調(diào)質(zhì)鋼焊接講解課件

1、32 低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接上一級(jí)低碳調(diào)質(zhì)鋼 碳含量：在0.09-0.23%，大部分0.16-0.18% 強(qiáng)化機(jī)理：相變強(qiáng)化（調(diào)質(zhì)處理 屈服強(qiáng)度：為490MPa 980MPa 合金系 ：低C、Mn-Ni-Cr-Mo系 主合金化元素： Mn、Ni、Cr（1.6%）、Mo 輔合金化元素：V、Nb、Ti、B、Cu 熱處理狀態(tài)：淬火回火，低碳馬氏體或下貝氏體， 綜合機(jī)械性能好 典型鋼種：14MnMoVN、HT60HT80、HY80HY130 第1頁(yè)，共24頁(yè)。上一級(jí)過(guò)熱區(qū)脆化 HAZ軟化 裂紋一、焊接性分析含碳量很低，而且對(duì)硫、磷等雜質(zhì)控制嚴(yán)格，因而有良好的焊接性 第2頁(yè)，共24頁(yè)。1.裂紋（1）熱裂紋A、結(jié)

2、晶裂紋：C低、Mn高，S、P控制嚴(yán)， Mn/S高，敏感性小B、HAZ液化裂紋：在高Ni、低Mn的低合金高強(qiáng)鋼中出現(xiàn)，其產(chǎn)生與Mn/S有關(guān)，C高，要求Mn/S高；線能量越大，過(guò)熱區(qū)晶粒粗大，晶界熔化嚴(yán)重，晶界面積減少，容易形成液態(tài)薄膜，液化裂紋敏感性增大熔池凹度越大，敏感性大預(yù)防液化裂紋措施：（1）Ni高時(shí)，控制C、S含量，提高M(jìn)n/S比；（2）小q；（3）控制熔池形狀，減小凹度。第3頁(yè)，共24頁(yè)。第4頁(yè)，共24頁(yè)。第5頁(yè)，共24頁(yè)。2.過(guò)熱區(qū)脆化原因:冷速較低時(shí)， F首先析出后剩余的奧氏體富碳，這部分高碳A在繼續(xù)冷卻時(shí)將轉(zhuǎn)變?yōu)楦咛嫉腗或B。這種由F、高碳M和高碳B組成的混合組織使過(guò)熱區(qū)嚴(yán)重脆化

3、。預(yù)防：提高冷卻速度 ，避免或盡可能減少先共析F的析出 但過(guò)分提高冷速也會(huì)使塑性降低或產(chǎn)生冷裂紋 但也不是冷速越高越好，過(guò)分提高冷速可能使塑性下降并導(dǎo)致冷裂紋產(chǎn)生，對(duì)強(qiáng)度級(jí)別高的鋼都存在一個(gè)韌性最佳的冷卻時(shí)間t8/5，此時(shí)對(duì)應(yīng)的組織為M+B下（10-30%）； 低合金調(diào)質(zhì)鋼當(dāng)含Ni較高時(shí)，形成的高Ni馬氏體（甚至上B）都有很高的韌性，因此，增加鋼中的含Ni量能改善近縫區(qū)的韌性第6頁(yè)，共24頁(yè)。第7頁(yè)，共24頁(yè)。母材的強(qiáng)度越高，軟化越顯著調(diào)質(zhì)處理的回火溫度越低，軟化區(qū)越寬焊接熱源越不集中，軟化區(qū)越寬焊接E越大、預(yù)熱溫度過(guò)高，軟化加重 3.HAZ軟化軟化： 熱影響區(qū)的強(qiáng)度低于母材焊前強(qiáng)度的現(xiàn)象。軟

4、化部位：加熱溫度為t回Ac1之間的區(qū)域 低碳調(diào)質(zhì)鋼中由于含有較多固C、N的元素，一般不出現(xiàn)熱應(yīng)變脆化。第8頁(yè)，共24頁(yè)。第9頁(yè)，共24頁(yè)。1、主要依據(jù) A、M轉(zhuǎn)變速度不能太快，以便M能進(jìn)行“自回火”； B、t8/5之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性組織的臨界速度。2、接頭與坡口形式設(shè)計(jì) 為降低焊接應(yīng)力，可采用雙V形或雙U形坡口。 對(duì)強(qiáng)度較高的低碳調(diào)質(zhì)鋼無(wú)論用何種形式的接頭或坡口，都必須要求焊縫與母材交界處平滑過(guò)渡。 切割：切割邊緣的硬化層，要通過(guò)加熱或機(jī)械加工消除 。板厚36 mm時(shí)，要求進(jìn)行消除應(yīng)力退火。退火溫度應(yīng)低于焊前回火溫度，若超過(guò)回火溫度強(qiáng)度將明顯下降。綜合考慮保證性能及防止消除應(yīng)力裂紋，退

5、火溫度應(yīng)選在550一580之間，保溫時(shí)間為/25（mm）h，加熱速度在300以上時(shí)不超過(guò)120h，保溫后隨爐冷至300后再出爐空冷。為了防止消除應(yīng)力裂紋，可采用以下措施：A、降低消除應(yīng)力退火溫度。B、控制母材中V、B的含量。C、適當(dāng)預(yù)熱（100）。D、焊后及時(shí)進(jìn)行200 x（0.5-1）h后熱。第17頁(yè)，共24頁(yè)。上一級(jí)中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接一、中碳調(diào)質(zhì)鋼 強(qiáng)化機(jī)理：相變強(qiáng)化（調(diào)質(zhì)處理 屈服強(qiáng)度：為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 輔合金化元素：V 熱處理狀態(tài)：淬火回火組織：S回、M回 ，M為

