合金结构钢及铸铁的焊接

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1、第8章合金结构钢及铸铁的焊接第8章合金结构钢及铸铁的焊接主要内容介绍合金结构钢和铸铁的种类、性能、焊接性及其焊接工艺特点。2021/7/3第八章合金结构钢及铸铁的焊接2第1节合金结构钢的焊接一、合金结构钢的分类强度用钢热轧正火钢：非热处理强化钢，一般在热轧或正火状态下供货，主要靠固溶强化、增加珠光体的相对量、细化晶粒及沉淀强化来保证强度。低碳调质钢：wC≤0.25％，依靠淬火、高温回火热处理工艺(调质处理)来强化，强度高、塑韧性好。中碳调质钢：wC>0.3％，s>880MPa。调质处理后具有很高的强度和硬度，而韧性低，因此焊接性较差。2021/7/33第八章合金结构钢及铸铁

2、的焊接第1节合金结构钢的焊接二、合金结构钢的焊接性（一）钢的成分、组织和性能热轧正火钢：WC<0.2％，合金元素含量<3%，基本上属于C-Mn系和Mn-Si系（WMn1.8%，WSi0.6%固溶强化）。还可加入沉淀强化的V、Nb、Ti、Mo等元素。s=294~343MPa低碳调质钢：WC≤0.22％，添加一些提高钢的淬透性和马氏体回火稳定性的元素如Mn、Cr、Ni、Si、V、Mo、Ti、Nb、B等，可推迟珠光体和贝氏体的转变，使产生马氏体转变的临界冷却速率降低，从而提高淬透性和抗回火性。s=490~980MPa的高强钢必须通过淬火、高温回火的调质处理进行强化并获得良好

3、综合性能。2021/7/34第八章合金结构钢及铸铁的焊接14MnNbq钢的CCT图HQ70钢CCT曲线第1节合金结构钢的焊接中碳调质钢：WC=0.25~0.45％，并进行淬火加回火处理，可得到回火索氏体或回火马氏体组织。焊接用的中碳调质钢的合金系统主要有Cr-Mo系、Cr-Ni-Mo系和Cr-Mn-Si系，合金元素总质量分数约3~7％。典型牌号：30CrMnSiA(Cr-Mn-Si系)、35CrMoA及35CrMoVA(Cr-Mo系)和40CrNiMoA(Cr-Ni-Mo系)s>880MPa2021/7/35第八章合金结构钢及铸铁的焊接40CrNi2Mo钢CCT曲线第1节合

4、金结构钢的焊接（二）高强钢的焊接性分析1、结晶裂纹问题其产生与焊缝中的杂质(如硫、磷、碳等)含量有关。锰具有脱硫作用，从而可提高焊缝的抗结晶裂纹性。为了防止硫引起的结晶裂纹，随含碳量的增加，Mn/S的比值也随之增加。2021/7/36第八章合金结构钢及铸铁的焊接第1节合金结构钢的焊接防治措施冶金措施：调整焊缝主要成分，缩小脆性温度范围；控制硫、磷、碳等有害杂质的含量；一些重要结构采用碱性焊条或焊剂；细化晶粒；利用易熔共晶的“愈合”作用。工艺措施：预热；增大焊接线能量；改变接头形式；焊接次序合理2021/7/37第八章合金结构钢及铸铁的焊接第1节合金结构钢的焊接热轧正火钢wC低

5、，一般不会产生结晶裂纹；低碳调质钢wC低且控制了S、P杂质，结晶裂纹的敏感性也较小；中碳调质钢wC和合金化元素的含量均较高，结晶区较宽，会引起较大偏析，故有较大的结晶裂纹倾向。中碳调质钢的焊接尽量选择含C、S、P杂质少的焊接材料，工艺上注意不产生应力集中。2021/7/38第八章合金结构钢及铸铁的焊接第1节合金结构钢的焊接2、液化裂纹问题液化裂纹产生的原因母材晶粒边界的低熔点共晶物，在焊接热循环的作用下熔化，形成液相。当焊接熔池冷却时，低熔点共晶物未完全重新凝固之前，接合区就已受到较大应变，则在这些晶界上就会出现裂纹。晶间液层的熔点越低，凝固时间越长，则液化裂纹的倾向越大。液

6、化裂纹多产生于C、S、P杂质较高的母材与焊缝的熔合边界。解决措施：降低S、P、Si、B等的含量。控制热输入和熔池形状。2021/7/39第八章合金结构钢及铸铁的焊接第1节合金结构钢的焊接3、冷裂纹问题冷裂纹主要发生在高、中碳钢，低、中合金高强钢焊接热影响区，但某些超高强钢、钛及钛合金等，冷裂纹有时也发生在焊缝金属中。成因钢种的淬硬倾向：钢的淬硬倾向越大，越易产生冷裂纹。焊接接头的应力状态。氢的作用：高强钢焊接接头的含氢量越高，则冷裂纹的敏感性越大。2021/7/310第八章合金结构钢及铸铁的焊接第1节合金结构钢的焊接焊趾裂纹：起源于母材与焊缝交界处，并有明显应力集中部位(如咬

7、肉处)。焊道下裂纹：常发生在淬硬倾向较大、含氢量较高的焊接热影响区。根部裂纹：主要发生在含氢量较高、预热温度不足的情况下。2021/7/311第八章合金结构钢及铸铁的焊接第1节合金结构钢的焊接防止措施选用低氢的焊接材料和焊接工艺，严格控制氢的来源；采用低匹配焊条、奥氏体焊条，加入适当合金元素提高焊缝塑性；合理选择焊接线能量、预热、焊后后热、焊后热处理2021/7/312第八章合金结构钢及铸铁的焊接第1节合金结构钢的焊接热轧钢一般淬硬倾向小。强度较高时要求预热。正火钢随着强度的增大冷裂倾向增大。低碳调质钢