焊接参考资料冶金学课程设计

1、焊接冶金学课程设计任务书1、17crmn2sivn 化学成分17crmn2sivn属于中碳调质钢，屈服强度389mpa。钢中的含碳量较低，并加入合金元素，以保证钢的淬透性，消除回火脆性。表一：17crmn2sivn化学成分化学成分（%）csimnspcrvn20.180.541.570.0250.0190.850.180.016硅（si）:在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，如果钢中含 硅量超过0.50-0.60% ,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极 限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入 1.01.2%的硅，强度可提高15 20%。硅和铝、鸨、铭等结合，有 提高抗

2、腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。硅量增加，会降低钢 的焊接性能。镒（mn）:在炼钢过程中，镒是良好的脱氧剂和脱硫剂。在碳 素钢中加入0.70%以上时就算镒钢”，较一般钢量的钢不但有足够的 韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能, 镒量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。铭（cr）:在结构钢和工具钢中，铭能显著提高强度、硬度和耐 磨性，但同时降低塑性和韧性。铭又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性， 因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。铝（mu）:形成硬度很高的碳化物，在回火时弥散析出，产生 二次硬化，同时也能提高红硬性，硬度和耐磨性，提高钢的淬透性。 可以阻碍马氏体分解，

3、提高钢的挥霍稳定性。钮（v）:强碳化物形成元素，阻碍奥氏体的长大，细化晶粒， 提高钢的韧性，形成硬度很高的碳化物，产生二次硬化。显著提高钢 的红硬性和耐磨性，抑制马氏体分解，提高回火稳定性。氮（n）:氮能部分溶于铁中起到固溶强化和提高淬透性的作用， 但是不明显。钢中其他元素化合能形成氮化物，有沉淀硬化的作用 由于氮化物在晶界的析出，能提高晶界高温强度。2、力学性能表二：17crmn2sivn的力学性能机械强度（n/mm2）ctbcts783389测定条件：tm=1330c 1350c原始状态:3、shcc图分析时间（h图一：17crmn2sivn 的焊接热影响区 shcct图从图中可以看出，由

4、上至下依次是f:铁素体转变区域，p:珠光体转变区域，b:贝氏体转变区域以及 m:马氏体区域。不同的冷却 曲线经过了不同的区域就会得到不相同的室温组织，图中所标注的 cic2c3c4分别对应了只有马氏体；出现珠光体+贝氏体；出现铁素体 +珠光体+贝氏体；只出现铁素体这四种不同的临界冷却时间 （他们所 对应的横坐标就是临界时间）。通过分析这些曲线可以控制冷却速度 从而达到改变焊接组织的目的。例如，当我们不想存在奥氏体向铁素 体转变的过程，就可以通过调节冷却速度使得临界冷却时间小于c2就可以达到目的。由计算可得，当临界冷却速度大于 133摄氏度根据上图可知，焊 后室温组织是单向马氏体。临界冷却速度大

5、于 40 c/s时，能够避免 奥氏体向铁素体转变，得到珠光体加贝氏体的组织。4、母材17crmn2sivn!勺焊接性分析根据合金钢强度的分类可知，17crmn2sivn是属于热轧及正火钢。热轧及正火钢的焊接性：4.1.裂纹及影响因素(1)冷裂纹：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量比较低，一般情况下冷裂倾向不大。正火刚随着碳当量及板厚的增加， 淬硬性 及冷裂倾向增大。碳当量：通常，碳当量越高，冷裂倾向越大，计算公式为c 当量=c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15*100%计算可知17crmn2sivn的 c当量为0.64%。碳当量大于0.5%时，冷裂敏感性较大，需要采取严格的

6、工艺措施。(2)热裂纹：热裂纹敏感指数的计算公式为hcs=c(s+p+si/25+ni/100)/(3mn+cr+mo+v)*100%经过计算可知，17crmn2sivn的hcs=2.05;当hcs小于4的时 候一般不会产生热裂纹。(3)再热裂纹：17crmn2sivn含有强碳化物形成元素，所以有 轻微的再热裂纹敏感性。公式： g%=cr+3.3mo+8.1v+10c-2; 2 时，对再热裂纹敏 感；1.5zg%2时，一般； g%1.5时，对再热裂纹不敏 感。经过计算，可知，17crmn2sivn的 g%=1.438 1.5,对再热 裂纹不敏感。(4)层状撕裂：只有经过精炼，含 s量在0.00

7、5%以下的钢才具有良好的抗层状撕裂性能。17crmn2sivn含s量大于0.005%,要 采取预热和降低氢含量的措施。4.2热影响区的脆化：(1)过热区脆化：过热区是指热影响区中熔合线附近母材被加热 到1100摄氏度以上的区域。由于该区温度高，奥氏体晶粒显著长大 和一些难熔化质点而导致了性能的改变。a.热轧钢过热区的脆化问题热轧钢焊接时，淬硬脆化倾向很小。能导致热轧钢过热区脆化的原因是：焊接热输入过高，使该区 的奥氏体晶粒严重长大，冷却后形成魏氏体组织及提起塑性低的混 合组织，从而使过热区脆化。因此，焊接时，采用适当低的热输入 工艺等措施来防止脆化。b.正火刚过热区的脆化问题 对于mn-v ,

8、 mn-nb系的正火刚，除 固溶强化外，还有沉淀强化(含 ti,v,n等沉淀强化元素)，必须通 过正火才能细化晶粒以及使沉淀相得以充分析出，并弥散均匀分布 于基体内。如果在过热区停留时间较长，就会使得原来在正火状态 下弥散分布的vc或nc溶解到奥氏体中，于是削弱了它们抑制奥 氏体晶粒长大的作用。在冷却过程中，v的扩散能力很低，来不及析出而固溶在铁素体内，导致脆化。所以用小热输入焊接时避免这 类正火刚过热区脆化的有效措施。(2)热应变脆化：是指在200aci摄氏度温度范围内，受较大的塑 性变形(5%10%)之后，出现断裂韧性明显下降，脆性转变温度 明显升高的现象。在焊接情况下，焊接区的热应变脆化

9、是由焊接时的热循环和热应变引起的。消除热应变脆化的有效措施是焊后退火处理，经600摄氏度消除应力退火后，材料的韧性基本恢复到原来的水平。5、17crmn2sivn 焊材搭配根据合金钢强度的分类可知，17crmn2sivn是属于热轧及正火钢。最常见的焊接方式有焊条电弧焊，埋弧焊以及熔化极气体保护焊。这 里选用焊条电弧焊。焊接热轧及正火钢时，焊接材料选择主要的依据是焊缝金属的强度，塑性和冲击韧性等力学性能与母材一致，不必考虑焊缝金属的化学成分与母材一致。焊条的参数如下：熔敷金属化学成分(%)cmnsips0.120.500.900.900.04049040022注意事项：1 .焊接前焊条须经350-400c烘焙1h,放在100-150c保温箱内，随 用随取。2 .焊前清除焊件铁锈、油污、水分等杂质。3 .焊接时采用短弧，以窄道焊为宜。4 .焊件在焊前经200-300c预热并在焊后500c左右回火处理，以消除内应力。计算焊缝化学成分（%根据公式：w旱缝金属）=d（熔合比）*w（母材金属）+（1-d） *w （焊接材料）计算化学成分（衿，熔合比d=0.3csimnspncrv0.138v 0.7920.827-1.107 0.5%）,对热裂纹（hcs=2.054）及再