七中碳钢热轧钢的焊接概要.ppt

1、(第1节)中碳钢的焊接工艺。中碳钢的碳含量在0.300.60之间，锰含量为0.51.2，硅含量为0.170.37。中碳钢被广泛用作机器零件。目前，一些船舶和建筑钢结构也使用中碳钢，在实际工程中经常需要焊接。1.焊接低碳钢、优质碳素结构钢(如GB/T699-1999中的30、35、45和55)和一般工程铸钢(如GB/T11352-1989中的ZG270-500、ZG310-570和ZG 340)的成分和性能表3-9焊接中常用的中碳钢的化学成分表3-10焊接二中常用的中碳钢的机械性能。中碳钢的焊接性分析中碳钢的范围是0.300.60。根据IIW的说法，碳当量在0.40080%之间。当(c)接近0.

2、30且(Mn)不高时，Q275、30和30Mn钢具有良好的焊接性。随着(c)的增加，焊接性逐渐变差。热影响区可能产生硬脆马氏体组织，这将增加其强度、脆化和硬化，并增加冷裂纹的敏感性。当焊接材料和焊接工艺控制不好，焊缝中扩散的氢含量较大时，焊缝也会产生裂纹。随着碳含量的增加，焊缝中硫和磷的偏析增加，焊缝中热裂纹的倾向增加，特别是当杂质硫没有得到严格控制时。这种热裂纹在弧坑处更为敏感。焊接时，熔化的基底金属中的碳进入熔池，这导致焊接金属的碳含量增加，并且还增加了孔隙率(一氧化碳)的敏感性。热影响区变软。中碳钢零件在焊接前淬火后，其热影响区会出现回火软化现象。有时，为了提高中碳钢的耐磨性或耐腐蚀性，

3、在表面堆焊一层高合金层。此时，应该防止堆焊层和基体之间的成分差异太大而在熔合区产生太多的合金马氏体结构，这可能容易在该区引起冷裂纹或剥落。对于中碳钢铸件，在焊接修复过程中，有必要防止焊接冷裂纹或修复部位的过度焊接残余应力导致裂纹。3.中碳钢焊接技术；(1)焊接方法的选择；(2)常用方法；(3)中碳钢焊接性差，主要用于制造机械零件。焊接方法应为焊接热输入易于控制的小焊接方法，如电极电弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊等。与埋弧焊相比，电渣焊预热效果好，冷却速度极慢，更适合焊接中碳钢。如果焊丝和焊剂的组合选择得当，焊接工艺参数适当，焊缝和热影响区不会出现硬化组织，焊后冷裂纹倾向也很小。缺点是只适用于厚

4、板的长直焊缝，焊后应进行正火热处理以细化晶粒，如大型油压机的大齿轮毛坯、电机座、压框、压辊、立柱和立柱的焊接，电渣焊可减少制造时间，节约熔剂消耗。不建议采用埋弧焊。如果必须使用，仅限于(碳)0.40中碳钢中薄板，如含碳量较低的35钢(碳)0.32 0.40和30钢(碳)0.270.35。选用低碳优质焊丝H08A、H08E和H08MnA，硅钙烧结焊剂SJ301和SJ302，焊接前应预热至150。焊接后，立即进行应力消除处理或脱氢处理。(2)焊接材料的选择，尽量采用低氢焊接材料，尽量选用抗裂性好的低氢焊条。熔敷金属具有良好的塑性、韧性和抗裂性，因为其氢扩散少，脱硫能力强。如果使用非低氢焊条进行焊接

5、，如钛铁矿焊条或钛钙焊条，必须采取严格的工艺措施，如控制预热温度和降低母材的熔化率，才能获得满意的结果。特殊情况下选择焊接材料。如果母材不允许预热，选择铬镍奥氏体焊缝金属和母材的强度相匹配，当焊缝金属和母材的强度有要求时，应选用等效强度等级的低氢碱性焊条；当不要求等强度时，可选用强度水平低于母材的低氢碱性焊条，如490兆帕母材的焊接可选用E4316和E4315焊条。考虑到焊前状态，即热处理前的焊接，即退火状态，必须选择焊条，使焊缝金属的成分与母材相似，使焊后热处理后的焊缝金属能达到与母材相同的性能；热处理(一般为淬火和回火处理)后的零件进行焊接时，应选择低氢碱性焊条，并采取相应的工艺措施，防止

