低碳調質鋼的焊接性---資料來源<焊接工藝500問>
- r2 e2 V$ T0 k4 \& f9 v碳的質量分數不超過0.21％，加入適量的合金元素Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu ,經過奧氏體化—淬火—回火熱處理的鋼稱為低碳調質鋼，常用牌號有WCF60、62、HQ70A、HQ70B、15MnMoVN、15MnMoVNRE和14MnMoNbB等。
7 B5 T- v, K, Z) U% Y( W1 J低碳調質鋼具有高的屈服點(490-980MPa)、良好的塑性、韌性、耐磨、及耐腐蝕性。+ n5 G% o& s6 f
低碳調質鋼由于含碳量不高，雖含有一定量的合金元素，但焊接性較好，主要特點是：在焊接熱影響區、特別是焊接熱影響區的粗晶區有一定的冷裂傾向并有韌性下降的現象；在焊接熱影響區受熱時未完全奧氏體化的區域，以及受熱時其最高溫度低于Ac1、高于鋼調質處理的回火溫度的那個區域有軟化或脆化的傾向。
3 B2 N+ V2 S# |( a) Y2 i常用的各種熔焊方法,都可以適用焊接低碳調質鋼。
: e. Q4 K+ X, h2 A: ^/ _(1)焊前預熱—當板厚較小或接頭拘束度也較小時,焊前可不進行預熱。15MnMoVN、14MnMoNbB鋼。當板厚小于13mm時，通常采用不預熱施焊。隨著板厚的增加，為了防止產生冷裂紋，必須進行預熱，但是必須嚴格控制預熱溫度，因為過高的預熱溫度會使熱影響區的冷卻速度過于緩慢,使熱影響區強度下降，韌性變壞。% @ [' A5 \. ~+ f1 k4 @
低碳調質鋼的最低預熱溫度
6 T4 x- F7 [% U: v焊件厚度 15MnMoVN 14MnMoNbB" P4 g* B6 u0 o
<13 不預熱 不預熱
_# q6 p+ \% n2 o+ f# y! {$ ~13-16 50-100 100-150$ X' f0 ?, c2 z) C7 n1 w! n+ G
16-19 100-150 150-200
$ d \/ Y) m) z+ d19-22 100-150 150-200& G( h3 s+ Q$ m' Z3 i
22-25 150-200 200-2504 z5 c# Y1 |4 e/ K
25-35 150-200 200-250
0 N7 m9 }. w1 K) e! }/ J% Z3 D允許的最高預熱溫度與表中最低值相比,不得大于65C。若有可能，可采用低溫預熱加后熱或不預熱，只采用后熱的方法來防止低碳調質鋼產生冷裂紋，可以減輕或消除過高的預熱溫度對熱影響區韌性的損害。
) `% ]; \+ }- ?, ^9 @3 j(2)焊接材料—為防止產生冷裂紋,因此必須嚴格控制焊接材料的含氫量,要求所使用的焊條必須是低氫型或超低氫型的,焊前應嚴格按規定進行烘干、貯存。用于CO2氣體保護焊的CO2氣體應符合GB6052-85中規定的I級氣體或II級1類氣體的要求。! S3 K$ q5 q6 B- s0 a. P1 y2 r( l
焊接低碳調質鋼推薦用的焊接材料 d" k' ?- }" P. c+ E: d
鋼號 手弧焊焊條 (熔化極氣體保護焊)焊絲 保護氣體％& t' o. | P5 O5 M: G: q9 ~
HQ70A CO2# c# c( ~ c. h- H t
HQ70B 或
( J/ _% X2 `, R7 F3 G E7015 H08Mn2NiMo Ar+CO2209 Z2 o% ], S/ K7 q& Y" k3 q
15MnMoVN 或 , t+ I, M( d5 u0 q
15MnMoVNRE Ar+O21-2
