汽车故障诊断技术课件

任务7.2低合金高强度钢焊接学习目标1、掌握低合金高强度结构钢的焊接性和焊接工艺。2、了解Q345(16Mn)焊接加工制作工艺3、掌握汽车起重机的活动支腿焊接操作要领任务7.2低合金高强度钢焊接学习目标1、掌握低合金高强度结完成汽车起重机的活动支腿焊接训练工作任务完成汽车起重机的活动支腿焊接训练工作任务

低合金高强度结构钢含碳量为0.1%-0.25%，是在碳钢的基础上加入了小于5%的合金元素，加入主要合金元素锰、硅、钒、铌和钛等；它的含合金总量<3%。

按强度分为300、350、400和450MPa等4个级别，主要有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460等。

按质量等级分为A、B、C、D、E级。其特点是强度高，塑性、韧性良好，焊接及加工性能较好，广泛应用于压力容器、车辆、船舶、桥梁和其他金属结构。低合金高强度结构钢含碳量为0.1%-0.25%，一、低合金高强度结构钢的焊接性低合金高强钢的焊接性主要取决于化学成分。强度级别较低的300～400Mpa级的低合金结构钢，钢中合金元素含量较少，其焊接性较好，接近于普通低碳钢，在一般情况下，焊接时不必采用特殊工艺措施。一、低合金高强度结构钢的焊接性低合金高强钢的焊接性主要取决于随着钢材强度级别的提高，钢中合金元素含量相应提高，钢材的淬硬倾向增大。随着钢材强度级别的提高，钢中合金元素含量相应提高，钢1、焊接时易出现的主要问题是：（一）热裂纹是低合金高强度钢焊接中比较常见的焊接缺陷，它不但可以出现在焊缝中，也可出现在熔合区及其附近的热影响区中，具体表现为焊缝金属的结晶裂纹和熔合区附近的液化裂纹，其敏感性随钢种的不同而变化。1、焊接时易出现的主要问题是：（一）热裂纹是低合金高强度钢焊1、热裂纹的防止措施

(1)冶金措施

1)低合金钢焊接接头中热裂纹的形成主要归因于冶金因素，因此从冶金技术上采取措施是防止热裂纹最有效的手段。1、热裂纹的防止措施

(1)冶金措施

2)若焊接结构的母材已选定，且C、S和P含量超过了以上限制，则应采用低碳、低硫的焊接材料来调整焊缝金属的成分。

3)在焊丝成分的设计上应注意避免采用易形成低熔点共晶的合金元素，而适当加入Mo、W和V等能细化焊缝金属晶粒的合金元素，从而提高焊缝的抗裂性能。

4)采用碱性药皮焊条或焊剂焊接的焊缝金属，与采用酸性药皮焊条或焊剂相比，具有较高的抗热裂纹的能力。2)若焊接结构的母材已选定，且C、S和P含量超过了以上限制，（2）工艺措施除了冶金措施之外，工艺措施也是防止焊接热裂纹的重要手段，主要涉及接头类型、工艺参数以及预热等。

1)设计合理的坡口形状和几何尺寸，规定适当的接头装配间隙，以降低母材在焊缝金属中所占的比例。

2)调整焊接参数，如降低焊接电流，以增大焊缝的成形系数，即增大熔宽与熔深的比例。

3)降低焊接热输入，加快焊接速度，从而提高焊缝金属的结晶速度，以降低晶间偏析的程度。

4)正确控制焊前的预热温度及多层焊的层间温度。（2）工艺措施除了冶金措施之外，工艺措施也是防止焊接热裂（二）冷裂纹低合金高强钢焊接时，常在热影响区产生冷裂纹，有时也产生在焊缝金属内。一般产生冷裂纹的三个主要因素是：裂缝金属内残留的扩散氢、热影响区或焊缝金属硬组织、焊接残余应力。焊接低合金高强度钢时，氢的主要来源是焊条药皮中的水分和破口表面的水分、油污等杂质。这些物质在电弧高温作用下分解出氢，溶解在熔池金属内，熔池冷却凝时氢来不及逸出，残留在焊缝内。（二）冷裂纹低合金高强钢焊接时，常在热影响区产生冷裂纹，有时另外，焊接低合金高强度钢的一个重要特点是热影响区有较大的淬硬倾向，随强度等级的提高、含碳元素或合金元素含量增多，其淬硬性也增大。当焊接浮大焊件或冷却速度过快时，热影响区或焊缝金属更容易产生淬硬组织。焊接时由于不均匀的加热和冷却以及构件本身的拘束作用，在焊缝内仍然会产生很大的残余应力。所以，低合金高强度钢焊接时有较大的冷裂倾向另外，焊接低合金高强度钢的一个重要特点是热影响区有较大的淬硬冷裂纹的防止措施(1)采用低强度的熔敷金属焊接低合金高强钢时，采用焊缝金属强度比母材低的焊接材料，能大大提高整个接头的抗冷裂性，母材的强度愈高，其效果愈明显。

