出现在HAZ，又可能在焊缝中。具体起裂位置取决于氢的扩散及母材和焊缝的Ms点。
裂纹位置可用焊缝及HAZ的马氏体转变点作判据。
判据：△Ms＝ MsWeld –MsHAZ (3)
图4焊缝金属与HAZ马氏体转变点Ms与裂纹发生位置的关系
（２）热影响区的脆化
高强微合金控轧控冷钢热影响区的脆化是十分重要的焊接性问题，一般线能量越大，脆化倾向越严重。HAZ的脆化问题主要有粗晶区（CGHAZ）脆化、临界热影响区(ICHAZ)脆化、多层焊时临界粗晶热影响区(IRCGHAZ)脆化、过临界粗晶热影响区脆化(SRCGHAZ)、亚临界粗晶热影响区(SCGHAZ)脆化等。其中，CGHAZ、IRCGHAZ、和SCGHAZ的脆化是微合金钢焊接时最应引起重视的脆化区域。
粗晶热影响区(CGHAZ) T>1350℃；
临界热影响区(ICHAZ) Ac1~Ac3
临界粗晶热影响区(IRCGHAZ)
亚临界粗晶热影响区(SCGHAZ)
过临界粗晶热影响区脆化(SRCGHAZ)
图3 X80钢模拟焊接热影响区的韧性
为防止热影响区的脆化，常采用如下措施：
① 成分上：降碳、控制杂质含量,加入少量Ni韧化基体。
② 拟制热影响区的晶粒长大 向钢中加入Ti、Ｖ、Ｎｂ等细化晶粒的元素，通过形成TiN、TiO、（Nb、Ti）N、VN等氮氧化物拟制HAZ晶粒长大。
③ 改善热影响区的组织 通过向钢中加入变质剂，提高相变形核率，细化组织。如向钢中加入细小、均匀弥散分布的TiO微粒，可避免形成GBF＋FSP＋Bu等韧性低的混合组织，而在奥氏体晶内形成细小的细晶铁素体或针状铁素体可显著提高韧性。即便采用大或较大线能量焊接亦不产生脆化（见图5～图6）。这种钢特别适合于厚板和中厚板的大线能量焊接。
图5 TiN与TiO对焊接过热区晶粒长大的作用
图5中，TiN钢和TiO钢的区别是TiN钢粗晶区会形成GBF、FSP和Bu，TiO钢在奥氏体晶内会形成IGF。TiO钢和新TiO钢的区别主要是新TiO钢中的TiO更细小、弥散。既阻碍奥氏体长大，又在奥氏体内促使IGF的形成。
由图6可以看出，CCT图的阴影区是形成IGF的冷却速度范围，可见IGF能在很宽的冷速范围内形成，这说明TiO钢对过热不敏感，可以采用大线能量焊接而不会引起脆化。t8/5=8~800s之间均可产生IGF。
如武钢已生产了抗拉强度为400Mpa、510Mpa、590Mpa的高性能建筑钢材系列产品，其中耐火耐候钢经鉴定达到“集高耐火性、高耐候性、高Z向性能和能承受大线能量焊接于一体”的新钢种，达到了国际领先水平。已用于国家大剧院等重点工程。
④ 对一般过热敏感的钢种，采用合适的的焊接工艺参数，焊接时通过调整焊接工艺参数，减小高温停留时间，避免奥氏体晶粒长大；采用合适的ｔ８／５，使HAZ获得韧化组织。
⑤对于超细晶粒钢，需采用能量高度集中的焊接方法，如激光焊、等离子焊、脉冲焊等可代替传统的电弧焊。
（3）焊缝金属的合金化
① 选用高洁净度的钢带和焊丝盘圆；
② 原辅材料的洁净化，严格控制原辅材料中各种铁合金、矿物质中的杂质含量；
③ 建立原材料处理系统（包括检验、筛分、对部分原材料的烘焙和予烧结处理、干混等，使原材料成分达到清洁、精确、均匀）。 ④ 通过优化配方和工艺参数，通过提升冶金反应清除S、P、O、H、N等杂质；
⑤ 控制焊缝中夹杂物的数量、种类、形态、尺寸及分布；
⑥ 韧化焊缝组织：通过微合金化措施，阻止焊缝金属高温奥氏体晶粒长大，细化焊缝金属的组织，使焊缝获得细晶铁素体、针状铁素体等强韧化组织。对于强度更高（＞600MPa）的微合金钢及超低碳贝氏体钢，可通过降碳并优化合金元素及微合金元素加入量，使焊缝金属成为超低碳贝氏体组织，但如何按这一思路研制出新型焊条、焊丝和焊剂等不同类型焊材停车楼及附属用房改扩建工程脚手架安全专项施工方案，还有些问题需要进一步研究解决。
⑦ 对实芯焊丝CO2保护焊，如何降低焊缝金属含硫量是一个难题，目前国内外用于CO2保护焊的实芯焊丝，一般W(s)>0.01%。这是因为硫是表面活性元素，微量的硫可以降低焊接飞溅和改善焊缝成形。如果焊丝中W(s)<0.005%，发现焊接飞溅明显增大，焊缝成形不良。要解决这个问题，除在焊丝中增加其它表面活性元素、或采用含有表面活性元素的特种涂层焊丝（不镀铜焊丝）外，还可采用新型数字化逆变焊机，也可使含硫量极低的焊丝在焊接时降低飞溅，改善成形。从而有效的解决这一问题。
总之，随着钢材品质的提高，改善了钢材的焊接性能，使不少品种的钢材从“可焊”变为“易焊”。在这方面，我国是从20世纪九十年代开始有大的进步，预计在2010年左右，将接近国外的先进水平。
3.2 钢材焊接性的评定方法及存在的问题
现在常用的“钢材焊接性”评定方法，基本上都是20世纪五十年代到七十年代之间，各国焊接工作者根据那时的钢材品种和品质，通过试验后制定的。
随着钢材质量的提高，焊接工艺方法的进步，对钢材焊接性的试验方法及评定标准也需重新研究并制定新的标准。
例如，碳当量公式天津某大学4层教学楼框架结构工程施工组织设计，是按照20世纪五十年代到七年代期间开发的含碳较高的低合金高强钢建立的，如IIW碳当量公式CE，由日本JIS标准规定的碳当量公式Ceq，均主要适合于W(c)≥0.18%的钢种。而现在大多数低合金高强钢的含碳量已远小于0.18%，甚至向小于0.05%的方向发展。因此在有关设计规范中，规定按上述碳当量公式作为钢材选材时的判据是不适宜的。
1969年由日本伊藤庆典等提出的焊接冷裂纹敏感指数Pcm在工程上得到广泛应用，但该公式仅适用钢材含碳量范围为W(c)=0.07%～0.22%，试验时低碳范围的取样数量太少，应该说对含碳量小于0.07%的低碳微合金钢和超低碳贝氏体钢引用该公式来评定焊接性的优劣，也是较为勉强的。
现在常用的一些焊接冷裂纹敏感性试验方法，也基本上是在1980年以前形成的。原国家标准中的焊接性试验方法，如 斜Y形坡口焊接裂纹试验方法、搭接接头（CTS）焊接裂纹试验方法、T型接头焊接裂纹试验方法、压板对接（FISCO）焊接裂纹试验方法、插销冷裂纹试验方法，都已在2005年由国家标准化管理委员会明令废止。虽然这些方法，仍然可参照使用，但已不具有国家标准试验方法的权威作用。