調(diào)質(zhì)鋼焊接課件

上一級

過熱區(qū)脆化

HAZ軟化

裂紋一、焊接性分析含碳量很低，而且對硫、磷等雜質(zhì)控制嚴(yán)格，因而有良好的焊接性

上一級過熱區(qū)脆化一、焊接性分析含碳量很低，而且對硫、磷等11.裂紋（1）熱裂紋A、結(jié)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。1.裂紋（1）熱裂紋2調(diào)質(zhì)鋼焊接ppt課件3（2）冷裂紋含碳低，合金元素多，得到低碳M或B，在Ms附近冷速低，Ms

較高，M能進(jìn)行“自回火”，可避免產(chǎn)生冷裂紋。低碳調(diào)質(zhì)鋼對擴(kuò)散氫[H]比較敏感，當(dāng)[H]控制不嚴(yán)時(shí)，冷裂紋敏感性還是相當(dāng)高自回火：碳原子通過擴(kuò)散沿晶體缺陷偏聚而使M強(qiáng)化的現(xiàn)象（3）再熱裂紋

Mo—V鋼，特別是Cr—Mo—V鋼對再熱裂紋的敏感性最高

Mo—B鋼、Cr-Mo鋼也有一定的敏感性低碳調(diào)質(zhì)鋼中合金元素，提高再熱裂紋敏感性作用最大的是V、其次是Mo，Cr影響與含量有關(guān)，當(dāng)wCr<1%，隨其含量增加，再熱裂紋敏感性增加，當(dāng)wCr>1%，隨其含量增加，再熱裂紋敏感性降低。

（4）層狀撕裂低碳調(diào)質(zhì)鋼對雜質(zhì)控制嚴(yán)格，抗層狀撕裂能力較好

（2）冷裂紋自回火：碳原子通過擴(kuò)散沿晶體缺陷偏聚而使M強(qiáng)化的42.過熱區(qū)脆化原因:冷速較低時(shí)，F(xiàn)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熱區(qū)嚴(yán)重脆化。預(yù)防：提高冷卻速度，避免或盡可能減少先共析F的析出但過分提高冷速也會使塑性降低或產(chǎn)生冷裂紋

但也不是冷速越高越好，過分提高冷速可能使塑性下降并導(dǎo)致冷裂紋產(chǎn)生，對強(qiáng)度級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2.過熱區(qū)脆化原因:冷速較低時(shí)，F(xiàn)首先析出后剩余的奧氏體富5調(diào)質(zhì)鋼焊接ppt課件6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。母材的強(qiáng)度越高，軟化越顯著

3.HAZ軟化軟化：熱影響區(qū)的7調(diào)質(zhì)鋼焊接ppt課件830CrMnSi調(diào)質(zhì)鋼焊接熱影響區(qū)的強(qiáng)度分布a）焊條電弧焊b）氣焊30CrMnSi調(diào)質(zhì)鋼焊接熱影響區(qū)的強(qiáng)度分布91、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。對強(qiáng)度較高的低碳調(diào)質(zhì)鋼無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渡。切割：切割邊緣的硬化層，要通過加熱或機(jī)械加工消除。板厚<100mm時(shí)，切割前不需預(yù)熱；板厚≥100mm，應(yīng)進(jìn)行100～150℃預(yù)熱。強(qiáng)度等級較高的鋼，最好用機(jī)械切割或等離子弧切割。二、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝1、主要依據(jù)二、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝103、焊接方法

為使調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼焊后的軟化降到最低程度，應(yīng)采用熱源比較集中的焊接方法。（1）σs≤980MPa的鋼，可用焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極或熔化極氣體保護(hù)焊等方法焊接；（2）686MPa≤σs≤980MPa的鋼最好用熔化極氣體保護(hù)焊；（3）σs≥980Mpa的鋼（如10Ni-Cr-Mo-Co等），則必須采用鎢極氬弧焊或電子束焊等方法。采用大焊接熱輸入的焊接方法（如多絲埋弧焊或電渣焊）時(shí)，焊后必須進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。

3、焊接方法

114、焊接材料

一般采用等強(qiáng)原則，在接頭拘束度很大時(shí)，為了防止冷裂紋，可選用強(qiáng)度略低的填充金屬，焊前須嚴(yán)格烘干焊材。（具體見表3-19）

5、焊接線能量E

矛盾：

M轉(zhuǎn)變時(shí)冷卻速度v小

t8/5之間的冷卻速度v大為了防止熱影響區(qū)脆化和產(chǎn)生冷裂紋，所選線能量應(yīng)保證冷卻速度在最佳范圍內(nèi)。實(shí)際生產(chǎn)：首先通過試驗(yàn)確定所焊鋼材保證韌性的最大線能量，然后根據(jù)用此線能量焊接時(shí)的冷裂傾向確定是否需要預(yù)熱。盡量采用多層多道焊。4、焊接材料