(2)建立低氢的焊接环境氢是低合金高强度钢焊接产生冷裂纹的主要因素之一，因此建立低氢的焊接环境对于防止冷裂是至关重要的。冷裂纹的防止措施(1)采用低强度的熔敷金属焊接低合金高强(3)选择低氢的焊接方法采用CO2气体保护焊或富氩的混合气体保护焊可显著降低焊缝金属的含氢量。

(4)焊前预热焊前预热是防止低合金钢接头产生冷裂纹的最有效措施之一，在低合金钢焊接中应用最为普遍。

(5)焊后低温热处理焊后低温热处理是指焊接结束后将焊件或整条焊缝立即加热到150~250℃温度范围，并保持一定的时间。(3)选择低氢的焊接方法采用CO2气体保护焊或富氩的混合二、低合金高强度钢的焊接工艺要点合理的焊接工艺是保证产品质量的关键，焊接工艺的制定需要理论和实践的指导。一般来讲，通过对被焊母材的焊接性分析，针对焊接中容易出现的问题和产品的技术要求来制定焊接工艺。主要包括焊接方法的选择、焊接材料的确定、接头形式的设计、焊接参数的确定，以及采取相应的预热或焊后热处理措施等。二、低合金高强度钢的焊接工艺要点合理的焊接工艺是保证产品质量三、常用低合金钢推荐的预热温度范围钢号板厚/mm预热温度范围/℃

Q345(16Mn)、SM50、HT50、17Mn4、19Mn6、15Mo3、15MnV、15MnTi、SA⁃299≥30100~150

20MnMo、HT60、12CrMo、15CrMo、13CrMo44、StE47、SA⁃387⁃P12≥15150~200

14MnMoV、18MnMoNb、13MnNiMo54、HT70、StE60、SA⁃387⁃P22、10CrMo910、22NiCrMo37≥10150~20013CrMoV42、StE70、HT80、24CrMoV55、12Cr2MoWVTiB≥6150~200三、常用低合金钢推荐的预热温度范围钢号板厚/mm预热温度四、焊后热处理(1)焊后低温热处理如前所述，焊后低温热处理是在焊接结束后将焊件或整条焊缝立即加热到150~250℃温度范围内并保持一段时间的一种处理工艺，主要目的是降低接头在低温转变区的冷却速度，以降低接头的冷裂倾向。

(2)消除应力处理这种焊后热处理措施主要用于板厚较大、焊接残余应力较大、低温工作、承受动载荷或有应力腐蚀要求，以及尺寸稳定性要求的结构。四、焊后热处理(1)焊后低温热处理如前所述，焊后低温热处理(3)焊后正火处理对于正火钢的焊接接头来讲，处于过热区的部位由于承受较高的温度而破坏了具有良好综合性能的正火态组织，使其回到了正火前的热轧状态，通过焊后正火处理，可以使组织再恢复到焊前状态。

(4)焊后调质处理当低合金高强度钢的强度级别达到500MPa时，焊后调质处理可以提高接头的强度和韧性。(3)焊后正火处理对于正火钢的焊接接头来讲，处于过热区的五、几种低合金高强度钢的焊后热处理温度强度等级/MPa钢材牌号回火温度/℃正火温度/℃消除应力处理温度/℃295Q295(09Mn2、09MnV)—900～940550～600345Q345(16Mn、14MnNb)

Q295(12Mn)580～620900～940550～600390Q390(15MnV、15MnTi、16MnNb)620～640910～950600～650442Q420(15MnVN、14MnVTiRE)620～640910～950600～66049114MnMoV

