调质钢焊接讲解课件

1、32 低碳调质钢焊接上一级低碳调质钢 碳含量：在0.09-0.23%，大部分0.16-0.18% 强化机理：相变强化（调质处理 屈服强度：为490MPa 980MPa 合金系 ：低C、Mn-Ni-Cr-Mo系 主合金化元素： Mn、Ni、Cr（1.6%）、Mo 辅合金化元素：V、Nb、Ti、B、Cu 热处理状态：淬火回火，低碳马氏体或下贝氏体， 综合机械性能好 典型钢种：14MnMoVN、HT60HT80、HY80HY130 第1页，共24页。上一级过热区脆化 HAZ软化 裂纹一、焊接性分析含碳量很低，而且对硫、磷等杂质控制严格，因而有良好的焊接性 第2页，共24页。1.裂纹（1）热裂纹A、结

2、晶裂纹：C低、Mn高，S、P控制严， Mn/S高，敏感性小B、HAZ液化裂纹：在高Ni、低Mn的低合金高强钢中出现，其产生与Mn/S有关，C高，要求Mn/S高；线能量越大，过热区晶粒粗大，晶界熔化严重，晶界面积减少，容易形成液态薄膜，液化裂纹敏感性增大熔池凹度越大，敏感性大预防液化裂纹措施：（1）Ni高时，控制C、S含量，提高Mn/S比；（2）小q；（3）控制熔池形状，减小凹度。第3页，共24页。第4页，共24页。第5页，共24页。2.过热区脆化原因:冷速较低时， F首先析出后剩余的奥氏体富碳，这部分高碳A在继续冷却时将转变为高碳的M或B。这种由F、高碳M和高碳B组成的混合组织使过热区严重脆化

3、。预防：提高冷却速度 ，避免或尽可能减少先共析F的析出 但过分提高冷速也会使塑性降低或产生冷裂纹 但也不是冷速越高越好，过分提高冷速可能使塑性下降并导致冷裂纹产生，对强度级别高的钢都存在一个韧性最佳的冷却时间t8/5，此时对应的组织为M+B下（10-30%）； 低合金调质钢当含Ni较高时，形成的高Ni马氏体（甚至上B）都有很高的韧性，因此，增加钢中的含Ni量能改善近缝区的韧性第6页，共24页。第7页，共24页。母材的强度越高，软化越显著调质处理的回火温度越低，软化区越宽焊接热源越不集中，软化区越宽焊接E越大、预热温度过高，软化加重 3.HAZ软化软化： 热影响区的强度低于母材焊前强度的现象。软

4、化部位：加热温度为t回Ac1之间的区域 低碳调质钢中由于含有较多固C、N的元素，一般不出现热应变脆化。第8页，共24页。第9页，共24页。1、主要依据 A、M转变速度不能太快，以便M能进行“自回火”； B、t8/5之间的冷却速度大于产生脆性组织的临界速度。2、接头与坡口形式设计 为降低焊接应力，可采用双V形或双U形坡口。 对强度较高的低碳调质钢无论用何种形式的接头或坡口，都必须要求焊缝与母材交界处平滑过渡。 切割：切割边缘的硬化层，要通过加热或机械加工消除 。板厚36 mm时，要求进行消除应力退火。退火温度应低于焊前回火温度，若超过回火温度强度将明显下降。综合考虑保证性能及防止消除应力裂纹，退

5、火温度应选在550一580之间，保温时间为/25（mm）h，加热速度在300以上时不超过120h，保温后随炉冷至300后再出炉空冷。为了防止消除应力裂纹，可采用以下措施：A、降低消除应力退火温度。B、控制母材中V、B的含量。C、适当预热（100）。D、焊后及时进行200 x（0.5-1）h后热。第17页，共24页。上一级中碳调质钢的焊接一、中碳调质钢 强化机理：相变强化（调质处理 屈服强度：为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 辅合金化元素：V 热处理状态：淬火回火组织：S回、M回 ，M为

