合金結(jié)構(gòu)鋼焊接上半部分

1、會計(jì)學(xué)1合金結(jié)構(gòu)鋼焊接上半部分合金結(jié)構(gòu)鋼焊接上半部分第1頁/共58頁第2頁/共58頁第3頁/共58頁第4頁/共58頁合金結(jié)構(gòu)合金結(jié)構(gòu)鋼的分類鋼的分類化學(xué)化學(xué)成分成分合金合金系統(tǒng)系統(tǒng)組織組織狀態(tài)狀態(tài)用途或使用途或使用性能等用性能等第5頁/共58頁按合金元素按合金元素總含量的多總含量的多少分有少分有低合合鋼低合合鋼一般一般w (Me)w (Me)5 5中合金鋼中合金鋼w (Me)=5w (Me)=51010 高合金鋼高合金鋼w (Me)w (Me)1010第6頁/共58頁第7頁/共58頁表表3-3-1 1 國內(nèi)外常見的合金結(jié)構(gòu)鋼國內(nèi)外常見的合金結(jié)構(gòu)鋼第8頁/共58頁基基本本性性能能化學(xué)成分化學(xué)成分

2、力學(xué)性能力學(xué)性能顯微組織顯微組織第9頁/共58頁化化學(xué)學(xué)成成分分低合金結(jié)構(gòu)鋼是在低碳鋼基礎(chǔ)低合金結(jié)構(gòu)鋼是在低碳鋼基礎(chǔ)上添加一定量的合金元素構(gòu)成的上添加一定量的合金元素構(gòu)成的 （低碳鋼的化學(xué)成分為：（低碳鋼的化學(xué)成分為：w wC=0.10%C=0.10%0.25%0.25%，w wSi0.3%Si0.3%，w wMn=0.5%Mn=0.5%0.8%0.8%）用于焊接結(jié)構(gòu)的低中合金鋼用于焊接結(jié)構(gòu)的低中合金鋼合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過不超過10% 10% 第10頁/共58頁圖圖3-1 3-1 各種合金元素對結(jié)構(gòu)鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的影響各種合金元素對結(jié)構(gòu)鋼的抗拉強(qiáng)度和屈

3、服強(qiáng)度的影響 a) a) 對抗拉強(qiáng)度的影響對抗拉強(qiáng)度的影響 b) b) 對屈服強(qiáng)度的影響對屈服強(qiáng)度的影響 第11頁/共58頁 圖圖3-2 3-2 低合金高強(qiáng)鋼的低溫拉伸性能（低合金高強(qiáng)鋼的低溫拉伸性能（a,ba,b）2力學(xué)性能力學(xué)性能第12頁/共58頁低合低合金鋼金鋼熱影熱影響區(qū)響區(qū)中的中的顯微顯微組織組織低碳馬氏體低碳馬氏體貝氏體貝氏體M-AM-A組元組元珠光體類珠光體類導(dǎo)致具有不同導(dǎo)致具有不同的硬度、強(qiáng)度的硬度、強(qiáng)度性能、塑性和性能、塑性和韌性韌性第13頁/共58頁圖圖3-33-3典型組織（特別是貝氏體組織）對低合金鋼強(qiáng)度和韌性的影響典型組織（特別是貝氏體組織）對低合金鋼強(qiáng)度和韌性的影響第

4、14頁/共58頁表表3-3-2 2 常見金相組織及不同混合組織的硬度常見金相組織及不同混合組織的硬度第15頁/共58頁熱熱軋軋及及正正火火鋼鋼屈服強(qiáng)度為屈服強(qiáng)度為294294-490M-490MP Pa a的低合金高強(qiáng)鋼的低合金高強(qiáng)鋼一般是在熱軋或正火狀態(tài)一般是在熱軋或正火狀態(tài)下供貨使用下供貨使用屬于非熱處理強(qiáng)化鋼屬于非熱處理強(qiáng)化鋼第16頁/共58頁熱熱軋軋鋼鋼屈服強(qiáng)度為屈服強(qiáng)度為294-392M294-392MP Pa a的的普通低合金鋼都屬于熱軋鋼普通低合金鋼都屬于熱軋鋼這類鋼的這類鋼的基本成分為：基本成分為：w wC0.2%C0.2%，w wSi0.55Si0.55%，w wMn 1.5

