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30CrMnSiA焊接性研究StudyofWeldabilityof30CrMnSiA 所属院系 材料科学与工程材料加工系专业 焊接0703研究方向 30CrMnSiA的焊接组别 1组员 白向岗付旭敏赵恒指导教师 陈少平 世界上最昂贵的战斗机LOCKHEED 猛禽 F22 swf 30CrMnSiA钢简介 30CrMnSiA钢是一种典型的Cr Mn Si系中碳调制钢 钢种碳含量较高 也属于调制钢 热处理强化钢 它的淬硬性比低碳钢高的多 具有很高的硬度和强度 但韧性此相对较低 给焊接带来很大的困难 这类钢常用于强度要求很高的产品或部件 目前 飞机上的钢制零件如发动机架 机身加强隔框 接头 支座 起落架以及一些重要的螺栓等大都用它制造 据统计 起用量约占飞机上的钢制零件的80 在航天发动机上 30CrMnSiA钢也被大量应用 如压气机叶片 压气机盘 1 30CrMnSiA的成分和力学性能 30CrMnSiA的化学成分 30CrMnSiA的力学性能 2 30CrMnSiA的焊接性研究 3 130CrMnSiA焊接裂纹 1 冷裂纹 2 焊缝中的热裂纹3 2焊接热影响区的性能变化 1 热影响区的脆化 2 热影响区的软化3 3焊缝中的气孔 3 1 冷裂纹中碳调质钢的淬硬倾向十分明显 冷裂倾向较为严重 这是因为中碳调质钢的含碳量较高 加入的合金元素也较多 在500 以下的温度区间过冷奥氏体具有更大的稳定性所致如图所示由于点较低 在低温下形成的马氏体难于产生 自回火 效应 使中碳调质钢淬硬倾向比低碳调质钢大 屈服强度在833Mpa以上碳当量超过了0 6 属于高淬硬倾向钢 焊接中碳调质钢时 为了防止冷裂纹 应尽量降低焊接接头的含氢量 除了采取预热措施外 焊后须及时进行回火处理 此外 中碳调质超高强钢还具有应力腐蚀开裂敏感性 这种应力腐蚀常发生在水和高湿度空气等弱腐蚀性介质中 为了降低焊接接头的应力腐蚀开裂倾向 应采取热量集中的焊接方法和较好的焊接线能量 避免焊件表面的焊接缺陷和划伤 30GrMnSiA的等温转变曲线 a 焊条电弧焊 b 气焊 调制状态的30CrMnSiA钢焊接接头区的强度分布 焊接性研究实验 金属焊接性是金属材料对焊接加工的适应性 主要是指在一定的焊接工艺条件下 获得优质焊接接头的难易程度 钢材的焊接性主要取决于它的化学成分 随钢材强度级别的提高其焊接性变差 焊接性变差一般表现在两个方面 一是焊接过程中焊缝熔敷金属的各种冶金缺陷 二是焊接过程中材料性能的变化 4 4 1碳当量法碳当量法 Calculationofcarbonequivalents 是把钢中包括碳在内的合金元素对淬硬 冷裂和脆化的影响折合成碳的相当含量 用以进行焊接性分析的间接试验方法 碳当量越高 则材料的冷裂敏感性越大 焊接性越差Cep C Mn 6 Si 24 Ni 15 Cr 5 Mo 4 Cu 13 P 2 4 2插销试验 1 30CrMnSiA钢是对氢脆敏感和冷裂倾向大的钢种2 为防止焊接时产生裂纹 焊前必须对焊条进行烘干处理3 焊接构件裂纹补焊焊后不再热处理时 建议同时采用预热和紧急后热 4 3压板 FISCO 对接焊接裂纹试验等试验methodofFISCOcrackingtestGB4875 4 84裂纹率按下式计算 C l L 100 式中C 实验的裂纹率 l 4条实验焊缝上裂纹长度之和 L 4条焊缝长度之和 4 4应力腐蚀裂纹试验 4 1恒负载法4 2影响因素 1 组装 2 焊接材料选择 3 焊接工艺 4 焊后消除应力处理 5 表面改质 4 4疲劳试验 图中为直升飞机起落及的疲劳断裂图 裂纹是从应力很高的角接板间断开始的 该机飞机着陆2118次后发生破坏 属于低周疲劳 避免类似的事件发生 有必要对焊接接头的疲劳性能做一个研究 对此根据实际飞行中起落架的最大应力 从而得出受力循环次数 从而能及时的修理和替换 4 5却贝冲击试验 1 能量标准 2 断口标准 3 延性标准 4 6正面角焊缝拉伸试验frontfilletweldedjoint 根据GB T15747 1995十字接头试件与试样 4 7焊接接头拉伸试验Tensiletestmethodonweldedjoints GB T2651 2008 ISO4136 2001 总结 5 1调制状态下焊接5 230CrMnSi