碳素钢的焊接.ppt

1、b、1、钢的可焊性、b、2、碳钢的焊接、碳钢的分类：按碳含量：低碳钢(wc0.25% )、中碳钢(wc=0.250.6% )、高碳钢(wc0.6)用途：按结构钢、工具钢低碳钢的焊接特征：良好的焊接性(碳含量低、合金元素体含量少) 焊接前无需预热的常用焊接方法：瓦斯气体焊接、电焊条弧焊接、埋弧自动焊接、电渣焊及CO2瓦斯气体保护焊接、b、3、中碳钢焊接、中碳钢焊接特点：焊接性低的碳钢焊接特点：主要焊接缺陷有热裂纹、冷裂纹、气孔、接头脆性等焊接技术：焊条电弧焊方法焊接前的预热焊接后热处理。b、4、合金结构钢的焊接、结构钢：制造工程结构和机械零件的钢统称为结构钢分类：高强钢(s295MPa，b 39

2、0MPa )、专业钢高强钢：根据商品发货状态热轧、正火钢、低碳调质钢和中碳调质钢(1)热轧和正火钢： 294490MPa低合金高强钢(2)低碳调质钢： s为441980MPa，是一种热处理强化钢，具有高强度和良好的塑性、韧性。 (3)中碳调质钢： s为8801176MPa，是热处理强化钢，强度高韧性低，一般在退火状态下焊接，焊接后热处理可达到所需强度和硬度。 b、5、专用钢：珍珠岩耐热钢：具有较高的高温强度和高温抗氧化性。 主要用于工作温度为500600的高温设备。 低温钢：具有良好的低温韧性，低温装置(-40-196 )的低合金耐腐蚀钢：具有耐腐蚀性，不腐蚀介质中的设备。b、6、热轧和正火钢

3、的焊接、热轧成分和性能： s294343MPa的热轧钢基本为CMn和MnSi系的钢种，有时用v、Nb代替Mn使晶粒和沉淀强化的作用微细化，具有良好的综合机械性能和过程性能。 正火钢的成分和性能：除了固溶强化外，通过沉淀强化和晶粒细化进一步提高强度，保证韧性的低合金高强度钢。 在s343490MPa、CMn和MnSi系的基础上，加热碳化物和氮化物生成元素体，使合金元素体在微细的化合物质点从固态溶液中沉淀析出，因此可以使晶粒微细化，提高强度，改善塑性韧性。 微合金化控制轧制：通过控制微合金化(加入微量Nb、v、Ti )和轧制达到晶粒与沉淀强化相结合的效果，熔化期降低c、降低s、提高清洁级，钢材具有

4、均匀的微细晶粒f沉积基质，轧制状态具有正火钢的质量，高强度、高韧性和良好的焊接性。 b、7、热轧和正火钢的焊接，随着钢材强度水平的提高，钢中的合金元素体增加，焊接性也发生变化，一是裂纹问题，二是脆化问题。 冷裂：热轧冷裂倾向小，正火钢冷裂倾向随强度增高而增大。 热裂纹：热轧钢和正火钢Mn含量高，具有良好的耐热裂纹性。 再热裂纹：由于热轧不含强碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感的正火钢对再热裂纹的易感性与合金系有很大关系，18MnMoNb有轻微的再热裂纹易感性，可通过提高预热温度和后热等措施防止。 层状断裂：板厚16mm不易产生层状断裂，z方向约束力大则容易产生层状断裂。 粗结晶区脆化：粗结晶区加