18MnMoNb640～660

620～640920～950600～660五、几种低合金高强度钢的焊后热处理温度强度等级/MPa钢材牌一、焊前准备1、选用E5015型焊条，直径为3.2mm和4.0mm。2、选用焊丝wc506,直径1.2mm。3、准备包边机，切割机、直流弧焊机和二氧化碳焊机等设备。一、焊前准备1、选用E5015型焊条，直径为3.2mm和4.二、备料将Q345（16Mn）钢板按图样尺寸用切割机下料并开破口，下料时，要考虑到钢板受热后的收缩量，要留千分之一的收缩量。在接口待焊处30mm范围内进行表面清理铁锈和污物处理。二、备料将Q345（16Mn）钢板按图样尺寸用切割机下料并开三、装配和定位将下好的料按图纸要求进行装配，每隔200mm左右进行定位焊，定位焊长度为20mm。三、装配和定位四、焊接四、焊接五、产品检验1、焊件几何尺寸由于经过装配、焊接，容易引起变形，应根据图样尺寸检查外形尺寸是否符合要求。2、焊缝的外观尺寸检查焊缝的焊角尺寸，焊缝宽度和焊缝余高应满足要求；焊缝接头应圆滑过渡，收尾处不应有弧坑。3、焊缝外观缺陷所有的焊缝不应有咬边、、气孔、未焊透、焊瘤等缺陷。五、产品检验1、焊件几何尺寸六、任务考核六、任务考核任务7.2低合金高强度钢焊接学习目标1、掌握低合金高强度结构钢的焊接性和焊接工艺。2、了解Q345(16Mn)焊接加工制作工艺3、掌握汽车起重机的活动支腿焊接操作要领任务7.2低合金高强度钢焊接学习目标1、掌握低合金高强度结完成汽车起重机的活动支腿焊接训练工作任务完成汽车起重机的活动支腿焊接训练工作任务

低合金高强度结构钢含碳量为0.1%-0.25%，是在碳钢的基础上加入了小于5%的合金元素，加入主要合金元素锰、硅、钒、铌和钛等；它的含合金总量<3%。

按强度分为300、350、400和450MPa等4个级别，主要有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460等。

按质量等级分为A、B、C、D、E级。其特点是强度高，塑性、韧性良好，焊接及加工性能较好，广泛应用于压力容器、车辆、船舶、桥梁和其他金属结构。低合金高强度结构钢含碳量为0.1%-0.25%，一、低合金高强度结构钢的焊接性低合金高强钢的焊接性主要取决于化学成分。强度级别较低的300～400Mpa级的低合金结构钢，钢中合金元素含量较少，其焊接性较好，接近于普通低碳钢，在一般情况下，焊接时不必采用特殊工艺措施。一、低合金高强度结构钢的焊接性低合金高强钢的焊接性主要取决于随着钢材强度级别的提高，钢中合金元素含量相应提高，钢材的淬硬倾向增大。随着钢材强度级别的提高，钢中合金元素含量相应提高，钢1、焊接时易出现的主要问题是：（一）热裂纹是低合金高强度钢焊接中比较常见的焊接缺陷，它不但可以出现在焊缝中，也可出现在熔合区及其附近的热影响区中，具体表现为焊缝金属的结晶裂纹和熔合区附近的液化裂纹，其敏感性随钢种的不同而变化。1、焊接时易出现的主要问题是：（一）热裂纹是低合金高强度钢焊1、热裂纹的防止措施

(1)冶金措施

1)低合金钢焊接接头中热裂纹的形成主要归因于冶金因素，因此从冶金技术上采取措施是防止热裂纹最有效的手段。1、热裂纹的防止措施

(1)冶金措施

2)若焊接结构的母材已选定，且C、S和P含量超过了以上限制，则应采用低碳、低硫的焊接材料来调整焊缝金属的成分。

3)在焊丝成分的设计上应注意避免采用易形成低熔点共晶的合金元素，而适当加入Mo、W和V等能细化焊缝金属晶粒的合金元素，从而提高焊缝的抗裂性能。

4)采用碱性药皮焊条或焊剂焊接的焊缝金属，与采用酸性药皮焊条或焊剂相比，具有较高的抗热裂纹的能力。2)若焊接结构的母材已选定，且C、S和P含量超过了以上限制，（2）工艺措施除了冶金措施之外，工艺措施也是防止焊接热裂纹的重要手段，主要涉及接头类型、工艺参数以及预热等。