- N- F$ r( k+ V( V15MnMoVNRE(QJ-70) E7515/E8515 H08Mn2NiMo Ar+CO220
2 l" t, m2 a0 e5 ~14MnMoNbB E7515/E8515 H08Mn2NiMo Ar+O21-21 m) O' ]6 H5 B: H. G
(3)焊接技術—為避免過度損傷熱影響區的韌性,應避免使用過大的線能量,因此,不推薦使用大直徑的焊條或焊絲。只要可能，應采用多層小焊道焊縫,最好采用窄焊道，而不采用橫向擺動的運條技術。
% |; t* ?: b x i! z0 a) k0 l(4)焊后熱處理—大多數低碳調質鋼的焊接構件都是在焊態下使用，只有在下述條件下才進行焊后熱處理：
, f! i, |& P* c/ T3 }2 k& l( }1) 焊后或冷加工后的韌性過低。# c& T3 L; B, Z
2) 焊后需進行高精度加工，要求保證結構尺寸的穩定性。1 ^. W% [0 W3 e. u; ^$ C1 Q
3) 焊接結構承受應力腐蝕。
; k) f6 Y' A( G3 n% z' o- v( h' ]焊后熱處理的溫度必須低于母材調質處理的回火溫度。
5 F6 S+ M K* q' d. Q0 O1 V中碳調質鋼的焊接性---資料來源<焊接工藝500問>
N' c' g d3 s7 S- T碳的質量分數量較高(含碳量0.25-0.5％)，并加入適量合金元素(Mn、Si、Cr、Ni、B、Mo、W、V、Ti等)以保證鋼的淬透性，再通過調質處理以獲得綜合性能較好的高強鋼稱為中碳調質鋼，常用牌號有：30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA、35CrMoA、35CrMoVA、34CrNi13MoA、40CrNiMoA等。) ^9 o! q& N5 M
中碳調質鋼的屈服點可達到880-1176Mpa，但焊接性較差，主要表現在：
1 c$ y( {5 n- H6 E7 E' {9 W(1)焊接熱影響區的脆化和軟化—首先，由于中碳調質鋼的含碳量高、合金元素多，鋼的淬硬傾向大，在熱影響區的淬火區會產生大量的馬氏體，導致嚴重脆化。其次，熱影響區被加熱到超過調質處理時回火溫度的區域，將出現強度、硬度低于母材的軟化區。
! C, ~+ `" S' V(2)裂紋傾向嚴重--中碳調質鋼的淬硬傾向大,熱影響區產生的馬氏體組織,增大了焊接接頭的冷裂傾向。
8 N) l/ D; G/ K此外，中碳調質鋼的碳及合金元素含量高，熔池的結晶溫度區間大，偏析嚴重，因而具有較大的熱裂紋敏感性。
, [1 Y2 @( t9 Q) _中碳調質鋼的焊接工藝
* C) z2 {% \( \1 c% k常用的各種熔焊方法,都可以適用焊接中碳調質鋼。 . S5 P! Y O" P2 b; t1 m# C
(1)預熱及后熱—除了拘束度小、構造簡單的薄殼結構不用預熱外，中碳調質鋼都應采取焊前預熱和后熱措施，預熱溫度約為200-350C，后熱溫度為300C左右。
0 } L" |) A( W0 Q) B* I如果焊后不能及時進行調質處理，則必需在焊后及時進行中間熱處理，即在等于或高于預熱溫度下進行保溫一段時間的熱處理，如低溫回火或650-680C高溫回火。若焊件焊前處于調質狀態，其預熱溫度、層間溫度及熱處理溫度都應比母材淬火后的回火溫度低50C。進行局部預熱時，應在焊縫兩側各100mm范圍內均勻加熱。8 Q! R9 B6 j! x) H
(2)焊接材料—為了防止產生熱裂紋，要求采用低碳焊絲，焊絲中的碳的質量分數應控制在0.15％以內，最高不超過0.25％，并且控制硫、磷的質量分數應小于0.03-0.035％。, m4 @& e* v5 g
