调质钢焊接ppt课件

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%，随其含量增加，再热裂纹敏感性降低。 （4）层状撕裂 低碳调质钢对杂质控制严格，抗层状撕裂能力较好 2.2.过热区脆化过热区脆化 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。 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 n n 母材的强度越高，软化越显著母材的强度越高，软化越显著 n n 调质处理的回火温度越低，软化区越宽调质处理的回火温度越低，软化区越宽 n n 焊接热源越不集中，软化区越宽焊接热源越不集中，软化区越宽 n n 焊接焊接E E越大、预热温度过高，软化加重越大、预热温度过高，软化加重 3.HAZ3.HAZ软化软化 软化： 热影响区的强度低于母材焊前强度的现象。 软化部位：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。 30CrMnSi 30CrMnSi调质钢焊接热影响区的强度分布调质钢焊接热影响区的强度分布 a a）焊条电弧焊）焊条电弧焊 b b）气焊）气焊 1 1、主要依据、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 2、接头与坡口形式设计、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。 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为片状 典型钢种：30CrMnSi、40Cr、35CrMoA、35CrMoVA 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 二、焊接性分析 1 1、热裂倾向、热裂倾向 （结晶裂纹）（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。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。 2 2、冷裂敏感性、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 3、过热区脆化、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。 4 4、HAZHAZ软化软化 与低碳调质钢一样。软化最明显区域： Ac1- Ac3。 中碳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 1、指导思想、指导思想 防止裂纹、过热区脆化和HAZ软化 2 2、在退火态下焊接，焊后整体结构进行淬火、在退火态下焊接，焊后整体结构进行淬火+ +回火处理回火处理 原则：防止裂纹原则：防止裂纹 ，接头性能则由焊接材料与焊后热处理来保证，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，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。 钢钢牌号焊焊条电电弧焊焊 气体保护焊护焊埋弧焊焊 保护护气体焊丝焊丝焊丝焊丝焊剂焊剂 30CrMnSiAE8515-G E10015-G CO2 H08Mn2SiMoA H08Mn2SiA H20CrMoA H18CrMoA HJ431 HJ260 ArH18CrMoA 30CrMnSiNi2A-ArH18CrMoAH18CrMoA HJ350 HJ260 35CrMoA E8515-GArH20CrMoAH20CrMoAHJ260 35CrMoVAE8515-G E10015-G ArH20CrMoA- 34CrNi3MoA E8515-GArH20Cr3MoNiA- 40CrE8515-G E9015-G E10015-G - 常用钢种焊接材料选用常用钢种焊接材料选用 焊焊 接 方 法 钢钢号 板 材 厚 度 /mm 焊焊 丝丝或焊焊 条 直径 /mm 焊焊接参数 说说明 焊焊接电电 压压 /V 焊焊接电电流 /A 焊焊接 速度/mh -1 送丝丝 速度/ mh -1 焊剂焊剂或 保护护气 流量 / Lmin-1 焊焊 条 电电 弧 焊焊 30CrMnSiA43.2202590110- 30CrMnSiNi 2A 10 3.2 2132 130140 - 预热预热350， 焊焊后680回 火 4.0200220 CO2 气 体 保 护护 焊焊 30CrMnSiA 2 0.81719 7585-120150CO2 78 短路过过渡 485110-150180CO2 1014 钨钨 极 氩氩 弧 焊焊 45CrNiMoV 4 1.6 9121002006075305205Ar 1020预热预热260， 焊焊后650回 火 2312142503004.53057 Ar 14；He 5 预热预热300， 焊焊后670回 火 常用中碳调质钢的焊接参数 钢钢号预热预热 温度/说说明 30CrMnSiA200300薄板可不预热预热 40Cr200300- 30CrMnSiNi2A300350预热预热 温度应应一直保持到焊焊后热处热处 理常用中碳调质钢的预热温度 常用中碳调质钢的焊后热处理温度 钢钢号焊焊后处处理/说说明 30CrMnSiA淬火+回火：480700 使焊缝焊缝 金属组织组织 均匀化， 焊焊接接头获头获 得最佳性能 30CrMnSiNi2A淬火+回火：200300 30CrMnSiA 回火：500700消除焊焊接应应力，以便于冷加工 30CrMnSiNi2A 3 3、钢在调质态下焊接、钢在调质态下焊接 原则：保证不产生裂纹的前提下尽量保