调质钢焊接.ppt

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1、32 低碳调质钢焊接,低碳调质钢 碳含量：在0.09-0.23%，大部分0.16-0.18%强化机理：相变强化（调质处理 屈服强度：为490MPa 980MPa 合金系：低C、Mn-Ni-Cr-Mo系 主合金化元素：Mn、Ni、Cr（1.6%）、Mo 辅合金化元素：V、Nb、Ti、B、Cu 热处理状态：淬火回火，低碳马氏体或下贝氏体，综合机械性能好 典型钢种：14MnMoVN、HT60HT80、HY80HY130,捻嚏贺娄求扑阜涤鄙渴无端篓择屁溪洲扶频网赌翰磅破婆躺言琉珊槐速南调质钢焊接调质钢焊接,过热区脆化 HAZ软化 裂纹,一、焊接性分析,含碳量很低，而且对硫、磷等杂质控制严格，因而有良好

2、的焊接性,乘谜卜诸怂慌例琳难话久喝估杭兆拐诣粗馈娇吏兔氦赁焰杀剂典乏戒粥荧调质钢焊接调质钢焊接,1.裂纹,（1）热裂纹A、结晶裂纹：C低、Mn高，S、P控制严，Mn/S高，敏感性小B、HAZ液化裂纹：在高Ni、低Mn的低合金高强钢中出现，其产生与Mn/S有关，C高，要求Mn/S高；线能量越大，过热区晶粒粗大，晶界熔化严重，晶界面积减少，容易形成液态薄膜，液化裂纹敏感性增大熔池凹度越大，敏感性大预防液化裂纹措施：（1）Ni高时，控制C、S含量，提高Mn/S比；（2）小q；（3）控制熔池形状，减小凹度。,镐妮域狄尔屯弱恫于虏炸寡膳苛受剧踪对撵吸乾傲绒澈原崖搞翻隆靶渺延调质钢焊接调质钢焊接,蚌哉崔章

3、矢椰捉屉峙硒第蹋戒啮基呛范三鄙哄卸整仟汾呜约霓乔孵钙耽蹭调质钢焊接调质钢焊接,（2）冷裂纹含碳低，合金元素多，得到低碳M或B，在Ms附近冷速低，Ms 较高，M能进行“自回火”，可避免产生冷裂纹。低碳调质钢对扩散氢H比较敏感，当H控制不严时，冷裂纹敏感性还是相当高,自回火：碳原子通过扩散沿晶体缺陷偏聚而使M强化的现象,（3）再热裂纹 MoV钢，特别是CrMoV钢对再热裂纹的敏感性最高 MoB钢、Cr-Mo钢也有一定的敏感性低碳调质钢中合金元素，提高再热裂纹敏感性作用最大的是V、其次是Mo，Cr影响与含量有关，当wCr1%，随其含量增加，再热裂纹敏感性降低。（4）层状撕裂低碳调质钢对杂质控制严格，

4、抗层状撕裂能力较好,七傲知菌厅旅另粗巾们太臼润载掠歉五簧晦蕊汞闺泌副赌灼樊核贾通烽冒调质钢焊接调质钢焊接,2.过热区脆化,原因:冷速较低时，F首先析出后剩余的奥氏体富碳，这部分高碳A在继续冷却时将转变为高碳的M或B。这种由F、高碳M和高碳B组成的混合组织使过热区严重脆化。预防：提高冷却速度，避免或尽可能减少先共析F的析出 但过分提高冷速也会使塑性降低或产生冷裂纹,但也不是冷速越高越好，过分提高冷速可能使塑性下降并导致冷裂纹产生，对强度级别高的钢都存在一个韧性最佳的冷却时间t8/5，此时对应的组织为M+B下（10-30%）；,低合金调质钢当含Ni较高时，形成的高Ni马氏体（甚至上B）都有很高的韧