1)设计合理的坡口形状和几何尺寸，规定适当的接头装配间隙，以降低母材在焊缝金属中所占的比例。

2)调整焊接参数，如降低焊接电流，以增大焊缝的成形系数，即增大熔宽与熔深的比例。

3)降低焊接热输入，加快焊接速度，从而提高焊缝金属的结晶速度，以降低晶间偏析的程度。

4)正确控制焊前的预热温度及多层焊的层间温度。（2）工艺措施除了冶金措施之外，工艺措施也是防止焊接热裂（二）冷裂纹低合金高强钢焊接时，常在热影响区产生冷裂纹，有时也产生在焊缝金属内。一般产生冷裂纹的三个主要因素是：裂缝金属内残留的扩散氢、热影响区或焊缝金属硬组织、焊接残余应力。焊接低合金高强度钢时，氢的主要来源是焊条药皮中的水分和破口表面的水分、油污等杂质。这些物质在电弧高温作用下分解出氢，溶解在熔池金属内，熔池冷却凝时氢来不及逸出，残留在焊缝内。（二）冷裂纹低合金高强钢焊接时，常在热影响区产生冷裂纹，有时另外，焊接低合金高强度钢的一个重要特点是热影响区有较大的淬硬倾向，随强度等级的提高、含碳元素或合金元素含量增多，其淬硬性也增大。当焊接浮大焊件或冷却速度过快时，热影响区或焊缝金属更容易产生淬硬组织。焊接时由于不均匀的加热和冷却以及构件本身的拘束作用，在焊缝内仍然会产生很大的残余应力。所以，低合金高强度钢焊接时有较大的冷裂倾向另外，焊接低合金高强度钢的一个重要特点是热影响区有较大的淬硬冷裂纹的防止措施(1)采用低强度的熔敷金属焊接低合金高强钢时，采用焊缝金属强度比母材低的焊接材料，能大大提高整个接头的抗冷裂性，母材的强度愈高，其效果愈明显。

(2)建立低氢的焊接环境氢是低合金高强度钢焊接产生冷裂纹的主要因素之一，因此建立低氢的焊接环境对于防止冷裂是至关重要的。冷裂纹的防止措施(1)采用低强度的熔敷金属焊接低合金高强(3)选择低氢的焊接方法采用CO2气体保护焊或富氩的混合气体保护焊可显著降低焊缝金属的含氢量。

(4)焊前预热焊前预热是防止低合金钢接头产生冷裂纹的最有效措施之一，在低合金钢焊接中应用最为普遍。

(5)焊后低温热处理焊后低温热处理是指焊接结束后将焊件或整条焊缝立即加热到150~250℃温度范围，并保持一定的时间。(3)选择低氢的焊接方法采用CO2气体保护焊或富氩的混合二、低合金高强度钢的焊接工艺要点合理的焊接工艺是保证产品质量的关键，焊接工艺的制定需要理论和实践的指导。一般来讲，通过对被焊母材的焊接性分析，针对焊接中容易出现的问题和产品的技术要求来制定焊接工艺。主要包括焊接方法的选择、焊接材料的确定、接头形式的设计、焊接参数的确定，以及采取相应的预热或焊后热处理措施等。二、低合金高强度钢的焊接工艺要点合理的焊接工艺是保证产品质量三、常用低合金钢推荐的预热温度范围钢号板厚/mm预热温度范围/℃

Q345(16Mn)、SM50、HT50、17Mn4、19Mn6、15Mo3、15MnV、15MnTi、SA⁃299≥30100~150

20MnMo、HT60、12CrMo、15CrMo、13CrMo44、StE47、SA⁃387⁃P12≥15150~200

14MnMoV、18MnMoNb、13MnNiMo54、HT70、StE60、SA⁃387⁃P22、10CrMo910、22NiCrMo37≥10150~20013CrMoV42、StE70、HT80、24CrMoV55、12Cr2MoWVTiB≥6150~200三、常用低合金钢推荐的预热温度范围钢号板厚/mm预热温度四、焊后热处理(1)焊后低温热处理如前所述，焊后低温热处理是在焊接结束后将焊件或整条焊缝立即加热到150~250℃温度范围内并保持一段时间的一种处理工艺，主要目的是降低接头在低温转变区的冷却速度，以降低接头的冷裂倾向。

(2)消除应力处理这种焊后热处理措施主要用于板厚较大、焊接残余应力较大、低温工作、承受动载荷或有应力腐蚀要求，以及尺寸稳定性要求的结构。四、焊后热处理(1)焊后低温热处理如前所述，焊后低温热处理(3)焊后正火处理对于正火钢的焊接接头来讲，处于过热区的部位由于承受较高的温度而破坏了具有良好综合性能的正火态组织，使其回到了正火前的热轧状态，通过焊后正火处理，可以使组织再恢复到焊前状态。

(4)焊后调质处理当低合金高强度钢的强度级别达到500MPa时，焊后调质处理可以提高接头的强度和韧性。(3)焊后正火处理对于正火钢的焊接接头来讲，处于过热区的五、几种低合金高强度钢的焊后热处理温度强度等级/MPa钢材牌号回火温度/℃正火温度/℃