常用钢材的焊接性能及其应用辽宁科技大学材加材控

1、常用钢材的焊接性能及其应用小组成员及任务分配查阅资料孙凯明、江山整理、制作孙海娇演讲、策划 刘斌壹壹贰贰叁叁肆肆 目录目录简介及概念钢结构建筑举例常见钢材焊接性能及应用举例碳钢焊接性与含碳量的关系及常用钢材的可焊性图表一、简介及概念 钢结构的构件是由型钢,钢板等通过连接构成的,各构件再通过安装连接架构成整个结构，因此，连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。 焊接连接是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；

2、焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。焊接性：指材料在施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定要求的能力。金属焊接性分为工艺焊接性和使用焊接性。工艺焊接性：在一定焊接工艺条件下能否获得致密、无缺陷焊接接头的能力。使用焊接性：指焊接接头或整体结构满足技术条件中所规定的使用性能的程度，与产品工作条件有密切关系。调质钢：钢板经900加热后水淬，再经600回火处理即成的钢。碳钢：碳钢也叫碳素钢，指含碳量Wc小于2.11%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。碳钢焊接性取决于含碳量，含碳量增加

3、，钢的硬度和强度提高，焊接性变差。低合金钢：合金元素总量小于5%的合金钢叫做低合金钢。二、钢结构建筑举例上海浦东高421米的金茂大厦 鸟巢1957年建成通车的武汉长江大桥采用碳素钢。1968年建成通车的南京长江大桥，是我国自行设计制造的公路、铁路两用桥，主体钢梁采用鞍钢生产的16Mn。1993年通车九江长江大桥采用鞍钢生产15MnVTi钢。三、常见钢材焊接性能及应用举例低碳钢： 由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采

4、取特殊的工艺措施，焊接性优良 。但在少数情况下，焊接时也会出现困难：1、采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高，杂质含量多，从而冷脆性大，时效敏感性增加，焊接接头质量降低，焊接性变差。2、采用质量不符合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量过高，会导致产生裂纹。3、某些焊接方法会降低低碳钢焊接接头的质量。如电渣焊，由于线能量大，会使焊接热影响区的粗晶区晶粒长得十分粗大，引起冲击韧度的严重下降，焊后必需进行细化晶粒的正火处理，以提高冲击韧度。 总之，低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接。中碳钢： 中碳钢的碳的质量分数为0.25%0.60%。当碳的质量分数接近0.

5、25%而含锰量不高时，焊接性良好。随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差。如果碳的质量分数为0.45%左右而仍按焊接低碳钢常用的工艺施焊时，在热影响区可能会产生硬脆的马氏体组织，易于开裂，即形成冷裂纹。 焊接时，相当数量的母材被熔化进入焊缝，使焊缝的含碳量增高，促使在焊缝中产生热裂纹，特别是当硫的杂质控制不严时，更易出现。这种裂纹在弧坑处更为敏感，分布在焊缝中的热裂纹于是与焊缝的鱼鳞状波纹线相垂直 高碳钢： 当高碳钢的碳的质量分数大于0.60%时，焊后的硬化、裂纹敏感倾向更大，因此焊接性极差，不能用于制造焊接结构。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接工作主要是焊补修复低碳调制钢： 屈服点为

6、490980MPa，在调质（淬火+高温回火）状态下供货使用，属于热处理强化钢。其特点是含碳量较低、合金元素总量低于5%，既有高的强度，又有良好的塑性和韧性，可以直接在调质状态下进行焊接，焊后也不需进行调质处理。 这类钢在焊接结构中也得到越来越广泛的应用，主要用于受力复杂的重要零部件，如大型机械工程、压力容器及舰船等。中碳调制钢： 屈服点一般在8801176MPa或以上，钢中含碳量比低碳调质钢高，也属于热处理强化钢。其淬硬性比低碳调质钢高很多，具有很高的强度和硬度，但韧性较低，给焊接带来很大的困难，因此一般是在退火状态下焊接，焊后再进行整体热处理来达到所要求的强度和硬度。 这类钢主要用于强度要求