6、裂纹，减少热影响区的软化。焊接工艺要点预热中碳钢的焊接需要预热，应控制层间温度(一般不低于预热温度)，以降低焊缝金属和热影响区的冷却速度，抑制马氏体的形成，提高焊接接头的塑性，降低残余应力。预热温度取决于碳当量、母村厚度、结构刚度、电极类型和工艺方法。如表3-6所示，焊后热处理和应力消除热处理应在焊后立即进行，至少在焊件冷却至预热温度或层间温度之前。消除应力的回火温度一般为600，650，炉内焊件的加热和冷却应平缓，以减小截面厚度方向的温度梯度。工艺措施，降低母材熔合比(U形坡口)，减少热量输入，降低冷却速度(薄电极、小电流、多层焊接等)。)，焊接件置于垂直焊接或半垂直焊接位置，电极横向摆动，

7、振幅为电极直径的58倍。冶金保护J507焊条用于焊接中碳钢。焊接沸腾钢时，可加入含有足够脱氧剂的填充金属(如铝、锰和硅)，以防止焊缝气孔。如果不可能在焊接后立即消除应力，也应重新加热以去除氢。后保温时间约为每10毫米厚lh。中碳钢的焊接并不罕见，例如，40、45或50钢的焊接经常发生。然而，这些钢通常被制成机器零件，而不是大型结构，所以它们大多数是电弧焊。第三章。中碳钢焊接示例，例如，45钢和75毫米机器轴通过焊接加长。焊接前，接头应斜切，预热至200，用E5015(J507)焊条(根据焊条规格预先烘烤)焊接。第一层焊缝的焊接电流为170180A，必须焊透；第2层和后续层的焊接电流为18019

8、0A。焊接时，层间温度保持在200，焊后立即解除应力，T65015，2.5h，然后缓慢冷却，24h后打开取出。另一个例子是中碳钢的CO2气体保护焊，工件是锻压机的反锤头，工作条件恶劣，承受250公斤的巨大冲击载荷。锤头材质为ZG270-500，B490兆帕，S275兆帕。使用过程中，锤滑板断裂，有4条长裂纹，总长约6m。如果使用焊条进行电弧焊，估计需要2t焊条。焊接和中间应力消除热处理的总时间约为一个月，劳动强度也很大。因此，选择CO2气体保护焊，焊丝为H08Mn2SiA，熔敷金属的b和s与母材相匹配。锤头滑道板已经过表面硬化和强化，因此在焊接前应进行退火处理。预热和夹层温度为200250。焊

9、接时，用J350焊条对工件表面进行预堆焊，然后用CO2气体保护焊进行焊接。当凹槽中的焊缝金属达到约1/2时，进行450、480小时和2.5小时的中间应力消除热处理。焊缝完全完成后，立即进入熔炉进行最终应力消除热处理。第二节，热轧和正火钢的焊接技术，热轧钢或正火钢-低用于正火和回火状态的钢，用于正火状态的钢，Q420，HW530，HW590；正火碳化物沉淀强化，细晶强度，韧性和焊接性。水电站压力管道和压力容器(特别是球形储罐)用钢，加入钼强度和细晶以提高中温耐热性，但塑性和韧性(正火后回火以提高)。通常，镍或铌被添加到锰钼体系中。13兆字节、18兆字节.主要用于制造高压锅炉汽包。其次，分析热轧正

10、火钢的焊接性，找出焊接过程中可能出现的问题(性能不合格或焊接缺陷)。热轧和正火钢是非热处理和强化钢，碳和合金元素的含量相对较低。这些钢的整体可焊性良好，但Me和强度的可焊性良好。主要是焊接裂纹和热影响区脆化。1焊接裂纹、晶体裂纹、低碳含量、高锰含量和大锰硫比，因此具有良好的抗热裂性；它可能在特殊情况下发生(碳和硫同时处于上限或分离严重)。预防：锰和铯含量(使用低氢焊条，超低碳焊丝，高锰高硅焊剂，熔化比)。消除应力裂纹，在焊后消除应力热处理过程中或焊后高温再加热(包括长期高温使用)过程中产生的焊接结构如含钼的正火钢厚壁压力容器，也称为再加热裂纹(简称SR裂纹)。应力消除裂纹也可能出现在其他沉淀强

11、化钢或合金(如珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢等)的焊接接头中。)。18MnMoNb钢对消除热轧和正火钢中的应力裂纹很敏感。通过提高预热温度(例如，将T0从180提高到230)或在焊接后及时进行后加热(在180下预热并在焊接后立即在180X2h下后加热)，可以有效地防止消除应力裂纹。热轧钢的冷裂纹敏感性高于低碳钢。强度等级、冷裂倾向和层状撕裂主要与钢的冶炼质量、板厚、接头形式和Z向应力有关。厚板结构用z向钢，丁字接头和角接头。注：分层撕裂主要由硫含量和Z含量来衡量，与钢的强度没有直接关系。2。热影响区脆化、过热区脆化和热应变脆化，(1)热轧钢(16Mn):1)热影响区(过热区)脆化，(1)c:e下限

