345焊接性分析.doc

1、Q345R焊接性分析（1） 冷裂纹及影响因素 Q345R含有少量的合金元素，碳当量比较低，一般情况下（除环境温度很低或钢板厚度较大时）冷裂倾向不大。碳当量（Ceq） 脆硬倾向主要取决于刚的化学成分，其中以碳的作用最明显。可以通过碳当量公式大致估算不同钢种的冷裂敏感性。通常碳当量越高，冷裂问敏感性越大，国际焊接学会（IIW）推荐的碳当量公式为 根据以上公式计算Q345R的碳当量为： 由上可知：CE0.4%，故Q345R在焊接过程中基本无脆硬倾向，冷裂问敏感性小，焊接性优良，不需要预热和严格控制热输入。脆硬倾向焊接热影响区产生脆硬的马氏体或M+B+F混合组织时，对氢致裂纹敏感，而产生B或者B+F组织时，对氢致裂纹不敏感。脆硬倾向可以通过焊接热影响区连续冷却组织转变图（SHCCT）来进行分析，凡是脆硬倾向大的刚材，连续冷却曲线都是都是往右移。但是由于冷却条件不同，不同曲线的右移程度是不同的。 Q345R焊接连续冷却组织转变图（SHCCT）如上图：Q345R在连续冷却时，珠光体转变右移，是快冷过程中铁素体析出后剩下来的富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而是转变为含碳较高的贝氏体和马氏体，具有脆硬倾向。从上图可以看出Q345R焊条电弧焊快冷时，热影响区会出现少量铁素体、贝氏体和大量马氏体。热影响区最高硬度热影响区最高硬度是评定钢材脆硬倾向和冷裂纹敏感性的一个简便的办法。最高硬度允许值就是一个刚好不出现裂纹的临界硬度值，热影响区最高硬度与裂纹率的关系如图所示，热影响区最高硬度与裂纹率的关系Q345R的允许最高硬度值如下：Pcm（%）CE(IIW)%最大硬度 HV0.24850.415390碳当量增大时，热影响区脆硬倾向随之增大，但并非始终保持线性关系，另外焊接热输入E或者冷却时间t8/5对热影响区脆硬倾向影响很大。热影响区最高硬度与碳当量和冷却速度的关系如图所示：（2） 热裂纹及消除应力裂纹 焊缝热裂纹Q345R含碳量较低，Mn含量较高，因此WMn/W能达到要求，具有较好的抗裂性能，焊接过程中的热裂纹倾向小正常情况喜爱焊缝不会出现热裂纹。消除应力裂纹由于Q345R是热轧钢，所以不会出现消除应力裂纹。（3） 非调质钢焊缝的组织和韧性韧性是表征金属对脆性裂纹产生和扩展难易程度的性能。Q345R对韧性的影响授很多因素控制，如显微组织、夹杂和析出物等。即使是相同的组织，其数量、晶粒尺寸、形态等不同，韧性也不一样。尽管影响焊缝金属韧性的因素很复杂，但其决定作用的是显微组织。Q345R焊缝金属的组织主要包括：先共析铁素体、侧板条铁素体、针状铁素体、上贝氏体、珠光体等，马氏体较少。 焊缝韧性取决于针状铁素体和先共析铁素体组织所占的比例。焊缝中存在较高比例的针状铁素体时，韧性显著提高，韧脆性转变温度降低，如图所示：焊缝中先共析铁素体组织比例增加则韧性下降，韧脆转变温度升高，如图所示：针状铁素体晶粒细小，晶粒边界交角大且互相交叉，每个晶界都对裂纹的扩展起阻碍作用而先共析铁素体沿晶界分布，裂纹易于萌生，也易于扩展，导致韧性较差。Q345R屈强比： 故其以针状铁素体组织为主的焊缝金属。焊缝中AF增多，有利于改善韧性，但随着合金化程度的提高，焊缝组织可能出现贝氏体和马氏体，在强度提高的同时会抵消AF的有力作用，焊缝韧性反而会恶化如图所示，高强钢焊缝中AF由100%减少到20%左右，焊缝韧性急剧降低。高强钢焊缝韧性与强度的关系 Mn、Si在焊接中即使合金元素，又是脱氧元素，对焊缝金属的组织和韧性有有直接影响。Q345R焊缝韧性在很大程度上依赖于Mn、Si含量，Si是铁素体形成元素焊缝中Si的增加，将是晶界铁素体增加。Mn是扩大奥氏体区的元素，推迟转变，所以增加焊缝中的Mn含量将减少先共析铁素体的比例。但Si、Mn含量的增加，都将是焊缝金属的晶粒粗大。研究表明，当Si、Mn含量较少时，转变形成粗大的先共析铁素体组织，焊缝韧性较低，因为微裂纹的扩展较小。当Si、Mn含量过高时，形成大量平行束状排列的板条状铁素体，这些晶粒的结晶位向很相似，扩展裂纹与这些晶粒边界相遇不会有多大的阻碍，这也使焊缝的韧性较低。因此Si、Mn含量过高或者过低都会降低韧性。Mn-Si系焊缝组织与韧性的关系表如下： （4）热影响脆化 粗晶区脆化 被加热到1200以上的热影响区过热区可能产生粗晶区脆化，韧性明显降低。这是由于Q345R焊接时，采用过大的热输入，粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏组织而降低韧性，焊接热输入过小，粗晶区中马氏体组织所占的比例增大而降低韧性。 热应变脆化产生在焊接熔合区及最高加热温度低于Ac1的亚临界热影响区。对于C-Mn系Q345R，一般认为热应变脆化是由于氮、碳原子聚集在位错周围，对位错造成钉轧作用造成的。一般认为在200-400时热应变脆化更为严重。熔合区易产生热应变脆化与此区域常存在缺口性质的缺陷和不利组织有关。在钢中加入足够量的氮化物形成元素，可以降低热应变脆化倾向。退货处理也可以大幅恢复韧性，降低热应变脆化，Q345R经600*1h退火处理后，韧性大幅提升，热应变脆化倾向明显减少。（4） 层状撕裂 层状撕裂是一种特殊的裂纹，大型厚板焊接结构焊接时，如果在钢材厚度方向成熟较大的拉伸应力时，可能沿钢材轧制方向发生呈明显阶梯状的层状撕裂。 层状撕裂不受钢材种类何强