5、%Mn 1.5%熱軋鋼通常為鋁鎮(zhèn)靜的細(xì)晶熱軋鋼通常為鋁鎮(zhèn)靜的細(xì)晶粒鐵素體珠光體組織的鋼粒鐵素體珠光體組織的鋼一般在熱軋狀態(tài)下使用一般在熱軋狀態(tài)下使用Q345Q345（16Mn16Mn）是我國于）是我國于2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代研制和生產(chǎn)應(yīng)年代研制和生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的熱軋鋼用最廣泛的熱軋鋼第17頁/共58頁正正火火鋼鋼正火狀態(tài)下使用的鋼：主要正火狀態(tài)下使用的鋼：主要是含是含V V、NbNb、TiTi的鋼，如的鋼，如Q390Q390、Q345Q345等，主要特點(diǎn)是等，主要特點(diǎn)是屈強(qiáng)比（屈強(qiáng)比（s s/ /b b）較高）較高正正火回火狀態(tài)使用的火回火狀態(tài)使用的含含MoMo鋼：如鋼：如14MnMoV

6、14MnMoV、1818MnMoNbMnMoNb等等抗層狀撕裂的抗層狀撕裂的Z Z向鋼，向鋼，屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度ss343M343MP Pa a第18頁/共58頁微微合合金金控控軋軋鋼鋼加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%0.1%左右左右對鋼的組織性能有顯著或?qū)︿摰慕M織性能有顯著或特殊影響的微量合金元素特殊影響的微量合金元素的鋼，稱為微合金鋼的鋼，稱為微合金鋼多種微合金元素（如多種微合金元素（如NbNb、TiTi、MoMo、V V、B B、RERE）的共）的共同作用稱為多元微合金化同作用稱為多元微合金化單一微合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)單一微合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常在通常在0.25%0.25%以下。以下。第

7、19頁/共58頁低合金鋼低合金鋼的焊接性的焊接性化學(xué)化學(xué)成分成分軋制軋制工藝工藝第20頁/共58頁熱軋熱軋及正及正火鋼火鋼的焊的焊接性接性冷裂紋及影響因素冷裂紋及影響因素 熱裂紋熱裂紋和再熱裂紋和再熱裂紋非調(diào)質(zhì)鋼焊縫的組織和韌性非調(diào)質(zhì)鋼焊縫的組織和韌性 熱影響區(qū)脆化熱影響區(qū)脆化 層狀撕裂層狀撕裂 第21頁/共58頁冷裂冷裂紋及紋及影響影響因素因素碳當(dāng)量碳當(dāng)量（C Ceqeq）淬硬淬硬傾向傾向熱影響區(qū)熱影響區(qū)最高硬度最高硬度熱軋鋼的熱軋鋼的淬硬傾向淬硬傾向正火鋼的正火鋼的淬硬傾向淬硬傾向第22頁/共58頁馬氏體或馬氏體或M+B+FM+B+F混合組織時(shí)混合組織時(shí)產(chǎn)生產(chǎn)生B B或或B+FB+F組織時(shí)

8、組織時(shí)焊焊接接熱熱影影響響區(qū)區(qū)對氫致對氫致裂紋敏感裂紋敏感對氫致裂對氫致裂紋不敏感紋不敏感第23頁/共58頁圖圖3-4 3-4 熱軋鋼（熱軋鋼（Q345Q345）和低碳鋼的焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（）和低碳鋼的焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（SHSHCCT）a a) Q345 ) Q345 T Tm 1350m 1350 b b) ) 低碳鋼低碳鋼 T Tm 1300)m 1300)1）熱軋鋼的淬硬傾向）熱軋鋼的淬硬傾向第24頁/共58頁圖圖3-5 3-5 正火鋼的焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（正火鋼的焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（SHCCTSHCCT） 2) 正火鋼的淬硬傾向正火鋼的淬硬傾向第25頁/共58頁圖圖

9、3-6 3-6 熱影響區(qū)最高硬度與裂紋率的關(guān)系熱影響區(qū)最高硬度與裂紋率的關(guān)系 第26頁/共58頁圖圖3-7 3-7 熱影響區(qū)最高硬度與碳當(dāng)量的關(guān)系熱影響區(qū)最高硬度與碳當(dāng)量的關(guān)系Ceq=C+(Mn/6)+(Si/24)+(Cr/5)+(Mo/4)+(V/14)+(Ni/40Ceq=C+(Mn/6)+(Si/24)+(Cr/5)+(Mo/4)+(V/14)+(Ni/40) ) 第27頁/共58頁 圖圖3-8 3-8 熱影響區(qū)最高硬度與碳當(dāng)量和冷卻速度的關(guān)系熱影響區(qū)最高硬度與碳當(dāng)量和冷卻速度的關(guān)系 Ceq=C+(Mn+Si)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15Ceq=C+(Mn+Si)

