调质钢焊接课件

上一级

过热区脆化

HAZ软化

裂纹一、焊接性分析含碳量很低，而且对硫、磷等杂质控制严格，因而有良好的焊接性

上一级过热区脆化一、焊接性分析含碳量很低，而且对硫、磷等11.裂纹（1）热裂纹A、结晶裂纹：C低、Mn高，S、P控制严，Mn/S高，敏感性小B、HAZ液化裂纹：在高Ni、低Mn的低合金高强钢中出现，其产生与Mn/S有关，C高，要求Mn/S高；线能量越大，过热区晶粒粗大，晶界熔化严重，晶界面积减少，容易形成液态薄膜，液化裂纹敏感性增大熔池凹度越大，敏感性大预防液化裂纹措施：（1）Ni高时，控制C、S含量，提高Mn/S比；（2）小q；（3）控制熔池形状，减小凹度。1.裂纹（1）热裂纹2调质钢焊接ppt课件3（2）冷裂纹含碳低，合金元素多，得到低碳M或B，在Ms附近冷速低，Ms

较高，M能进行“自回火”，可避免产生冷裂纹。低碳调质钢对扩散氢[H]比较敏感，当[H]控制不严时，冷裂纹敏感性还是相当高自回火：碳原子通过扩散沿晶体缺陷偏聚而使M强化的现象（3）再热裂纹

Mo—V钢，特别是Cr—Mo—V钢对再热裂纹的敏感性最高

Mo—B钢、Cr-Mo钢也有一定的敏感性低碳调质钢中合金元素，提高再热裂纹敏感性作用最大的是V、其次是Mo，Cr影响与含量有关，当wCr<1%，随其含量增加，再热裂纹敏感性增加，当wCr>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）冷裂纹自回火：碳原子通过扩散沿晶体缺陷偏聚而使M强化的42.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2.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5调质钢焊接ppt课件6母材的强度越高，软化越显著

调质处理的回火温度越低，软化区越宽

焊接热源越不集中，软化区越宽

焊接E越大、预热温度过高，软化加重

3.HAZ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。母材的强度越高，软化越显著

3.HAZ软化软化：热影响区的7调质钢焊接ppt课件830CrMnSi调质钢焊接热影响区的强度分布a）焊条电弧焊b）气焊30CrMnSi调质钢焊接热影响区的强度分布91、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、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<100mm时，切割前不需预热；板厚≥100mm，应进行100～150℃预热。强度等级较高的钢，最好用机械切割或等离子弧切割。二、低碳调质钢焊接工艺1、主要依据二、低碳调质钢焊接工艺103、焊接方法

为使调质状态的钢焊后的软化降到最低程度，应采用热源比较集中的焊接方法。（1）σs≤980MPa的钢，可用焊条电弧焊、埋弧焊、钨极或熔化极气体保护焊等方法焊接；（2）686MPa≤σs≤980MPa的钢最好用熔化极气体保护焊；（3）σs≥980Mpa的钢（如10Ni-Cr-Mo-Co等），则必须采用钨极氩弧焊或电子束焊等方法。采用大焊接热输入的焊接方法（如多丝埋弧焊或电渣焊）时，焊后必须进行调质处理。

3、焊接方法

114、焊接材料

一般采用等强原则，在接头拘束度很大时，为了防止冷裂纹，可选用强度略低的填充金属，焊前须严格烘干焊材。（具体见表3-19）

5、焊接线能量E

矛盾：

M转变时冷却速度v小

t8/5之间的冷却速度v大为了防止热影响区脆化和产生冷裂纹，所选线能量应保证冷却速度在最佳范围内。实际生产：首先通过试验确定所焊钢材保证韧性的最大线能量，然后根据用此线能量焊接时的冷裂倾向确定是否需要预热。尽量采用多层多道焊。4、焊接材料

12调质钢焊接ppt课件136、预热

目的主要是防止冷裂，预热温度不宜过高，一般不超过200℃，预热温度过高，高温冷却速度小易产生脆性组织；条件允许，采用低温预热+后热或不预热只后热

7、焊后热处理一般不进行焊后热处理，原因：A、有些钢种对消除应力裂纹比较敏感B、退火冷速低降低韧性下列情况之一者可进行消除应力退火处理：A、钢材在焊后或冷变形加工后，韧性达不到要求。B、焊后需进行高精度加工，结构要求保持尺寸稳定。C、钢材对应力腐蚀敏感。工作介质又有导致应力腐蚀开裂的可能。为保证退火后强度和韧性，消除应力处理的温度应低于母材焊前回火温度30℃左右

6、预热为保证退火后强度和韧性，消除应力处理的温度应低于母材14调质钢焊接ppt课件15WCF62钢焊接生产：940℃水淬十630℃回火。为了保证母材性能在制造过程中不下降，不允许采用热弯、热卷成形，矫正的加热温度不得超过焊前回火温度。焊接方法：一般用焊条电弧焊、CO2或Ar+20％CO2气体保护电弧焊。焊接材料：焊条选用E60l5-G型，如J607RH等。焊条烘焙温度400℃×1h，烘后应立即放人低温干燥保温筒内，随用随取。在保温筒内存放时间不应超过4h。气体保护焊焊丝为H08MnSiMo、或Mn—Ni—Mo系焊丝。保护气体的纯度及含水量应严加控制，CO2气体应符合GB6052中规定的I级或II级1类气体的要求。

成分：WCF62钢焊接成分：16焊接线能量：在E为17—25kJ／cm时韧性最高；超过25kJ／cm，且低于17kJ／cm时，韧性下降幅度不大，超过50kJ／cm时，则韧性明显下降。因此，最佳线能量为17—25kJ／cm，允许线能量为10一40kJ／cm。预热温度：与[H]有关，当焊条经400℃烘干，[H]＜2m1／100g时可不进行预热。板厚较大或母材CE（或Pcm）偏高时，应进行50℃的预热。热处理：一般焊后不得进行热处理。当δ>36mm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δ/25（mm）h，加热速度在300℃以上时不超过120℃／h，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。焊接线能量：在E为17—25kJ／cm时韧性最高；超过25k17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880MPa～1176MPa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上一级中碳调质钢的焊接一、中碳调质钢18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：35CrMoA。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、34CrNiMoA，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分类：19二、焊接性分析1、热裂倾向

（结晶裂纹）[C]↑→S、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。

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。

二、焊接性分析1、热裂倾向（结晶裂纹）202、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、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。2、冷裂敏感性214、HAZ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、指导思想

防止裂纹、过热区脆化和HAZ软化

4、HAZ软化中碳调质钢在调质状态下焊接时，防止222、在退火态下焊接，焊后整体结构进行淬火+回火处理

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

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650～680℃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。2、在退火态下焊接，焊后整体结构进行淬火+回火处理23常用钢种焊接材料选用常用钢种焊接材料选用24常用中碳调质钢的焊接参数常用中碳调质钢的焊接参数25常用中碳调质钢的预热温度常用中碳调质钢的预热温度26常用中碳调质钢