合金结构钢的焊接材料焊接性教学

《合金结构钢的焊接材料焊接性教学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第3章合金结构钢的焊接3.1合金结构钢的分类和性能合金结构钢是在碳素钢的基础上有目的地加入一种或几种合金元素的钢。常用的合金元素有：锰、硅、铬、镍、钼、钨、钒、钛、硼等。加入合金元素可使钢的性能产生预期的变化，如提高其强度，改善其韧性，或使其具有特殊的物理、化学性能，如耐热性和耐蚀性等。3.1.1合金结构钢的分类合金结构钢的应用领域很广，种类繁多，可按化学成分、合金系统、组织状态、用途或使用性能等方面进行分类。例如：1.按合金元素总含量的多少分有：1）低合合钢，一般w(Me)＜5％；2）中合金钢，w(Me)=5％～10％;3）高合金钢，w(

2、Me)＞10％。2.按用途和性能分有：1）强度用钢即通常所说的高强度钢。主要用于常规条件下要求能承受静载和动载的机械零件和工程结构，如压力容器、动力设备、工程机械、交通运输工具、桥梁、建筑结构、管道、船舶和海洋工程结构等。它的主要性能是力学性能，合金元素的加入是为了保证足够的塑性和韧性的前提下，获得不同的强度等级。它可以按强度等级或供货〔热处理)状态进行分类。按供货状态分，强度用钢大致分为热轧与正火钢、低碳调质钢和中碳调质钢等三类。各类的组织性能有其共同特点，且与焊接性密切相关。介绍如下：(1)热轧及正火钢屈服强度为294~490MPa，在

3、热轧或正火状态下使用，属于非热处理强化钢。包括微合金化控轧钢、抗层状撕裂的Z向钢等。这类钢广泛应用于常温下工作的一些受力结构，如压力容器、动力设备、工程机械、桥梁、建筑结构和管线等。(2)低碳调质钢屈服强度为490~980MPa，在调质状态下供货使用，属于热处理强化钢。这类钢的特点是含碳量较低（一般碳的质量分数为0.22%以下），既有高的强度，又兼有良好的塑性和韧性，可以直接在调质状态下进行焊接，焊后不需进行调质处理。这类钢在焊接结构中得到了越来越广泛的应用，可用于大型工程机械、压力容器及舰船制造等。(3)中碳调质钢屈服强度一般在880~1

4、176MPa以上，钢中含碳量较高（碳的质量分数为0.25%~0.5%），也属于热处理强化钢。它的淬硬性比低碳调质钢高得多，具有很高的硬度和强度，但韧性相对较低，给焊接带来了很大的困难。这类钢常用于强度要求很高的产品或部件，如火箭发动机壳体、飞机起落架等。2)低中合金特殊用途钢低中合金特殊用钢主要用于一些特定条件下工作的机械零件和工程结构。对其要求除了满足常规力学性能外，还必须适应特殊环境下工作的要求。根据对不同使用性能的要求，可分为：珠光体耐热钢、低温钢和低合金耐蚀钢等。(1)珠光体耐热钢以Cr、Mo为基础的低中合金钢，随着工作温度的提高，

5、还可加入V、W、Nb、B等合金元素，具有较好的高温强度和高温抗氧化性，主要用于工作温度在500~600℃的高温设备，如热动力设备和化工设备等。(2)低温钢大部分是一些含Ni或无Ni的低合金钢，一般在正火或调质状态使用，主要用于各种低温装置（-40~-196℃）和在严寒地区的一些工程结构，如液化石油气、天然气的储存容器等。与普通低合金钢相比，低温钢必须保证在相应的低温下具有足够高的低温韧性，对强度无特殊要求。(3)低合金耐蚀钢除具有一般的力学性能外，必须具有耐腐蚀性能这一特殊要求。主要用于像大气、海水、石油化工等腐蚀介质中工作的各种机械设备和

6、焊接结构。由于所处的介质不同，耐蚀钢的类型和成分也不同。耐蚀钢中应用最广泛的是耐大气和耐海水腐蚀用钢。国内外常见的合金结构钢的牌号见表3-1。3.1.2合金结构钢的基本性能1．化学成分低合金结构钢是在低碳钢基础上（低碳钢的化学成分为：wC=0.10%~0.25%，wSi≤0.3%，wMn=0.5%~0.8%）添加一定量的合金元素构成的。碳是最能提高钢材强度的元素，但易于引起焊接淬硬及焊接裂纹，所以在保证强度的条件下，碳的加入量越少越好。低合金钢加入的元素有Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等，杂质元素P、S的含量要限制在较低的

7、程度。用于焊接结构的低中合金钢合金元素总的质量分数一般不超过10%。各种元素对合金结构钢下临界点温度的综合影响可用下述公式表示：A1=720+28wSi+5wCr+6wCo+3wTi–5wMn–10wNi–3wV，℃（3-1）由上述公式可见，Si、Cr、Co和Ti等元素能提高下临界点A1的温度，而Mn、Ni和V则降低A1点温度。根据合金元素对组织转变的影响可将其分成两组：一组以Ni元素为代表，称为Ni组元素（Ni、Mn、Co）；另一组以Cr元素为代表，称为Cr组元素（Cr、Si、P、Al、Ti、V、Mo、W）。在α-Fe中具有较大溶解度的元

8、素促使γ区缩小，而在γ晶格中具有较大溶解度的元素则扩大γ区。各种合金元素的影响程度不仅取决于它的含量，还取决于同时存在的其他合金元素的性质和含量。加入合金元素能细化晶粒，而且各种