《兵器制造异种材料焊接工艺》课件-珠光体钢与高铬钢的焊接

珠光体钢与高铬钢的分类01珠光体钢与高铬钢的焊接性分析和填充材料的选用02珠光体钢与高铬钢焊接工艺03目录/Contents珠光体钢与高铬钢焊接实例04一、珠光体钢与高铬钢的分类组织类型类别钢号高铬钢（铁素体型和马氏体型）Ⅶ高铬不锈钢：06Cr13、12Cr13、20Cr13、30Cr13Ⅷ高铬耐酸耐热钢：Cr17、Cr17Ti、Cr25、1Cr28、14Cr17Ni2Ⅸ高铬热强钢：14Cri1MoVNB、1Cr12WNiMoV、14Cr1MoV组织类型类别钢号珠光体钢Ⅰ低碳钢：Q195、Q215、Q235、Q255、08、10、15、Q245（20）Ⅱ中碳钢和低合金钢：Q275、Q295、Q345、15Mn、20Mm、25Mn、30Mn2、30、15Mn2、18MnSi、27SiMn、15Cr、20Cr、30Cr、10Mn2、20CrMnTi、20CrVⅢ潜艇用低合金钢AK25、AK17、AK28、AJ15Ⅳ高强度中碳钢和低合金钢：35、40、45、50、55、35Mn、45Mn、50Mn、40Cr、45Cr、50Cr、35Mn2、40Mn2、45Mn2、50Mn2、30CrMnTi、40CrMn、40CrMn、35CrMn、40CrV、25CrMnSi、30CrMnSi、35CrMnSiAⅤ铬钼热稳定钢：15CrMo、30CrMo、35CrMo、38CrMoAlA、12CrMo、20CrMoⅥ铬钼钒、铬钼钨热稳定钢：20Cr3MoWVA、12CrlMoV、25CrMoV一、高铬钢的分类高铬钢分马氏体型高铬钢铁素体型高铬钢二、珠光体钢与高铬钢的焊接性分析和填充材料的选用珠光体钢与马氏体钢型高铬钢组合焊接接头在焊接热循环条件下冷却时出现淬硬组织是产生冷裂纹的根源、特别是在氢来不及逸出而聚集的场合。珠光体钢与马氏体型钢热物理性能（线胀系数及热导率）的较大差异，更会使焊接接头出现较大的残余应力，焊件厚度及拘束度越大，残余应力就越明显增大，更促进了焊接接头的冷裂纹倾向。

焊接冷裂纹二、珠光体钢与高铬钢的焊接性分析和填充材料的选用珠光体钢与马氏体钢型高铬钢组合珠光体钢与马氏体型高铬钢组合的焊接接头中，在马氏体型高铬钢母材侧的近缝区，易出现粗大的铁素体和碳化物组织，焊接接头品粒粗化的基本原因是由于大多数马氏体型高铬钢的化学成分特点，使之处于舍夫勒尔组织图的马氏体铁素体双相边界上。

焊接接头脆化二、珠光体钢与高铬钢的焊接性分析和填充材料的选用珠光体钢与马氏体钢型高铬钢组合晶粒粗化使得焊缝金属的塑性降低，脆性增加。特别是在马氏体型钢中含铬量较高、焊件在550℃左右进行焊后热处理时，容易出现回火脆性，当马氏型高铬钢中ω(Cr)≥15%时，如果在350~500℃进行长时间的加热并在缓慢冷却后，也会有脆性现象出现。

