调质钢焊接.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,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,1.,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。,（,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,wCr1%,，,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.,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,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,A,c1,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。,30CrMnSi,调质钢焊接热影响区的强度分布,a,）焊条电弧焊,b,）气焊,1,、主要依据,A,、,M,转变速度不能太快，以便,M,能进行,“,自回火,”,；,B,、,t,8/5,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,36 mm,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,/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。,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,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：,35C rMoA,。,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,、,34 CrNiMoA,，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,二、焊接性分析,1,、热裂倾向,（结晶裂纹）,CS,、,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。,2,、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。,4,、,HAZ,软化,与低碳调质钢一样。软化最明显区域：,A,c1,-A,c3,。,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,2,、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。,钢牌号,焊条电弧焊,气体保护焊,埋弧焊,保护气体,焊丝,焊丝,焊剂,30CrMnSiA,E8515-G,E10015-G,CO,2,H08Mn2SiMoA,H08Mn2SiA,H20CrMoA,H18CrMoA,HJ431,HJ260,Ar,H18CrMoA,30CrMnSiNi2A,-,Ar,H18CrMoA,H18CrMoA,HJ350,HJ260,35CrMoA,E8515-G,Ar,H20CrMoA,H20CrMoA,HJ260,35CrMoVA,E8515-G,E10015-G,Ar,H20CrMoA,-,-,34CrNi3MoA,E8515-G,ArH20Cr3MoNiA,-,-,40Cr,E8515-G,E9015-G,E10015-G,-,-,-,-,常用钢种焊接材料选用,焊,接,方,法,钢号,板材,厚度,/mm,焊丝或焊条,直径,/mm,焊接参数,说明,焊接电压,/V,焊接电流,/A,焊接,速度,/mh,-1,送丝速度,/mh,-1,焊剂或,保护气,流量,/Lmin,-1,焊,条,电,弧,焊,30CrMnSiA,4,3.2,20,25,90,110,-,-,-,-,30CrMnSiNi2A,10,3.2,21,32,130,140,-,-,-,预热,350,，,焊后,680,回火,4.0,200,220,CO2,气,体,保,护,焊30CrMnSiA,2,0.8,17,19,75,85,-,120,150,CO,2,7,8,短路过渡,4,85,110,-,150,180,CO,2,10,14,钨,极,氩,弧,焊,45CrNiMoV,4,1.6,9,12,100,200,60,75,30,5205,Ar 10,20,预热,260,，,焊后,650,回火,23,12,14,250,300,4.5,30,57,Ar 14,；,He 5,预热,300,，,焊后,670,回火,常用中碳调质钢的焊接参数,钢号,预热温度,/,说明,30CrMnSiA,200,300,薄板可不预热,40Cr,200,300,-,30CrMnSiNi2A,300,350,预热温度应一直保持到焊后热处理,常用中碳调质钢的预热温度,常用中碳调质钢的焊后热处理温度,钢号,焊后处理,/,说明,30CrMnSiA,淬火,+,回火：,480,700,使焊缝金属组织均匀化，,焊接接头获得最佳性能,30CrMnSiNi2A,淬火,+,回火：,200,300,30CrMnSiA,回火：,500,700,消除焊接应力，以便于冷加工,30CrMnSiNi2A,3,、钢在调质态下焊接,原则：保证不产生裂纹的前提下尽量保证接头的性能。,工艺要点：,A,、预热、焊后及时回火处理：预热温度、层间温度及焊后回火温度均应低于焊前回火温度,50,以上,B,、焊接方法：采用热量集中、能量密度高的焊接热源，在保证焊透的条件下尽量用小线能量，以减小热影响区的软化。选用氩弧焊或等离子弧焊、电子束焊效果较好；,C,、因焊后不再进行调质处理，焊接材料成分可与母材有较大差别。为了防止冷裂纹，可以用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊条，此时工艺注意异种钢焊接。,