12調(diào)質(zhì)鋼焊接ppt課件136、預(yù)熱

目的主要是防止冷裂，預(yù)熱溫度不宜過高，一般不超過200℃，預(yù)熱溫度過高，高溫冷卻速度小易產(chǎn)生脆性組織；條件允許，采用低溫預(yù)熱+后熱或不預(yù)熱只后熱

7、焊后熱處理一般不進(jìn)行焊后熱處理，原因：A、有些鋼種對消除應(yīng)力裂紋比較敏感B、退火冷速低降低韌性下列情況之一者可進(jìn)行消除應(yīng)力退火處理：A、鋼材在焊后或冷變形加工后，韌性達(dá)不到要求。B、焊后需進(jìn)行高精度加工，結(jié)構(gòu)要求保持尺寸穩(wěn)定。C、鋼材對應(yīng)力腐蝕敏感。工作介質(zhì)又有導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的可能。為保證退火后強(qiáng)度和韌性，消除應(yīng)力處理的溫度應(yīng)低于母材焊前回火溫度30℃左右

6、預(yù)熱為保證退火后強(qiáng)度和韌性，消除應(yīng)力處理的溫度應(yīng)低于母材14調(diào)質(zhì)鋼焊接ppt課件15WCF62鋼焊接生產(chǎn)：940℃水淬十630℃回火。為了保證母材性能在制造過程中不下降，不允許采用熱彎、熱卷成形，矯正的加熱溫度不得超過焊前回火溫度。焊接方法：一般用焊條電弧焊、CO2或Ar+20％CO2氣體保護(hù)電弧焊。焊接材料：焊條選用E60l5-G型，如J607RH等。焊條烘焙溫度400℃×1h，烘后應(yīng)立即放人低溫干燥保溫筒內(nèi)，隨用隨取。在保溫筒內(nèi)存放時(shí)間不應(yīng)超過4h。氣體保護(hù)焊焊絲為H08MnSiMo、或Mn—Ni—Mo系焊絲。保護(hù)氣體的純度及含水量應(yīng)嚴(yán)加控制，CO2氣體應(yīng)符合GB6052中規(guī)定的I級或II級1類氣體的要求。

成分：WCF62鋼焊接成分：16焊接線能量：在E為17—25kJ／cm時(shí)韌性最高；超過25kJ／cm，且低于17kJ／cm時(shí)，韌性下降幅度不大，超過50kJ／cm時(shí)，則韌性明顯下降。因此，最佳線能量為17—25kJ／cm，允許線能量為10一40kJ／cm。預(yù)熱溫度：與[H]有關(guān)，當(dāng)焊條經(jīng)400℃烘干，[H]＜2m1／100g時(shí)可不進(jìn)行預(yù)熱。板厚較大或母材CE（或Pcm）偏高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行50℃的預(yù)熱。熱處理：一般焊后不得進(jìn)行熱處理。當(dāng)δ>36mm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，退火溫度應(yīng)選在550一580℃之間，保溫時(shí)間為δ/25（mm）h，加熱速度在300℃以上時(shí)不超過120℃／h，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。焊接線能量：在E為17—25kJ／cm時(shí)韌性最高；超過25k17上一級中碳調(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880MPa～1176MPa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為片狀典型鋼種：30CrMnSi、40Cr、35CrMoA、35CrMoVA上一級中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接一、中碳調(diào)質(zhì)鋼18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：35CrMoA。33CrMoVA，用于制造動力設(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、34CrNiMoA，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)動機(jī)外殼等分類：19二、焊接性分析1、熱裂傾向

（結(jié)晶裂紋）[C]↑→S、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。

二、焊接性分析1、熱裂傾向（結(jié)晶裂紋）202、冷裂敏感性

在焊接中常見的低合金鋼中，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。2、冷裂敏感性214、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、過熱區(qū)脆化和HAZ軟化

4、HAZ軟化中碳調(diào)質(zhì)鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接時(shí)，防止222、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保證

A、焊接方法：由于不強(qiáng)調(diào)線能量對接頭性能的影響，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?！泐A(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)，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650～680℃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)間過長而在中間發(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。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23常用鋼種焊接材料選用常用鋼種焊接材料選用24常用中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接參數(shù)常用中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接參數(shù)25常用中碳調(diào)質(zhì)鋼的預(yù)熱溫度常用中碳調(diào)質(zhì)鋼的預(yù)熱溫度26常用中碳調(diào)質(zhì)鋼