12、，晶粒粗化过大(魏氏组织)脆化严重；预防：E2)c在上限：E对于晶粒粗化来说太大；冷却速度慢，含碳量高，易脆裂。预防：适当增加维生素e。Wc=0.14%的M4钢的ak值随着冷却速度的增加而增加。Wc=0.17%的M2钢由于含碳量的增加而变脆，当E太大时，会形成高碳含量的魏氏组织，当E太小时，会出现高碳含量的马氏体并变脆。线性能量调节的范围很窄。正火钢：原因：晶粒粗化(次要原因)，主要是：碳化物或氮化物在1200加热到高温时分解并溶解成。焊接时，快速冷却的碳化物形成元素来不及沉淀形成固溶体脆化。预防：使用较小的e .(2)热应变脆化，原因，热和应变是同时产生的。200400是一个由氮的固溶引起的

13、敏感温度区，主要出现在含氮低碳钢和低强度低合金钢中(如490兆帕级的CMn钢)。热应变脆化-指钢在200Ac1温度范围内进行大塑性变形(5%)后，断裂韧性明显降低，韧脆转变温度明显升高的现象。如果在钢中加入足够的氮化物形成元素，热应变脆化的趋势可以显著降低。消除热应变脆化的有效措施是进行焊后热处理，在600左右的应力消除退火后，材料的韧性可以恢复到原来的水平。焊后16Mn钢的韧脆转变温度比焊前53和16Mn钢高30生产中常用的焊接方法有：焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊、电渣焊、高效焊接法、窄间隙气电垂直焊和埋弧焊，可采用气割、气刨、等离子切割等多种切割方法进行切割。(2)焊接材料的选择、

14、等强度原则、电极含碳量和合金元素含量均低于母材。适用于Q420(15毫瓦)焊接的电极E5515具有以下化学成分：(碳)0.12，(锰)1.2%和(硅)0.5%。因此，就成分而言，碳和锰的含量低于15MnVN，根本没有沉淀增强元素v。但焊缝金属的硼含量可达549608兆帕，且具有较高的塑性和韧性。焊接后进行热处理时，焊缝金属的强度应适当(即应选择强度较高的焊接材料)，以防止热处理后焊缝金属的强度下降。考虑到熔化比和冷却速度的选择，埋弧焊必须考虑熔化比和焊剂(如果焊缝中锰和硅含量低，锰和硅应从焊丝和焊剂中转移)。考虑到结构因素的影响，厚板、高约束或冷裂纹倾向的焊接结构以及重要产品应选用低氢或高韧性

15、的焊接材料。(3)这取决于钢的强度。低强度等级，线性能量调节范围宽；强度等级越高，线能量调整范围越窄(可配合预热或后加热，既可防止冷裂纹，又可提高接头韧性)。低碳含量的Q295和Q345提高了强度，但线能量影响不大。然而，对于高碳含量的Q345钢，在线能量较小时，有必要考虑淬火组织的可能性，在线能量应较大。Q390和18mNbM，析出强化元素较多，过热区由于析出强化相的溶解而脆化，所以线能量不宜过大。也就是说，当焊接这种钢时，线能量的上限应确保由沉淀强化相的溶解引起的脆化不会发生在过热区。对于含碳和合金元素较多的钢，还必须防止因冷却速度过快而导致的淬火组织或冷裂纹，因此线能量不应太小。预热温度

16、的确定焊前预热是防止冷裂纹和提高接头性能的重要措施。预热温度受母材强度、电极类型、槽形、环境温度等因素的影响，可利用相关经验公式进行初步估算。3.焊后热处理热轧和正火钢常用的热处理系统包括应力消除退火、正火或正火回火等。常用热处理参数见表7-6。在下列情况下，热轧和正火钢需要进行焊后热处理：1)母材屈服点为490兆帕。为了防止延迟开裂，应在焊接后立即进行应力消除退火或除氢处理。2)为了防止焊接过程中由于厚度方向的温差而产生的三维应力场导致的脆性破坏，应在焊接后进行应力消除退火。3)为了细化晶粒尺寸和提高电渣焊接接头的韧性，通常要求焊后进行正火或回火。4)对于可能发生应力腐蚀开裂或需要尺寸稳定性的产品，应在