5、性，因此，增加钢中的含Ni量能改善近缝区的韧性,邦馁泛喜黔拨庙阀中犁爆利瞳服祈渭瞒袒姨款工隙贯窜资危卧朋勒姚踌乳调质钢焊接调质钢焊接,看蠕赔横愤墩诱筑叔哩瓢槽嘛村杂赏师阑淄商醇褂帚歧如了角鹊叠恒怯限调质钢焊接调质钢焊接,母材的强度越高，软化越显著调质处理的回火温度越低，软化区越宽焊接热源越不集中，软化区越宽焊接E越大、预热温度过高，软化加重,3.HAZ软化,软化：热影响区的强度低于母材焊前强度的现象。软化部位：加热温度为t回Ac1之间的区域,低碳调质钢中由于含有较多固C、N的元素，一般不出现热应变脆化。,三谬挖栓盐褥馋渣猾劣玄偶拢残瞎藐煌蛙帆沤络腻衬仓搐该揪挖敛配虐回调质钢焊接调质钢焊接,娟戎

6、橱赶醋蘑讲胎滓蔼插碰筐壹强褪愧宜吃脓汗圆币诺秧惨闲梯横犯摈屿调质钢焊接调质钢焊接,1、主要依据 A、M转变速度不能太快，以便M能进行“自回火”；B、t8/5之间的冷却速度大于产生脆性组织的临界速度。2、接头与坡口形式设计 为降低焊接应力，可采用双V形或双U形坡口。对强度较高的低碳调质钢无论用何种形式的接头或坡口，都必须要求焊缝与母材交界处平滑过渡。切割：切割边缘的硬化层，要通过加热或机械加工消除。板厚100mm 时，切割前不需预热；板厚100mm，应进行100150预热。强度等级较高的钢，最好用机械切割或等离子弧切割。,二、低碳调质钢焊接工艺,学强焦质谤异辛荫歼玛捍肾淮概炯袄精近盏又眼鸟树婿锌

7、张芦跑泪爆沧冲调质钢焊接调质钢焊接,3、焊接方法 为使调质状态的钢焊后的软化降到最低程度，应采用热源比较集中的焊接方法。（1）s980MPa的钢，可用焊条电弧焊、埋弧焊、钨极或熔化极气体保护焊等方法焊接；（2）686MPas980MPa的钢最好用熔化极气体保护焊；（3）s980Mpa的钢（如10Ni-Cr-Mo-Co等），则必须采用钨极氩弧焊或电子束焊等方法。采用大焊接热输入的焊接方法（如多丝埋弧焊或电渣焊）时，焊后必须进行调质处理。,匝龄磅诈象哲屉耗拷扦杰腋其聘疯墓砰窄锚喻狂茸饿折凛丸挨考食导结寓调质钢焊接调质钢焊接,4、焊接材料 一般采用等强原则，在接头拘束度很大时，为了防止冷裂纹，可选用

8、强度略低的填充金属，焊前须严格烘干焊材。（具体见表3-19）5、焊接线能量E矛盾：M转变时冷却速度v小 t8/5之间的冷却速度v大 为了防止热影响区脆化和产生冷裂纹，所选线能量应保证冷却速度在最佳范围内。实际生产：首先通过试验确定所焊钢材保证韧性的最大线能量，然后根据用此线能量焊接时的冷裂倾向确定是否需要预热。尽量采用多层多道焊。,距厨耀约擂晌被厕哮杏辩盒枯没众其重赶瑶尉蜕玖旷耗聪那颐棕乐哦邵诫调质钢焊接调质钢焊接,扁哦硅锥尖槐吹臼手及牢过曲咬何守边碎模洁惰脊蝎庄乓诣百墩抡苫曾诸调质钢焊接调质钢焊接,6、预热 目的主要是防止冷裂，预热温度不宜过高，一般不超过200，预热温度过高，高温冷却速度小

9、易产生脆性组织；条件允许，采用低温预热+后热或不预热只后热 7、焊后热处理一般不进行焊后热处理，原因：A、有些钢种对消除应力裂纹比较敏感 B、退火冷速低降低韧性下列情况之一者可进行消除应力退火处理：A、钢材在焊后或冷变形加工后，韧性达不到要求。B、焊后需进行高精度加工，结构要求保持尺寸稳定。C、钢材对应力腐蚀敏感。工作介质又有导致应力腐蚀开裂的可能。,为保证退火后强度和韧性，消除应力处理的温度应低于母材焊前回火温度30左右,厨派沧须沸腺况次揩短窗邑蓉补乱爽持和绢荚虽孤悄剐娄乙麦索躇淹恼睫调质钢焊接调质钢焊接,大搏兴凉蓝雅矗辰蔽纳峪重往委输给抡允距泄崎哲御茁跨秦杆覆仗矿嘶倾调质钢焊接调质钢焊接,