6、片狀典型鋼種：30CrMnSi、40Cr、35CrMoA、35CrMoVA第18頁(yè)，共24頁(yè)。分類：A、Cr鋼 ：以Cr為主加元素 （1%，提高回火穩(wěn)定性 ），有回火脆性 ； 典型：40Cr ，用于制造在交變載荷下工作的重要零件，如大型齒輪、軸等 。B、Cr-Mo鋼 ：Cr鋼中加入Mo（0.15-0.25，消除其回火脆性，提高淬透性，并提高鋼的中溫強(qiáng)度 ）； 典型： 35C rMoA。33CrMoVA，用于制造動(dòng)力設(shè)備上承受高負(fù)荷的大截面零部件。C、 Cr-Mn-Si鋼 ：價(jià)格低廉，在退火狀態(tài)下具有P+F，調(diào)質(zhì)狀態(tài)下為回火M或回火S ，有回火脆性 典型： 30CrMnSiNi2A制造飛機(jī)上的一

7、些構(gòu)件D、Cr-Ni-Mo鋼 ：加入Ni和Mo，使鋼具有強(qiáng)度高、韌性好、淬透性大 典型： 40CrNiMoA、34 CrNiMoA ，用于制造高負(fù)荷、大截面的軸類以及承受沖擊載荷的構(gòu)件，如汽輪機(jī)、噴氣渦輪機(jī)軸以及噴氣式客機(jī)的起落架和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼等 第19頁(yè)，共24頁(yè)。二、焊接性分析1、熱裂傾向 （結(jié)晶裂紋） CS、P偏析熱裂傾向 C多，合金多TB（液固相區(qū)間）熱裂 容易在弧坑和焊縫中凹下的部位開(kāi)裂。 預(yù)防： A、選用焊接材料時(shí)，應(yīng)盡量選用含碳量比母材低，硫磷等雜質(zhì)少的填充金屬 ； B、選用焊接參數(shù)時(shí)要注意降低熔合比 ； C、操作時(shí)應(yīng)注意境滿弧坑及保證良好的焊縫成形。 第20頁(yè)，共24頁(yè)。2、

8、冷裂敏感性 在焊接中常見(jiàn)的低合金鋼中，中碳調(diào)質(zhì)鋼具有最大的冷裂紋敏感性 ，原因： A、C 、Ceq大，易得到淬硬組織 B、 C ，使Ms點(diǎn)下降，M沒(méi)有“自回火”效應(yīng) C、獲得的馬氏體C，硬度與脆性高 預(yù)防：焊接時(shí)，T0+Tp（焊后及時(shí)進(jìn)行回火處理） 3、過(guò)熱區(qū)脆化 原因：在冷速較大時(shí)很容易形成硬脆的高碳M ； 預(yù)防：盡量降低800-500溫度范圍內(nèi)的冷卻速度 ，采取預(yù)熱、緩冷和適當(dāng)加大線能量相配合的措施，既可減少A在相變溫度以上停留的時(shí)間，又可降低在共析轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)的冷卻速度，獲得韌性較高的組織。 第21頁(yè)，共24頁(yè)。4、HAZ軟化與低碳調(diào)質(zhì)鋼一樣。軟化最明顯區(qū)域： Ac1- Ac3。 中碳

9、調(diào)質(zhì)鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接時(shí)，防止冷裂紋、脆化和軟化的措施是互有矛盾的，只能在防止冷裂的前提下盡量降低軟化的程度， 三、焊接工藝 1、指導(dǎo)思想 防止裂紋、過(guò)熱區(qū)脆化和HAZ軟化 第22頁(yè)，共24頁(yè)。2、在退火態(tài)下焊接，焊后整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行淬火+回火處理 原則：防止裂紋 ，接頭性能則由焊接材料與焊后熱處理來(lái)保證 A、焊接方法：由于不強(qiáng)調(diào)線能量對(duì)接頭性能的影響，基本上不受限制。 B、不顧慮回火區(qū)的軟化，可以采用較大的線能量+適當(dāng)高溫預(yù)熱，從而防止冷裂。般預(yù)熱溫度及層間溫度可控制在200-350之間。 C、焊接材料：為保證焊縫與母材在相同的熱處理?xiàng)l件下獲得相同的性能，應(yīng)保證熔敷金屬的成分與母材基本相同。同時(shí)

10、，為了防止產(chǎn)生熱裂紋，要求采用低碳焊絲，焊絲中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在0.15%以內(nèi)，最高不超過(guò)0.25%，并且控制硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于0.03%0.035%。 。 D、為了防止延遲裂紋，焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行熱處理。若及時(shí)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理有因難，可進(jìn)行中間退火或在高于預(yù)熱的溫度下保溫一段時(shí)間（如低溫回火或650680高溫回火 ）。作用：排除擴(kuò)散氫并軟化熱影響區(qū)組織；消除應(yīng)力的作用。 E、對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊縫較多的產(chǎn)品，為防止由于焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而在中間發(fā)生裂紋，可在焊完一定數(shù)量的焊縫后，進(jìn)行一次中間退火。 F、在焊后回火時(shí)，注意回火脆性。第23頁(yè)，共24頁(yè)。3、鋼在調(diào)質(zhì)態(tài)下焊接 原則：保證不產(chǎn)生裂紋的前提下盡量保證接頭的性能。工藝要點(diǎn)： A、預(yù)熱、焊后及時(shí)回火處理：預(yù)熱溫度、層間溫度及焊后回火溫度均應(yīng)低于焊前回火溫