第4章低合金特殊用钢的焊接

1、 第第4 4章章 低合金特殊用钢的焊接低合金特殊用钢的焊接 低温钢低合金特殊用钢 低合金耐蚀钢 珠光体耐热钢知识目标：1.了解低温用钢的分类2.了解低温用钢的成分对钢材性能的影响3.掌握低温用钢焊接性能力目标：能制定低温用钢的焊接工艺4.1 低温钢的焊接4.1.1低温钢的成分和性能低温：-10 -196超低温：-196 -273 （1）低温钢的分类 -10-40 -50 -90 按使用温度分类 -100 -120 -130 -196 -196 -273 低合金铁素体型低温钢按合金含量和组织分类 中合金低碳马氏体型低温钢 高合金奥氏体型低温钢根据有无镍、铬元素分类根据热处理方法分类（2）低温钢的

2、化学成分和组织铝镇静Si-Mn钢及低合金铁素体低温钢铝镇静Si-Mn钢：先用Si-Mn脱氧，再用Al脱氧。主要用于-40的结构。低合金铁素体低温钢：是在铝镇静Si-Mn基础上,加入少量（5%）的合金元素形成的。组织为： P主要用于-50 以下的结构在铁素体低温钢中可以加入Ni元素，提高低温性能。中合金低碳马氏体低温钢合金元素含量为5%-10%之间常见钢种9%Ni,具有一定回火脆性。高合金奥氏体低温钢合金元素含量为10%以上，组织为A可在-196 -253下使用分类：Ni-Cr奥氏体低温钢 无Ni-Cr奥氏体低温钢4.1.2 低温钢的焊接性（1）铁素体低温钢的焊接性0.06%c 0.20%合金元

3、素总量5% 焊接性好0.27% CE 0.57%提高韧性方法：通过加入细化晶粒的合金 元素以及正火处理提高低 温韧性。焊接注意:控制线能量和层间温度，避免热影响区晶粒长大。控制焊后热处理温度，避免产生回火脆性含N的铁素体型低温钢对焊接热循环、应变比较敏感。（2）低碳马氏体低温钢的焊接性典型钢种9%Ni钢，含Ni多，具有一定淬硬性。热处理：正火+高温回火或900水淬+570 回火组织：低碳板条马氏体焊接性较好，但必须控制杂质含量焊接注意：正确选材避免磁偏吹严格控制线能量和层间温度与避免焊前预热（3）奥氏体低温钢的焊接性焊接注意：选材要与母材的线膨胀系数相近对Ni-Cr奥氏体低温钢，应注意控制线能

4、量和冷速， 无Ni-Cr奥氏体低温钢，选材和母材合金系相同。奥氏体低温钢应选用小线能量，防止脆化和晶间腐蚀。4.1.3低温钢的焊接工艺主要焊接性问题：保证焊缝及低温区的低温 韧性 焊接工艺：采用小线能量焊接，电流不宜过 大，应快速多道焊，并通过多层 焊的重热作用细化晶粒。（1）焊条电弧焊焊条应满足焊缝金属工作温度韧性要求对承受载荷的结构，还应保证强度对接触腐蚀的结构，应是材料成分与母材一致对线膨胀系数大的材料，应选用与母材线膨胀一致对9%Ni钢，磁偏吹大，应选用满足性能要求和能使用交流电的材料。焊接工艺参数小线能量焊接，直径不大于4mm，尽量选用小电流焊接。焊接不能在表面引弧，平焊时采用快速不

5、摆动的操作方法，其他位置焊接可稍作摆动，填满弧坑（2）埋弧焊焊接材料应选用碱性焊剂，控制S、P含量，选用非熔炼型（烧结型）焊剂。焊接工艺参数焊接电流和电压不能过大，用小直径，小线能量焊接单面焊 双面焊知识目标：1.了解低合金耐蚀钢的分类2.了解低合金耐蚀钢的成分对钢材性能的影响3.掌握低合金耐蚀钢焊接性能力目标：能制定低合金耐蚀钢的焊接工艺 4.2 低合金耐蚀钢的焊接 耐大气腐蚀钢 分类 耐海水腐蚀钢 耐石油腐蚀钢4.2.1 低合金耐蚀钢的成分和性能（1）耐大气、耐海水腐蚀的低合金钢合金系统：Cu P0.2% Cu 0.5% 0.06% p0.15% C 0.12%（2）耐石油腐蚀用低合金钢主

