材料焊接性第3章 合金结构钢

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1、3.3低碳调质钢的焊接什么叫调质？金属学与热处理：淬火+高温回火焊接：淬火+回火为什么要调质？种类高强度结构钢σb600-800MPa高强度耐磨钢σb≥1000MPa高强高韧性钢σb≥700MPa14MnMoNbB、15MnMoVNRE、HQ70、HQ80C等如HQ100、HQ13012Ni3CrMoV、10Ni5CrMoV以及美国的HY80、HY-130、HP-9-4-203.3.1低碳调质钢的种类、成分及性能表3-15低碳调质钢的化学成分（质量分数）（%）表3-16低碳调质钢的力学性能3.3.2低碳调质钢的焊接性分析焊接性分析焊缝强韧性

2、匹配冷裂纹热裂纹及再热裂纹焊缝强度匹配系数S＝(σb)w/(σb)b表征接头力学非均质性的参数之一，(σb)w为焊缝强度，(σb)b为母材强度当(σb)w/(σb)b>1(σb)w/(σb)b＝1(σb)w/(σb)b<1超强匹配低强匹配等强匹配1．焊缝强韧性匹配强韧匹配的三个观点对于较低强度的钢等强匹配选择焊接材料；“低强匹配”焊材并不意味着接头强度一定低于母材。对承受动载荷、重载荷和低温工作的高强钢焊接接头，除强度性能外，还要求有较高的韧性；2．冷裂纹由于含碳量比较低，热影响区的粗晶区形成低碳马氏体，马氏体的起始转变点Ms点比较高；限制

3、焊缝含氢量在超低氢水平对于防止低碳调质钢焊接冷裂纹十分重要。钢材强度级别越高,冷裂倾向越大。对但热影响区淬硬组织为Ms点较高的低碳马氏体，具有一定韧性，裂纹敏感性小。图3-21低碳调质钢TRC试验的应力与时间关系(80%Ar+20%CO2MAG)a)HQ60b)HQ702．热裂纹及消除应力裂纹热影响区性能变化调质钢热影响区组织特征热影响区脆化热影响区软化调质钢热影响区组织特征热影响区脆化图3-24裂纹在低碳马氏体和ML+BL混合组织中扩展的示意图a)低碳马氏体组织b)ML+BL混合组织图3-25不同相变温度下/界面碳含量的分布1—相变温

4、度高冷速小时；2—中温相变，冷速中等时;3—相变温度低冷速大时热影响区软化图3-28调质钢焊接热影响区的硬度分布A—焊前淬火+低温回火B—焊前淬火+高温回火C—焊前退火1—淬火区2—部分淬火区3—回火区3.3.3低碳调质钢的焊接工艺特点低碳调质钢焊接时要注意两个基本问题要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一“自回火”作用，以防止冷裂纹的产生要求在800-500℃之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度1．焊接方法和焊接材料的选择低碳调质钢焊接要解决的问题防止裂纹在保证满足高强度要求的同时，提高焊缝金属及热影响区的韧性2．焊接参

5、数的选择焊接参数的选择焊接热输入的确定预热温度和焊后热处理焊接热输入的确定预热温度和焊后热处理表3-20两种低碳调质钢的最大热输入HQ70和HQ80低碳调质钢焊接一般要求低温预热，预热温度和最大焊接热输入见表3-203.4中碳调质钢的焊接3.4.1中碳调质钢的成分和性能成分和性能中碳调质钢的屈服强度达880-1176MPa以上保证钢的淬透性，消除回火脆性再通过调质处理获得综合性能较好的高强钢钢中的含碳量（wC=0.25%-0.5%）较高，并加入合金元素（如Mn、Si、Cr、Ni、B及Mo、W、V、Ti等）表3-24中碳调质钢的化学成分（质量

6、分数）（%）中碳调质钢的合金系统35CrMoA和35CrMoVA30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A40CrMnSiMoVA40Cr属于Cr-Mo系统属于Cr-Mn-Si系统是一种广泛应用的含Cr中碳调质钢3.4.2中碳调质钢的焊接性分析中碳调质钢的焊接性分析热影响区脆化热影响区软化热影响区的脆化和软化淬硬性和冷裂纹焊缝中的热裂纹焊缝中的热裂纹淬硬性和冷裂纹热影响区脆化热影响区软化3.4.3中碳调质钢的焊接工艺特点中碳调质钢的焊接工艺特点退火或正火状态下焊接调质状态下焊接焊接方法及焊接材料退火或正火状态下焊接调质状态下焊接焊接方法与

7、焊接材料焊接方法：焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊等焊接材料：采用低碳合金系，降低焊缝金属的S、P杂质含量预热和焊后热处理：预热温度一般为200-350℃中间热处理表3-28中碳调质钢焊接材料的选用表3-29常用中碳调质钢焊接的预热温度表3-30常用中碳调质钢的焊后热处理3.5珠光体耐热钢的焊接3.5.1珠光体耐热钢的成分及性能成分及性能珠光体耐热钢的室温强度并不太高，通常是在退火状态或正火+回火状态供货，在正火+回火或淬火+回火状态下使用厚度不超过30mm的Mo钢和Mn-Mo钢可以在热轧状态供货或使用，其他的耐热钢应以热处理状态供货珠光体耐

8、热钢Cr的质量分数一般为0.5%-9%，Mo的质量分数一般为0.5%或1%耐热钢的三种合金化方式实现强化基体固溶强化第二相沉淀强化晶界强化加入合金元素强化铁素体基体，常用的Cr、