焊接中碳調質鋼焊條的選用,見表，表中HTJ-1及HTJ-4焊條涂料只起穩弧作用，焊縫金屬的力學性能和抗裂性較差，只適用于受力小、待焊處可達性不好及要求變形小的30CrMnSiA鋼薄板的焊接。7 i1 @1 m% K# f9 x8 L
焊接中碳調質鋼的焊條選用
% p' z; t E+ d; n, |( P5 ?焊條牌號 焊芯 直徑 焊接鋼種& _3 A" t! ]& Q! A% v4 F9 ^
HTJ-4(鈦型) H08A 1.6-4.0 25CrMnSiA' k# Q( S3 p0 n& C( E: w
HTJ-1(鈦型) H18CrMoA 1.6-4.0 30CrMnSiA 8 [: l0 G1 E9 I }. W% F
HTJ-2(低氫型) H18CrMoA 1.6-4.0 30CrMnSiA. Z$ k" i! P3 `- J3 V5 R; e6 V* r
40CrMnSiMoVA! f. ], L* P1 b4 {
HTJ-3(低氫型) H18CrMoA 1.6-6.0 25CrMnSiA : e3 C+ k4 k1 b$ N# Q5 m* r
30CrMnSiA
3 A, Z, @7 n7 G8 q) J i% r 30CrMnSiNi2A) m( F7 U% B2 {2 m: I
40CrMnSiMoVA
R: a& g. ]( I# w0 m# j$ IHTB-3(低氫型) H1Cr19Ni11Si14ALTi 1.6-4.0 30CrMnSiA
/ t& c* [( v9 G以下焊條是焊接己調質過的中碳調質鋼材料
0 ]/ | S+ H# |" f焊條牌號 焊芯 直徑 焊接鋼種
$ m1 s0 j6 n2 F/ AHTG-1,2 (低氫型) HGH30,41 1.6-5.0 25CrMnSiA
) M% U8 c3 k; @1 a7 x* \9 G 30CrMnSiA
' \7 f! |* a, K+ B 30CrMnSiNi2A
+ l# |3 ]. Z* o2 A" bA507(低氫型) E1-16-25Mo6N-15 30CrMnSiA- {& h0 r9 A q2 t, q' I1 G7 G
A502(鈦鈣型) E1-16-25Mo6N-16 30CrMnSiA, W$ n# \; R" s' s& m) x, X
HT—航空焊條 、 J—結構鋼焊條 、G—高溫合金焊條 、 A—不銹鋼焊條
& L& G8 \) G3 t(3)焊接線能量--中碳調質鋼宜用小線能量焊接，以有利于減少淬火區的高溫停留時間，降低奧氏體的晶粒長大，從而降低淬火區的脆化程度。
; G; t5 h9 P$ V2 v- T# m* M" N焊接接頭的焊后熱處理---資料內容來源于<電焊工基本技術>$ Z d+ W" n6 h" u. C
4 z) S& c1 X1 t' g
焊后熱處理是把焊件整體或局部(焊接接頭)均勻地加熱到一定溫度、保溫一段時間、然后冷卻的過程。通過焊后熱處理可以達到下述目的：
2 C( t$ N5 p7 Q+ f* |0 c+ J0 i其一，改善焊接接頭的組織和性能,使淬硬區軟化,降低硬度,提高沖擊韌性和蠕變極限,防止焊接結構的脆性坡破壞。
8 Z* ]7 M& Y* C, Z其二，使焊接殘余應力松弛，防止產生延遲裂紋，提高焊件的可靠性和壽命。 ^( c' ^. }* d# k J( x
其三，提高焊件接頭的抗腐蝕性能。
( P5 J/ ^) I6 @/ Q! o4 [焊后熱處理常用的方法有高溫回火、正火及提高鉻鎳不銹鋼耐腐蝕性能的固熔處理。
U( x Z$ b( Y2 {3 R7 ?* p) r焊后回火可以消除焊接殘余應力、穩定組織，同時可使焊縫和熱影響區中的氫及時逸出。對于強度較高、淬硬傾向較大的焊接接頭，焊后回火還能起到提高塑性和韌性的作用。