10、/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 第28頁/共58頁圖圖3-9 3-9 冷卻時(shí)間冷卻時(shí)間t t8/58/5對熱影響區(qū)最高硬度的影響對熱影響區(qū)最高硬度的影響（鋼材成分：（鋼材成分：w wC 0.12%, C 0.12%, w wMn 1.40%, Mn 1.40%, w wSi 0.48%, Si 0.48%, w wCu 0.15%, Cu 0.15%, 板厚板厚h h=20mm=20mm） 第29頁/共58頁裂裂紋紋再熱裂紋再熱裂紋焊縫熱裂紋焊縫熱裂紋第30頁/共58頁圖圖3-10 3-10 再熱裂紋敏感性與再熱裂紋敏感性與CrCr、MoMo含量的關(guān)系含量的關(guān)系A(chǔ) ASRS

11、R裂紋敏裂紋敏感區(qū)感區(qū) B B隨隨CrCr、MoMo含量增加，含量增加，SRSR裂紋增加裂紋增加第31頁/共58頁焊縫焊縫韌性韌性針狀鐵素體針狀鐵素體(AF)(AF)先共析鐵素體先共析鐵素體(PF)組織組織所占的比例所占的比例第32頁/共58頁圖圖3-11 3-11 不同鐵素體形態(tài)對高強(qiáng)鋼焊縫韌性的影響不同鐵素體形態(tài)對高強(qiáng)鋼焊縫韌性的影響 a a) AF) AF對對v vT Trsrs的影響的影響 b b) PF) PF對對v vT Trsrs的影響的影響 第33頁/共58頁 圖圖3-12 3-12 高強(qiáng)鋼焊縫韌性與強(qiáng)度的關(guān)系高強(qiáng)鋼焊縫韌性與強(qiáng)度的關(guān)系 第34頁/共58頁 表表3-5 Mn-S

12、i3-5 Mn-Si系焊縫組織與韌性的關(guān)系系焊縫組織與韌性的關(guān)系第35頁/共58頁脆脆化化粗晶區(qū)脆化粗晶區(qū)脆化熱應(yīng)變脆化熱應(yīng)變脆化 第36頁/共58頁圖圖3-14 3-14 S S、P P對熱影響區(qū)韌性的影響對熱影響區(qū)韌性的影響（低合金鋼三絲埋弧焊（低合金鋼三絲埋弧焊） 第37頁/共58頁圖圖3-15 3-15 N N對熱影響區(qū)韌性的影響對熱影響區(qū)韌性的影響（Mn-SiMn-Si系低合金鋼系低合金鋼） 第38頁/共58頁圖圖3-16 3-16 產(chǎn)生層狀撕裂的一些典型接頭形式產(chǎn)生層狀撕裂的一些典型接頭形式a a) ) 角接角接T T形接頭形接頭 b b) ) 對接對接T T形接頭形接頭 c c)

13、 ) 對接角接頭對接角接頭 第39頁/共58頁熱軋及熱軋及正火鋼正火鋼的焊接的焊接工藝工藝焊接材料的選擇焊接材料的選擇焊接工藝參數(shù)的焊接工藝參數(shù)的確定確定坡口加工、坡口加工、裝配及定位焊裝配及定位焊 第40頁/共58頁坡口坡口加工加工裝配裝配及定及定位焊位焊坡口加工可采用機(jī)械加工，其坡口加工可采用機(jī)械加工，其加工精度較高，也可采用火焰加工精度較高，也可采用火焰切割或碳弧氣刨。切割或碳弧氣刨。焊接件的裝配間隙不應(yīng)過焊接件的裝配間隙不應(yīng)過大，盡量避免強(qiáng)力裝配，大，盡量避免強(qiáng)力裝配，減小焊接應(yīng)力。減小焊接應(yīng)力。定位焊應(yīng)選用同類型的焊接定位焊應(yīng)選用同類型的焊接材料，也可選用強(qiáng)度稍低的材料，也可選用強(qiáng)度

14、稍低的焊條或焊絲。焊條或焊絲。第41頁/共58頁低合低合金鋼金鋼選擇選擇焊接焊接材料材料一是不能有裂紋等一是不能有裂紋等焊接缺陷焊接缺陷二是能滿足使用二是能滿足使用性能要求。性能要求。第42頁/共58頁要要點(diǎn)點(diǎn)考慮焊后熱處理對考慮焊后熱處理對焊縫力學(xué)性能的影響焊縫力學(xué)性能的影響同時(shí)考慮熔合比和冷卻同時(shí)考慮熔合比和冷卻速度的影響速度的影響選擇與母材力學(xué)性能匹選擇與母材力學(xué)性能匹配的相應(yīng)級別的焊接材料配的相應(yīng)級別的焊接材料 第43頁/共58頁工藝工藝參數(shù)參數(shù)預(yù)熱和焊后熱處理預(yù)熱和焊后熱處理焊接熱輸入焊接熱輸入第44頁/共58頁 圖圖3-17 3-17 焊接熱輸入對熱影響區(qū)晶粒尺寸和沖擊韌性的影響焊