焊接接头脆化二、珠光体钢与高铬钢的焊接性分析和填充材料的选用珠光体钢与铁素体型高铭钢组合的焊接性特点，主要取决于铁素体型高铬钢的焊接性要求。存在的主要问题是接头铁素体型高铬钢侧热影响区有较大的粗晶脆化倾向。含铬量越高，高温停留时间越长，接头的脆化倾向越大，冲击韧度越低。同样由于珠光体钢与铁素体型高铬钢热物理性能（线胀系数、导热性能）的差异，大大增加了裂纹发生倾向。珠光体钢与铁素体型高铬钢组合二、珠光体钢与高铬钢的焊接性分析和填充材料的选用珠光体钢与马氏体钢型高铬钢组合马氏体型高铬钢母材本身就是硬而脆的马氏体组织，焊接性很差，因此珠光体钢与马氏体型高铬钢的焊接性主要取决于马氏体型钢焊接性要求。二、珠光体钢与高铬钢的焊接性分析和填充材料的选用珠光体钢与马氏体钢型高铬钢组合从焊接材料选用的角度来讲，珠光体钢与马氏体型高铬钢组合的焊接，采用珠光体钢焊接材料（焊条或焊丝）比较合理，焊后焊缝塑性较好，脆性扩散层也较小，尽量减少扩散层及减少脱碳层中的晶粒长大现象。二、珠光体钢与高铬钢的焊接性分析和填充材料的选用珠光体钢与铁素体型高铬钢组合存在的主要问题是接头铁素体型高铬钢侧热影响区有较大的粗晶脆化倾向。含铬量越高，高温停留时间越长，接头的脆化倾向越大，冲击韧度越低，大大增加裂纹发生倾向。铁素体型高铬钢（铁素体型不锈钢）因为含铬量比（马氏体型不锈钢）马氏体型高铬钢高，铁素体型高铬钢与珠光体钢组合焊时，建议选用奥氏体型高铬钢的焊接材料。二、珠光体钢与高铬钢的焊接性分析和填充材料的选用珠光体钢与马氏体型高铬钢焊接时所用的焊条、预热温度和焊后热处理异种钢组合焊条预热温度/℃焊后热处理规范低碳钢、中碳钢、低合金钢+高铬不锈钢E5503-B1(R202)、E5515-B1（R207)和E5515-B2（R307）如焊后无法进行热处理，则采用E309-16（A302）和E309-15（A307）焊条300~400℃

如焊后无法进行热处理，且采用上述焊条时，预热温度为150~200℃650~680℃，焊件工作温度在350℃以下，焊后应立即热处理。中碳钢、中碳锰钢、低合金钢+高铬不锈钢E5503-B1(R202)、

E5515-B1（R207）焊条300~400℃620~660℃消除应力、除氢处理，焊件工作在350℃以下，焊后必须立即处理。铬钼珠光体耐热钢+高铬不锈钢E5515-B2（R307）焊条300~400℃680～700℃，焊后立即进行，焊件可在500℃以下工作。铬钼钒、铬钼钨珠光体耐热钢+高铬不锈钢内部焊缝用E5515-B2

（R307）焊条；表层焊缝用

E5515-B2、V（R317）焊条300~400℃焊后立即进行

720～750℃热处理

焊件可工作于540℃以下二、珠光体钢与高铬钢的焊接性分析和填充材料的选用珠光体钢与铁素体型高铬钢焊接时所用的焊条、预热温度和焊后热处理异种钢组合焊条预热温度/℃焊后热处理规范低碳钢、中碳钢、低合金钢+铁素体型高铬钢E309-16(A302)

E309-15(A307)不进行预热既不耐晶间腐蚀，又不承受冲击载荷，所以不能用于侵蚀性液体介质中中碳钢、中碳锰钢、低合金钢+铁素体型高铬钢250~350不耐晶间腐蚀，所以不自用于侵蚀性液体介质中，工作温度仅限于350℃以下