6、要是抗硫和硫化物引起的腐蚀 Cr-Mo合金系珠光体钢分类 Al0.5% 含Al钢 Al1% 2%Al 3%4.2.2 低合金耐蚀钢的焊接性（1）耐大气、耐海水腐蚀用低合金钢的焊接对于含P的耐蚀钢，为了确保焊接性和韧性，c+p0.25%且C0.25%,避免焊缝出现裂纹和低塑性，应合理设计接头形式，采用小线能量焊接。（2）耐石油腐蚀用低合金钢的焊接主要介绍含Al钢，主要焊接问题：焊缝金属的合金化焊接接头脆化含铝钢脆化与Al含量有关，当含Al高时，会产生铁素体组织而使焊缝变脆，热影响区脆化是由于出现了“铁素体带”。铁素体带:又称脱碳层或白带，主要是Al在-Fe中固溶体。4.2.3低合金耐蚀钢的焊接（

7、1）焊条电弧焊耐大气和海水腐蚀的钢一般用焊条电弧焊，焊条具有与母材相匹配的耐腐蚀性和综合力学性能，其他工艺也低合金结构钢相同。（2）埋弧焊与低合金结构钢基本相同，只是要选用小线能量（3）CO2气体保护焊工艺基本与低合金结构钢基本相同，但要选择与之匹配的焊丝。知识目标：1.了解珠光体耐热钢的分类2.了解珠光体耐热钢的成分对钢材性能的影响3.掌握珠光体耐热钢焊接性能力目标：能制定珠光体耐热钢的焊接工艺4.3 珠光体耐热钢4.3.1 珠光体耐热钢的成分和性能0.5%Cr9% Mo0.5% 或1%Cr可以提高抗氧化能力和热强性加入Mo、V、Ti、W等元素，可提高钢的热强性，并形成致密氧化膜提高钢的抗氧

8、化能力。供货状态：退火 正火+回火使用状态：正火+回火 淬火+回火4.3.2珠光体耐热钢的焊接性主要焊接性问题：热影响区硬化、冷裂纹、 软化、再热裂纹（1）热影响区硬化Cr、Mo等合金元素都显著提高钢的淬硬性，提高奥氏体的稳定性，线能量小时容易出现淬硬组织，线能量大时，容易出现晶粒粗大产生的脆化。（2）再热裂纹主要取决于钢中的碳化物形成元素的特性和含量，一般出现在500 700的焊接热影响区的粗晶区内。防止措施：采用高温塑性高于母材的焊材将预热温度提高到250，层间温度为300。采用小线能量选用合适的热处理制度，避免在敏感温度区间长时间停留。合理设计接头（3）焊接冷裂纹产生：焊缝中扩散氢含量过

9、高、线能量小时，淬硬组织和扩散氢作用。采用低氢型焊条、适当线能量、预热和后热（4）回火脆性回火脆性：Cr、Mo钢及其焊接接头在350500温度区间长时间运行过程中发生剧烈脆变。原因：金属元素在奥氏体晶界偏析 Mn、Si等元素的促进4.3.3珠光体耐热钢的焊接工艺（1）焊前准备（2）焊接方法（3）焊接材料焊后不经热处理：合金成分基本一致焊后经热处理：合金成分或强度级别较高的焊材（4）预热和焊后热处理预热：母材含碳量大于0.45%，最高硬度值大 于350HV时，要进行预热。常用的焊后热处理：580760回火处理或消除应力处理正火处理焊后热处理注意问题：保证过热区温度的改善应降低应力应使母材和热影响区的性能保持技术参数值应避开钢材的回火脆性和再热裂纹温度区间（5）耐热钢焊接应注意问题定位焊和正式施工前都需要预热焊条电弧焊时，应减少接头拘束度焊接时保持温度不低于预热温度并缓冷气焊时，采用中性焰右焊法焊缝正面余高不宜过高 分析钢材焊接性焊接工艺低温钢低合金耐蚀钢珠光体耐热钢 小结人有了知识，就会具备各种分析能力