7、很高的产品或部件，如飞机起落架、火箭发动机壳体等。低合金调制钢： 低合金调质高强钢含碳量较低,一般都在0. 18 %以下,这类钢强度高、韧性好，为节约钢材和减轻焊接结构自重创造了条件，而其高强度及良好的综合机械性能是通过在低碳基础上加入多种提高淬透性的合金元素和调质热处理获得强度高、韧性好的低碳马氏体和部分贝氏体组织而得到的。低合金调质钢的广泛应用，在工业生产和国防建设的各个领域取得了十分明显的经济和社会效益。对于车辆、船舶、工程机械等运行结构，由于减轻自重，可以节约能源、提高运载能力和工作效率。 这类钢在焊接过程中主要会出现三个问题: (1) 热影响区的软化; (2) 热影响区的脆化; (3

8、) 焊接冷裂纹。低合高强钢： 强度级别较低的低合金高强钢，如300400MPa级，由于钢中合金元素含量较少，其焊接性良好，接近于低碳钢。随着钢中合金元素的增加，强度级别提高，钢的焊接性也逐渐变差。出现的主要问题是：冷裂纹、热裂纹、粗晶区脆化。名 称碳的质量分数（%）典型硬度典型用途焊接性低碳钢0.1560HRB特殊板材和型材薄板、带材、焊丝优0.150.2590HRB结构用型材、板材、棒材良中碳钢0.250.6025HRC机器部件和工具 中（需预热、后热，推荐使用低氢焊接方法）高碳钢0.6040HRC弹簧，模具，钢轨 劣（需预热、后热，必需使用低氢焊接方法）碳钢焊接性与含碳量的关系四、碳钢焊接

9、性与含碳量的关系及常用钢材的可焊性图表常用钢材的可焊性刚号可焊性特点等级概略指标(%)合金元素总含量含碳量Q195,Q215,Q235; 08,10,15,25,ZG25;Q345,16MnCu,Q390;15MnTi,Q295,09Mn2Si,20Mn;15Cr,20Cr,15CrMn;0Cr13,1Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti,2Cr18Ni9,0Cr17Ti,0Cr18Ni10,0Cr18Ni9Ti,0Cr17Ni13Mo2Ti,1Cr18Ni10Ti,1Cr17Ni13Mo2Ti,Cr17Ni13Mo3Ti,1Cr17Ni13Mo3Ti(良好)1以下0.25以下在任何普通生产条

10、件下都能焊接，没有工艺限制，对于焊接前后的热处理及焊接热规范没有特殊要求。焊接后的变形容易矫正。厚度大于20mm，结构刚度很大时要预热低合金钢预热及焊后热处理。1Crl8Ni9，lCrl8Ni9Ti须预热焊后高温退火。要做到焊缝成形好，表面粗糙值小，才能很好的保证耐腐蚀性能130.20以下3以上0.18以下Q255,Q275; 30,35,ZG230-450;30Mn,18MnSi,20CrV,20CrMo,30Cr,20CrMnSi,20CrMoA,12CrMoA,22CrMo,Cr11MoV,1Cr13, 12CrMo,14MnMoVB,Cr25Ti,15CrMo,12CrMoV(一般)1

11、以下0.250.35形成冷裂倾向小，采用合理的焊接热规范可以得到满意的焊接性能。在焊接复杂结构和厚板时，必须预热130.200.303以上0.180.25Q275; 35,40,45;40Mn,35Mn2,40Mn2,20Cr,40Cr,35SiMn,30CrMoSi,30Mn2,35CrMoA,25Cr2MoVA,30CrMoSiA,2Cr13,Cr6SiMo,Cr18Si2(较差)1以下0.350.45在通常情况下，焊接时有形成裂纹的倾向，焊前应预热，焊后应热处理，只有有限的焊接热规范可能获得较好的焊接性能130.300.403以上0.280.38Q275; 50,55,60,65,85;50Mn,60Mn,65Mn,45Mn2,50Mn2,50Cr,30CrMo