15、接熱輸入對熱影響區(qū)晶粒尺寸和沖擊韌性的影響a a) ) 冷卻時(shí)間冷卻時(shí)間t t8/58/5與晶粒尺寸的關(guān)系與晶粒尺寸的關(guān)系 b b) ) 熱輸入對熱影響區(qū)韌性的影響熱輸入對熱影響區(qū)韌性的影響 1 1） 焊接熱輸入焊接熱輸入第45頁/共58頁表表3-20 3-20 兩種低碳調(diào)質(zhì)鋼的最大熱輸入兩種低碳調(diào)質(zhì)鋼的最大熱輸入第46頁/共58頁熱軋及正熱軋及正火鋼焊接火鋼焊接的典型工的典型工藝參數(shù)藝參數(shù) 焊條電弧焊焊條電弧焊 自動焊自動焊 氬弧焊氬弧焊 第47頁/共58頁表表3-93-9 熱軋及正火鋼熱軋及正火鋼CO2CO2氣體保護(hù)焊的工藝參數(shù)氣體保護(hù)焊的工藝參數(shù)第48頁/共58頁表表3-103-10 熱

16、軋及正火鋼鎢極氬弧焊的工藝參數(shù)熱軋及正火鋼鎢極氬弧焊的工藝參數(shù)表表3-113-11 熱軋及正火鋼熔化極氬弧焊的工藝參數(shù)熱軋及正火鋼熔化極氬弧焊的工藝參數(shù)第49頁/共58頁2)2)預(yù)熱和焊后熱處理預(yù)熱和焊后熱處理第50頁/共58頁確定焊后確定焊后回火溫度回火溫度的原則的原則不要超過母材原來的不要超過母材原來的回火溫度，以免影響回火溫度，以免影響母材本身的性能母材本身的性能對于有回火脆性的材對于有回火脆性的材料，要避開出現(xiàn)回火料，要避開出現(xiàn)回火脆性的溫度區(qū)間脆性的溫度區(qū)間第51頁/共58頁第52頁/共58頁 圖圖3-2 3-2 低合金高強(qiáng)鋼的低溫拉伸性能（低合金高強(qiáng)鋼的低溫拉伸性能（a,ba,b）

17、2力學(xué)性能力學(xué)性能第53頁/共58頁熱熱軋軋鋼鋼屈服強(qiáng)度為屈服強(qiáng)度為294-392M294-392MP Pa a的的普通低合金鋼都屬于熱軋鋼普通低合金鋼都屬于熱軋鋼這類鋼的這類鋼的基本成分為：基本成分為：w wC0.2%C0.2%，w wSi0.55Si0.55%，w wMn 1.5%Mn 1.5%熱軋鋼通常為鋁鎮(zhèn)靜的細(xì)晶熱軋鋼通常為鋁鎮(zhèn)靜的細(xì)晶粒鐵素體珠光體組織的鋼粒鐵素體珠光體組織的鋼一般在熱軋狀態(tài)下使用一般在熱軋狀態(tài)下使用Q345Q345（16Mn16Mn）是我國于）是我國于2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代研制和生產(chǎn)應(yīng)年代研制和生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的熱軋鋼用最廣泛的熱軋鋼第54頁/共58頁熱熱軋軋鋼鋼屈服強(qiáng)度為屈服強(qiáng)度為294-392M294-392MP Pa a的的普通低合金鋼都屬于熱軋鋼普通低合金鋼都屬于熱軋鋼這類鋼的這類鋼的基本成分為：基本成分為：w wC0.2%C0.2%，w wSi0.55Si0.55%，w wMn 1.5%Mn 1.5%熱軋鋼通常為鋁鎮(zhèn)靜的細(xì)晶熱軋鋼通常為鋁鎮(zhèn)靜的細(xì)晶粒鐵素體珠光體組織的鋼粒鐵素體珠光體組織的鋼一般在熱軋狀態(tài)下使用一般在熱軋狀態(tài)下使用Q345Q345（16Mn16Mn）是我國于）是我國于2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代研制和生產(chǎn)應(yīng)年代研制和生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的熱軋鋼用最廣泛的熱軋鋼第55頁/共58頁圖圖3-5 3-5 正火鋼的焊