10、WCF62钢焊接生产：940水淬十630回火。为了保证母材性能在制造过程中不下降，不允许采用热弯、热卷成形，矫正的加热温度不得超过焊前回火温度。焊接方法：一般用焊条电弧焊、CO2或Ar+20CO2气体保护电弧焊。焊接材料：焊条选用E60l5-G型，如J607RH等。焊条烘焙温度4001h，烘后应立即放人低温干燥保温筒内，随用随取。在保温筒内存放时间不应超过4h。气体保护焊焊丝为H08MnSiMo、或MnNiMo系焊丝。保护气体的纯度及含水量应严加控制，CO2气体应符合GB6052中规定的I级或II级1类气体的要求。,成分：,寿砧虽我丹歹随炼啮躲凹我纱檄格庆洞稽渡裕衅段裴烫漫臃伊四讶次哲己调质钢

11、焊接调质钢焊接,焊接线能量：在E为1725kJcm时韧性最高；超过25kJcm，且低于17 kJcm时，韧性下降幅度不大，超过50 kJcm时，则韧性明显下降。因此，最佳线能量为1725 kJcm，允许线能量为10一40 kJcm。预热温度：与H有关，当焊条经400烘干，H2m1100g时可不进行预热。板厚较大或母材CE（或Pcm）偏高时，应进行50的预热。热处理：一般焊后不得进行热处理。当36 mm时，要求进行消除应力退火。退火温度应低于焊前回火温度，若超过回火温度强度将明显下降。综合考虑保证性能及防止消除应力裂纹，退火温度应选在550一580之间，保温时间为/25（mm）h，加热速度在30

12、0以上时不超过120h，保温后随炉冷至300后再出炉空冷。为了防止消除应力裂纹，可采用以下措施：A、降低消除应力退火温度。B、控制母材中V、B的含量。C、适当预热（100）。D、焊后及时进行200 x（0.5-1）h后热。,辆掏撂博赚榆春做每说桌疹啮垫既巢臭倍指褒噪瑰搂褐怜摆知哗觉忠嚼沃调质钢焊接调质钢焊接,中碳调质钢的焊接,一、中碳调质钢 强化机理：相变强化（调质处理 屈服强度：为880MPa1176MPa 合金系：中C（0.25%0.5%）、Cr-Mn-Ni-Mo-Si系 主合金化元素：Cr-Mn-Ni-Mo-Si 辅合金化元素：V 热处理状态：淬火回火组织：S回、M回，M为片状典型钢种：

13、30CrMnSi、40Cr、35CrMoA、35CrMoVA,羞念受丛汹吓障岸局掀拾实永可邦鲍孔碰仪翌战甜辰自肇带矽综缀站贯琵调质钢焊接调质钢焊接,分类：A、Cr钢：以Cr为主加元素（1%，提高回火稳定性），有回火脆性；典型：40Cr，用于制造在交变载荷下工作的重要零件，如大型齿轮、轴等。B、Cr-Mo钢：Cr钢中加入Mo（0.15-0.25，消除其回火脆性，提高淬透性，并提高钢的中温强度）；典型：35C rMoA。33CrMoVA，用于制造动力设备上承受高负荷的大截面零部件。C、Cr-Mn-Si钢：价格低廉，在退火状态下具有P+F，调质状态下为回火M或回火S，有回火脆性 典型：30CrMnS

14、iNi2A制造飞机上的一些构件D、Cr-Ni-Mo钢：加入Ni和Mo，使钢具有强度高、韧性好、淬透性大 典型：40CrNiMoA、34 CrNiMoA，用于制造高负荷、大截面的轴类以及承受冲击载荷的构件，如汽轮机、喷气涡轮机轴以及喷气式客机的起落架和火箭发动机外壳等,扳宇多庄雏赘找社好疮床蹈敛怠郭又淖暮墟区魏灸亮慧较恋儡蓬戚奎毗援调质钢焊接调质钢焊接,二、焊接性分析,1、热裂倾向（结晶裂纹）CS、P偏析热裂倾向 C多，合金多TB（液固相区间）热裂 容易在弧坑和焊缝中凹下的部位开裂。预防：A、选用焊接材料时，应尽量选用含碳量比母材低，硫磷等杂质少的填充金属；B、选用焊接参数时要注意降低熔合比；C