5、热温度高，奥氏体晶粒显着生长，在蒸发制冷过程中不易析出的溶质点使材料变脆，蒸发制冷后组织粗大。 小线能量高碳马氏体的比例降低，韧性降低，大线能量奥氏体晶粒生长大，韧性降低，根据钢种的合金化方式线能量的选择也不同。 对b、8、热轧和正火钢焊接、焊接方法的选择没有特殊要求，电弧焊、埋弧焊接、瓦斯气体保护焊接和电渣焊等方法均可行。 焊接材料的选择原则：焊接无缺陷焊接的主要缺陷是裂纹，这种钢的热裂纹和冷裂纹倾向小。满足使用性能要求，保证焊接金属的强度、塑性和韧性，根据母材选择强度水平的焊接材料，考虑熔接比和蒸发制冷速度，焊接后的热处理(一般为消除应力的退火)选择强度更高的焊接材料。 焊接工艺残奥表焊接

6、线能量的确定取决于过热区的脆化和冷裂纹两个因素。 焊接含碳量低的热轧钢对线能量没有严格的限制，在焊接含碳量高的热轧钢时，必须选择防止线能量的蒸发制冷裂纹和脆化，在焊接正火钢时，为了防止沉淀相熔化而脆化，可以选择较小的线能量预热：防止冷裂纹，改善性能焊后的热处理：一般回火温度选择不超过母材原来的回火温度避开脆性温度区间，b、9、低碳调质钢的焊接、成分和性能： C0.18，具有良好的综合性能和焊接性，s为441490MPa的低合金高强度钢为调质和正火的焊接性：焊接中的热裂纹：碳含量低，Mn含量低，s、p控制严格，热裂纹倾向小。 液化裂纹：在高Ni、低Mn、低合金、高强度钢中发生，Mn/S比越高，液

7、化裂纹的易感性越低。 冷裂纹：与m相变时的蒸发制冷速度有关，如果技术上提供“自回火”，保证m相变时的蒸发制冷速度慢，能避免冷裂纹，蒸发制冷速度快时，冷裂纹的倾向增大。 再热裂纹： v、Mo等元素体引起再热裂纹，Mo-V钢，特别是Cr-Mo-V钢再热裂纹敏感。 层状撕裂：易感性低。 热影响区的性能变化： a.HAZ脆化：合金化程度增加，在b组织中的镍锌铁氧体之间容易形成M-A元素体，引起脆化，通过增加Ni含量，可改善近缝部韧性。 b.HAZ软化：调质钢焊接的普遍问题是焊接后不进行调质处理的低碳钢特别重要。b、1.0、b、1.1、低碳调质钢的焊接技术特点，该钢含碳量低，淬火组织为低碳MB，在焊接时

8、应注意： m相变时蒸发制冷速度不太快，避免发生冷裂纹，在800500间蒸发制冷速度要求产生脆性混合组织的临界速度。 1、焊接工艺方法和焊接材料的选择调质状态的钢材，加热温度超过回火温度时性能发生变化，焊接后可以再调质，或者限制焊接中母材中的热量。 s为980MPa以上的调质钢采用TIG或电子束焊，s小于980MPa时，可采用埋弧焊接、TIG及其他方法。 选择焊接材料时，焊接金属要求具有接近母材的性能。 焊接工艺残奥表的选择蒸发制冷速度慢，可防止冷裂纹，蒸发制冷速度快，可防止脆化。 应该兼顾决定蒸发制冷速度的焊接线能量的决定。 裂纹保不定时，线能量尽量增大预热温度的决定。 预热的目的是为了防止冷

9、裂纹，一般采用低预热温度200，温度过高时不仅不需要防止冷裂纹，而且t8/5蒸发制冷速度低于临界冷却速度，出现脆性混合物。 焊接后热处理：消除应力的热处理温度比回火温度低30。 b、1.2、中碳调质钢的焊接，成分与性能： 0.250.45，有高强度高硬度的特点，该钢淬火性强，焊接性差，焊接后需调质处理，保证接头性能。 焊接性分析：热裂纹：碳含量和合金元素体含量高，液-固相区大，偏析严重，有较大的热裂纹倾向，选择焊接材料时应选择碳含量低、s、p含量低的材料，在技术上保证了弧坑填充和良好的焊接成形。 冷裂纹：淬火倾向明显，冷裂纹倾向严重，m的硬度脆度随碳含量增加而增加，冷裂纹易感性也增大，为了防止

