金属材料焊接教学课件作者王现荣3.ppt

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1、第3章低合金结构钢的焊接3.1低合金结构钢的种类、性能与用途3.2热轧及正火钢的焊接工艺3.3低碳调质钢的焊接3.4中碳调质钢的焊接工艺3.5低合金耐蚀钢的焊接返回3.1低合金结构钢的种类、性能与用途一、低合金结构钢的分类与用途用于焊接结构的大多是低合金钢，低合金结构钢具有良好的综合性能，经济效益显著，广泛应用于国民经济及国防建设的各个领域，是焊接结构中用量最大的一类工程材料。低合金结构钢可根据用途、化学成分、合金系统和组织状态来分类。综合考虑它们的性能和用途后，一般分为两大类:高强度钢和专用钢。高强度钢按钢的屈服点和热处理状态不同，一般分为

2、热轧及正火钢、低碳调质钢和中碳调质钢。下一页返回3.1低合金结构钢的种类、性能与用途高强度钢主要应用的是其力学性能，合金元素的加入是为了在获得高强度的同时保证有足够的塑性和韧性。近年来，通过提高冶炼技术和改进轧制设备、工艺以及控制手段，这类钢又开发出具有很大发展前途的新钢种，如微合金化控轧钢、焊接无裂纹钢(CF钢)、抗层状撕裂钢(Z向钢)和焊接大线能量钢等，主要用在严寒地区输油管线、海上采油平台、大型压力容器、大型水轮机蜗壳和大跨度全焊接桥梁等工程中。专用钢是指专门用于在特定条件下工作的机械零件和工程结构的钢。主要应用的是其特殊性能，例如耐高

3、温、耐低温和耐腐蚀等，合金元素的加入除为了获得通常所需的力学性能外，还应满足结构的特殊性能需要。按用途不同分为珠光体耐热钢、低温钢和低合金耐蚀钢。国内外常见的低合金结构钢的牌号见表3-1。上一页下一页返回3.1低合金结构钢的种类、性能与用途二、低合金结构钢的合金成分与性能1.合金元素的作用低合金结构钢是在低碳钢基础上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，但易于引起淬硬和焊接裂纹，所以在保证强度的前提下，碳的含量越少越好。低合金钢中加入的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等，对合金结构钢的组织和性能的影

4、响很复杂。这些合金元素或者与Fe形成固溶体，或者形成碳化物(除Ti、Nb外)，都产生了延迟奥氏体分解的作用，也由此提高了钢材的淬硬倾向。各种合金元素对钢的力学性能和工艺性能的影响取决于它的含量和同时存在的其他元素的性质和含量。各种合金元素对结构钢抗拉强度和屈服点的影响如图3-1所示。上一页下一页返回3.1低合金结构钢的种类、性能与用途锰的固溶强化作用很明显，当ωMn≤1.7%时，可提高韧性和降低脆性转变温度，如Q345(16Mn)为典型的固溶强化钢，其屈服点为345MPa、脆性转变温度低于-40℃。硅的固溶强化作用也很显著，但会降低塑性和韧性

5、，因此一般钢中ωSi≤0.6%。Ni既能起固溶强化作用，同时又能提高韧性且大幅度降低脆性转变温度，在低温钢中最常用。Cr能提高钢的耐热性、耐蚀性和降低脆性转变温度;Mo可提高钢的热强性，一般认为ωMo=0.25%~0.50%时，既可以强化金属又能改善韧性，当ωMno>0.5%时韧性开始恶化。上一页下一页返回3.1低合金结构钢的种类、性能与用途Cr和Mo都是提高钢的淬透性的元素，使其裂纹敏感性增加，因此在低合金结构钢中的含量应加以控制。V、Ti、Nb是强烈形成碳化物的元素，Al、V、Ti、Nb还可形成氮化物，可产生明显的沉淀强化作用，在固溶强化

6、的基础上屈服点可提高50~100MPa,并能保持韧性。V、Ti、Nb均是微量加入，故称为微合金化。B元素也是微合金化的元素，它可以细化晶粒，从而改善韧性。2.合金结构钢的性能合金结构钢具有较高的强度和良好的塑性、韧性，采用不同的合金成分和热处理方法可获得具有不同综合性能的低中合金结构钢。上一页下一页返回3.1低合金结构钢的种类、性能与用途热轧及正火条件下，合金元素对钢的塑性和韧性的影响与其强化作用相反，即强化效果越大，塑性和韧性就降低越多，当钢中合金元素的含量超过一定值后会引起韧性大幅度下降。因此抗拉强度大于600MPa的高强钢一般都需进行调

7、质处理合金结构钢的强度级别不同，加入的合金元素及含量也不同。抗拉强度为600MPa级的钢主要为Mn-Si系或是在Mn-Si基础上加入少量的Cr、Ni、Mo、V;700MPa级的钢主要为Mn-Si-Cr-Ni-Mo系，合金元素加入量较600MPa级多些，另外还加入少量的叭800MPa级的钢主要为Mn-Si-Cr-Ni-Mo-Cu-V系，合金元素加入量较600MPa级多些，并加入一定量的B;1000MPa级的钢的合金系与800MPa的钢基本相同，但合金元素加入量较高，尤其是为了保证韧性而加入较多的Ni。上一页返回3.2热轧及正火钢的焊接工艺一、热

8、轧及正火钢的成分和性能几种典型热轧及正火钢的牌号及化学成分见表3-2，力学性能见表3-3;1.热轧钢屈服点为295~390MPa的钢大都属于热轧钢，在热轧或正火状态