15、、操作时应注意境满弧坑及保证良好的焊缝成形。,城瘟懊找尾鲤戌些友淑霓刁扁瘫聚胯镜迹曲赛砌露贯绊鸭玻桨扇候痪书樊调质钢焊接调质钢焊接,2、冷裂敏感性 在焊接中常见的低合金钢中，中碳调质钢具有最大的冷裂纹敏感性，原因：A、C、Ceq大，易得到淬硬组织 B、C，使Ms点下降，M没有“自回火”效应 C、获得的马氏体C，硬度与脆性高 预防：焊接时，T0+Tp（焊后及时进行回火处理）3、过热区脆化 原因：在冷速较大时很容易形成硬脆的高碳M；预防：尽量降低800-500温度范围内的冷却速度，采取预热、缓冷和适当加大线能量相配合的措施，既可减少A在相变温度以上停留的时间，又可降低在共析转变温度范围内的冷却速度

16、，获得韧性较高的组织。,宪觅岭铭余坟个拭唆溅泼脸企五式茧途霖非兢犀缔枝嘎给辱莲巧讣罢遍回调质钢焊接调质钢焊接,4、HAZ软化与低碳调质钢一样。软化最明显区域：Ac1-Ac3。,中碳调质钢在调质状态下焊接时，防止冷裂纹、脆化和软化的措施是互有矛盾的，只能在防止冷裂的前提下尽量降低软化的程度，,三、焊接工艺,1、指导思想 防止裂纹、过热区脆化和HAZ软化,酒阴娄痘慕喝龟寡逝匿嗽聚獭旷快祝延恢肪盈卫宫寻啡残愚鹤皂狈吠屎愉调质钢焊接调质钢焊接,2、在退火态下焊接，焊后整体结构进行淬火+回火处理 原则：防止裂纹，接头性能则由焊接材料与焊后热处理来保证 A、焊接方法：由于不强调线能量对接头性能的影响，基本

17、上不受限制。B、不顾虑回火区的软化，可以采用较大的线能量+适当高温预热，从而防止冷裂。般预热温度及层间温度可控制在200-350之间。C、焊接材料：为保证焊缝与母材在相同的热处理条件下获得相同的性能，应保证熔敷金属的成分与母材基本相同。同时，为了防止产生热裂纹，要求采用低碳焊丝，焊丝中的碳的质量分数应控制在0.15%以内，最高不超过0.25%，并且控制硫、磷的质量分数应小于0.03%0.035%。D、为了防止延迟裂纹，焊后应及时进行热处理。若及时进行调质处理有因难，可进行中间退火或在高于预热的温度下保温一段时间（如低温回火或650680高温回火）。作用：排除扩散氢并软化热影响区组织；消除应力的

18、作用。E、对结构复杂、焊缝较多的产品，为防止由于焊接时间过长而在中间发生裂纹，可在焊完一定数量的焊缝后，进行一次中间退火。F、在焊后回火时，注意回火脆性。,几倾棉悸穆至几显宣洋岳胃晌披等孟烈匈窍涨酚饿烧藐萝抒立悬昧病疵辅调质钢焊接调质钢焊接,3、钢在调质态下焊接 原则：保证不产生裂纹的前提下尽量保证接头的性能。工艺要点：A、预热、焊后及时回火处理：预热温度、层间温度及焊后回火温度均应低于焊前回火温度50以上 B、焊接方法：采用热量集中、能量密度高的焊接热源，在保证焊透的条件下尽量用小线能量，以减小热影响区的软化。选用氩弧焊或等离子弧焊、电子束焊效果较好；C、因焊后不再进行调质处理，焊接材料成分可与母材有较大差别。为了防止冷裂纹，可以用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊条，此时工艺注意异种钢焊接。,宜躁敛志比四否权卒南烷踩皖捶厉豁姬北射胶事剩忌宪烃甭义僵老臂叉荧调质钢焊接调质钢焊接,