6、片状典型钢种：30CrMnSi、40Cr、35CrMoA、35CrMoVA第18页，共24页。分类：A、Cr钢 ：以Cr为主加元素 （1%，提高回火稳定性 ），有回火脆性 ； 典型：40Cr ，用于制造在交变载荷下工作的重要零件，如大型齿轮、轴等 。B、Cr-Mo钢 ：Cr钢中加入Mo（0.15-0.25，消除其回火脆性，提高淬透性，并提高钢的中温强度 ）； 典型： 35C rMoA。33CrMoVA，用于制造动力设备上承受高负荷的大截面零部件。C、 Cr-Mn-Si钢 ：价格低廉，在退火状态下具有P+F，调质状态下为回火M或回火S ，有回火脆性 典型： 30CrMnSiNi2A制造飞机上的一

7、些构件D、Cr-Ni-Mo钢 ：加入Ni和Mo，使钢具有强度高、韧性好、淬透性大 典型： 40CrNiMoA、34 CrNiMoA ，用于制造高负荷、大截面的轴类以及承受冲击载荷的构件，如汽轮机、喷气涡轮机轴以及喷气式客机的起落架和火箭发动机外壳等 第19页，共24页。二、焊接性分析1、热裂倾向 （结晶裂纹） CS、P偏析热裂倾向 C多，合金多TB（液固相区间）热裂 容易在弧坑和焊缝中凹下的部位开裂。 预防： A、选用焊接材料时，应尽量选用含碳量比母材低，硫磷等杂质少的填充金属 ； B、选用焊接参数时要注意降低熔合比 ； C、操作时应注意境满弧坑及保证良好的焊缝成形。 第20页，共24页。2、

8、冷裂敏感性 在焊接中常见的低合金钢中，中碳调质钢具有最大的冷裂纹敏感性 ，原因： A、C 、Ceq大，易得到淬硬组织 B、 C ，使Ms点下降，M没有“自回火”效应 C、获得的马氏体C，硬度与脆性高 预防：焊接时，T0+Tp（焊后及时进行回火处理） 3、过热区脆化 原因：在冷速较大时很容易形成硬脆的高碳M ； 预防：尽量降低800-500温度范围内的冷却速度 ，采取预热、缓冷和适当加大线能量相配合的措施，既可减少A在相变温度以上停留的时间，又可降低在共析转变温度范围内的冷却速度，获得韧性较高的组织。 第21页，共24页。4、HAZ软化与低碳调质钢一样。软化最明显区域： Ac1- Ac3。 中碳

9、调质钢在调质状态下焊接时，防止冷裂纹、脆化和软化的措施是互有矛盾的，只能在防止冷裂的前提下尽量降低软化的程度， 三、焊接工艺 1、指导思想 防止裂纹、过热区脆化和HAZ软化 第22页，共24页。2、在退火态下焊接，焊后整体结构进行淬火+回火处理 原则：防止裂纹 ，接头性能则由焊接材料与焊后热处理来保证 A、焊接方法：由于不强调线能量对接头性能的影响，基本上不受限制。 B、不顾虑回火区的软化，可以采用较大的线能量+适当高温预热，从而防止冷裂。般预热温度及层间温度可控制在200-350之间。 C、焊接材料：为保证焊缝与母材在相同的热处理条件下获得相同的性能，应保证熔敷金属的成分与母材基本相同。同时

10、，为了防止产生热裂纹，要求采用低碳焊丝，焊丝中的碳的质量分数应控制在0.15%以内，最高不超过0.25%，并且控制硫、磷的质量分数应小于0.03%0.035%。 。 D、为了防止延迟裂纹，焊后应及时进行热处理。若及时进行调质处理有因难，可进行中间退火或在高于预热的温度下保温一段时间（如低温回火或650680高温回火 ）。作用：排除扩散氢并软化热影响区组织；消除应力的作用。 E、对结构复杂、焊缝较多的产品，为防止由于焊接时间过长而在中间发生裂纹，可在焊完一定数量的焊缝后，进行一次中间退火。 F、在焊后回火时，注意回火脆性。第23页，共24页。3、钢在调质态下焊接 原则：保证不产生裂纹的前提下尽量保证接头的性能。工艺要点： A、预热、焊后及时回火处理：预热温度、层间温度及焊后回火温度均应低于焊前回火温