铬钼珠光体耐热钢+铁素体型高铬钢可不预热，也可

经受150~200预热

不耐晶间腐蚀，又不能用于侵蚀性的液体介质中

铬钼钒、饹钼钨珠光体耐热钢+铁素体型高铬钢150~200

既不耐晶间腐蚀，又不赏承受冲击载荷，所以不能用于侵蚀性的液体介质中，且工作温度仅限于500℃以下焊接方法三、珠光体钢与高铬钢的焊接工艺为防止珠光体钢与马氏体高铬钢组合熔焊接头产生的脆化和冷裂纹缺陷，应采用热输入小的焊接方法和工艺，使用焊条电弧焊时采用短弧焊、小电流，MAG焊时采用短路过渡形式。珠光体钢与马氏体型高铬钢焊接方法三、珠光体钢与高铬钢的焊接工艺珠光体钢与铁素体型高铬钢组合熔焊常用的焊接方法有焊条电弧焊、TIG焊、MIG焊，但切记焊前不需预热、焊后不回火。珠光体钢与铁素体型高铬钢三、珠光体钢与高铬钢的焊接工艺珠光体钢与马氏体型高铬钢预热温度应按淬硬倾向大的马氏体型高铬钢的要求选择。对于珠光体中淬火倾向较大或结构厚度较厚时，预热温度应稍高一些。但为了防止马氏体型高铬钢侧金属的晶粒粗化，预热温度不能太高，预热温度通常选为150~400℃。预热珠光体钢与马氏体型高铬钢易产生焊接冷裂纹以及焊接接头脆化，为防止珠光体钢与马氏体高铬钢组合熔焊接头产生的脆化和冷裂纹缺陷。需要采取如下工艺措施:三、珠光体钢与高铬钢的焊接工艺珠光体钢与马氏体型高铬钢需要采取如下工艺措施:马氏体型高铬钢一般是在调质状态下进行焊接的，为防止裂纹的产生，以及调节焊接接头的力学性能，通常要进行650~700℃的高温回火处理。焊后热处理为防止冷裂和焊接接头脆化，应采用热输入小的焊接工艺。焊条电小电流；MAG焊时采用短路过渡形式。焊接参数三、珠光体钢与高铬钢的焊接工艺珠光体钢与马氏体型高铬钢低碳钢与马氏体型高铬钢组合的不同焊接方法、焊接材料选用及热处理工艺。钢材牌号焊接方法焊接材料

预热温度/℃焊后热处理型号牌号Q235+12Cr13焊条电弧焊E309-15A307

A302

J502,J507150~300700～730℃回火Q235+20Cr13E309-16150~300700-730℃回火Q235+12Cri1MoVE316-16300-400冷至100-150℃，升温至700℃上回火E11MoVNi-15E11MoVNi-16Q235+20Cr13埋弧焊H12MoCrA焊剂：

HJ431150~300650-700℃回火Q235+30Cr13H12MoCrA150~300冷至100~150℃，升温至680℃上回火Q235+40Cr13H12CrMoVA150~350650~680℃回火Q235+12Cr11MoVCO2保护焊H06CrNi2MoA300-400650-680℃回火Q235+12Cr12WMoVH06CrNi2MoA300-400冷至100-150℃，升温至700℃上回火三、珠光体钢与高铬钢的焊接工艺焊接时采用小电流短弧焊、快速焊，当采用焊条电弧焊时，焊条不要摆动，尽量用较窄的焊道进行焊接。多层焊时，层间温度宜在低于100℃后再焊下一道。珠光体钢与铁素体型高铬钢四、珠光体钢与高铬钢的应用实例水轮机转轮A216钢（珠光体钢）与X5CrNi13-4（马氏体型不锈钢）的焊接焊丝焊接电流/A电弧电压/V保护气体（%）气体流量(L/min）打底焊填充焊200~26028~32Ar95+CO2518H06Cr23Ni13Φ1.2mmH022Cr17Ni14Mo2Φ1.2mm叶片厚达34~225mm，TIG焊与焊条电弧焊均不能满足要求，故选择MIG焊。鉴于两种钢材的化学成分与力学性能相差悬殊（马氏体型不锈钢与C-Mn钢间相焊），焊前应在C-Mn钢表面先堆焊过渡层，然后再与叶片相焊。焊接方案的选择四、珠光体钢与高铬钢的应用实例水轮机转轮A216钢（珠光体钢）与X5CrNi13-4（马氏体型不锈钢）的焊接以φ1.2mmH06Cr23Ni13（0Cr23Ni13）焊丝进行3层MIG焊，堆焊加工后堆焊层厚达5mm，并经100