10、冷裂纹，在下姨妈焊接前进行预热焊接后回火处理。 HAZ性能：脆性： HAZ易产生硬脆的高碳m，蒸发制冷速度越大，脆化越严重，大线能量增加a过热和稳定性，促进粗大m的形成，脆化越严重，可采用小线能量。软化：这种钢一般在退火状态下焊接，焊接后调质，焊接后不调质处理，就会出现HAZ软化的现象，强度水平越高软化越激烈，线能量越小，加热蒸发制冷速度快，软化程度小，软化区宽度窄，焊接热源越集中，软化的减少越强。b、1.3、中碳调质钢焊接技术特点，一般来说，中碳调质钢是退火状态焊接，焊接后进行调质处理。 选择材料时，焊接金属的主要合金组成应尽可能与母材一致，焊接金属的调质处理范围应与母材一致。 有时在焊接前

11、采用非常高的预热温度(200350 )和层间温度，采用中间热处理(焊接后在or以上的预热温度下保持一定的外加)来防止延迟裂纹。 在调质状态下焊接时，裂纹的问题高碳m引起的硬化和脆化高温回火区的软化引起的强度降低。 高碳m带来的硬化和脆化可通过回火处理来解决，焊接工艺残奥表主要始于防止冷裂纹和避免软化。 为了消除淬火组织，防止延迟裂纹，选择适当的预热温度和焊接后回火处理。 选择减少HAZ软化、集中热量、能量密度大的方法，线能量越小越好。b、1.4、珍珠岩耐热钢焊接、以Cr-Mo为基础的低、中合金珍珠岩耐热钢耐氧化性和热强度高，工作温度达到600，广泛应用于蒸汽动力发电设备制造中，Cr含量一般为0

12、.59，Mo含量一般为0.51。 随着Cr、Mo含量的增加，钢的耐氧化性、高温强度、耐硫化物腐蚀性能增加。 通过在Cr-Mo钢中加入少量的v、w、Nb、Ti等，能够进一步提高热强度。 珍珠岩耐热钢焊接的主要问题：热影响区硬化、冷裂纹、软化以及焊接后热处理或长期使用中的再热裂纹问题。 b、1.5、珍珠岩耐热钢的焊接技术特点，一般在热处理状态下焊接，焊接后大多需要高温回火处理。 为了保证焊接性能和母材的匹配，选择焊接材料有必要的热强度，为了防止焊接成分的应力在接近母材的焊接中有大的热裂纹倾向，焊接的碳含量比母材低，一般在0.07以上，焊接材料的选择适当的话，焊接的性能就能与母材匹配。 为了防止冷裂

13、纹，消除近缝区的硬化现象，正确选择预热温度和焊后回火温度是非常重要的，结合具体条件，通过实验确定预热温度和焊后热处理温度。 由于预热特别是焊接后的热处理，珍珠岩耐热钢接头的脆弱部分，不是熔合线附件的硬化部，而是硬度显着降低的软化部(f碳化物奥氏体不锈钢分解物)这一“白带”部分，主要影响高温蠕变性能和耐久强度，在长期高温下工作时，大多在软化部被切断，珍珠岩耐热钢的合金化程度高，原始硬度为了减少软化程度，尽量缩小Ac1附近的停留时间，提高焊接时的蒸发制冷速度。 焊接工艺尽量需要焊接线能和预热温度，但线能过小则熔融部的硬化度增大，不利于韧性和防裂，确定焊接线能时必须综合考虑接头的各种性能要求。 b、1.6、低温用钢焊接，焊接性：碳含量低，s、p含量控制严格，淬火性和冷裂纹倾向小，有良好的焊接性。 焊接主要问题：防止焊接区和过热区产生粗晶过热组织，9%Ni钢留心液化裂纹。 焊接技术：焊接材料的选择保证有害杂质元素体