+ R& k1 W4 j. C5 C; d- U# f正火用來改善鋼的組織、細化晶粒和均勻化學成分，從而提高焊接接頭的各種機械性能。
# B4 ? F4 K& l固熔處理是將鉻鎳不銹鋼加熱至920-1150C，并以較快的速度冷卻，從而消除晶間腐蝕，使焊接接頭耐腐蝕性能提高，固熔處理一般是整體均勻加熱，而不采用局部加熱方法。- R# Z- x- y, _; [; u: [0 A
為了消除焊接殘余應力，改善焊接接頭或整個焊接結構的性能，最有效的措施是對焊件進行焊后熱處理，焊后熱處理方法熱處理規范，應根據結構材料、焊縫化學成分和焊件的用途來選擇。
9 b D8 R/ w5 q3 T' \7 \4 }在300C以下的回火稱為低溫回火。低溫回火適用于預先經過淬為和回為的具有較高硬度構件的焊后熱處理。其目的是防上產生裂紋。低溫回火不能降底原有的硬度,不能改善加工性能，不會引起結構的變形,也不能防止結構在使用中發生變形。
! g' t6 s7 D L* U3 I$ g: L將碳鋼和低合金鋼在400C左右回火,稱為中溫回火。回火溫度為500-650C，稱為高溫回火。高溫回火和中溫回火，主要用來提高焊接接頭的沖擊韌性和消除焊接殘余應力，也可以降低焊縫硬度，改善機械加工性能。
, X* a" m. {* Y2 o. g高溫回火和中溫回火時，其結構可能會發生變形，對于精加工后的結構不宜采用。單一的中溫回火只適用于工地拼裝的大型普通低碳鋼容器的組裝焊縫，可以達到部分消除殘余應力和去氫的目的。 * h1 Q1 J5 `7 P7 g: x1 u
對于重要結構，要求提高焊接接頭的塑性和韌性時，必須采用先正火隨后立即高溫回火的熱處理方法，既能消除內應力和改善接頭組織，又能提高接頭的韌性和疲勞強度。1 ^+ K+ a/ w$ ]
焊接結構幾種常用材料的焊后熱處理規范見表。焊后熱處理保溫時間，一般根據板厚按表確定，但最短不小于30分鐘，最長不應超過3小時。
' i! ^- u8 n$ f# ?, B/ D幾種常用材料的焊后熱處理規范
/ k/ Y ?& X; }5 M$ @1> 厚度指焊件的最大厚度
" t8 Q2 d+ X+ }2> 消除內應力的保溫時間按接頭最大厚度計算) b$ J( L8 j% A. U) ~& A
3> 碳鋼焊后消除內應力溫度可略低于550C，但保溫時間應延長" u! s& `* `5 y, d; J3 O( e1 R6 Z
鋼材牌號 需要熱處理焊件的厚度 溫度 保溫時間
! _* N2 m5 R% T5 _, |) c0 q; e- s16Mn,16MnCu >=30 550-650 3-40 r. {- L6 T0 L( ~) b
15MnV,15MnTi >=30 600-650 3-4
" ]" E+ z5 p4 O% r4 v) O" J7 z' g# F15MnVN >=30 600-650 3-4
! G. W& _7 N2 _. w! l5 g15MnTiCu
5 G7 b7 B8 X& a! ~' n$ U14MnMoV,18MnMoNb >=30 620-680 4-5
+ M7 C. j* c) l, o局部熱處理時，加熱區的寬度，從焊縫中心至每側不小于焊縫寬度的3倍，而且隨著加熱方向的不同，有效加熱寬度也不相同。加熱和冷卻速度不宜過快，應力求焊件內外壁溫度均勻，其溫差不大于50C，對于厚壁容器其加熱和冷卻速度一般為50-150C/h。
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樓主: 三腳貓
發表于 2012-7-17 11:27:16
