45钢与40Cr钢焊接工艺研究

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1、201O年lO月材料开发与应用·69·文章编号：1003—1545(2010)05-0069-0545钢与40Cr钢焊接工艺研究王晓贞，田刚领，郑志帅，朱超峰(1．河南平高电气股份有限公司，河南平顶山461700；2．河南平高东芝高压开关有限公司河南平顶山461700)摘要：本文着重介绍了45钢与40Cr钢的焊接特点，焊接工艺的选择，试验条件及所采用的焊接工艺，并对试验结果进行了分析，表明45钢与40Cr钢选择合理的焊接工艺和方法，对焊后的接头性能相当于45钢退火状态下的机械性能，能够用于公司的批量焊接生产。关键词：焊接；焊接工艺；残余应力；裂纹敏感性中图分类号：TQ457．11文献标识码

2、：A由于异种钢的物理性能和化学成分存在差异，而使异种钢焊接的焊接接头性能变差，45钢与145钢与40Cr钢物化性能分析40Cr钢焊接时在焊缝与45钢母材之间往往会存在一个马氏体组织的熔合区，该区韧性较低，是一由表1、表2可以看出45钢、40Cr钢含碳量个高硬度高脆性的区域，是导致构件失效破坏的均较高，并含其它合金元素，钢的淬硬倾向大，并薄弱区，它会降低焊接结构的使用可靠性。且其机械性能也有很大的差异。表145钢和40Cr钢的化学成分(W)％焊前预热和焊后及时热处理。由于含碳量高，含245钢与40Cr钢焊前分析合金元素多，焊缝凝固结晶时，结晶温度区间大，偏析倾向也大，因而焊接时具有较大的热裂

3、纹敏40Cr与45钢的含碳量较高，焊接性较差，焊感性。为了防止产生热裂纹，要求采用低碳焊丝接工艺复杂，焊接过程中易产生焊接冷裂纹。为(条)，在焊接工艺上应注意填满弧坑。低合金超了提高抗裂性，宜采用低氢型焊丝(条)，并采用强钢还具有应力开裂敏感性，这种应力开裂常发收稿日期：2010—05—27作者简介：王晓贞，1976年生，女，长期从事焊接材料和焊接工艺研究工作。E—mail：hnpdswxz@163．eom。田刚领，1977年生，男，工程师，长期从事高压六氟化硫断路器和GIS的研究开发。E—mail：tiangl@pinggao．eom。·7O·材料开发与应用2010年l0月生在水或高湿度

4、空气等弱腐蚀介质中。为了降接材料；要保证不产生冷裂纹、热裂纹，尽量降低低焊接接头的应力腐蚀开裂，应采用热量集中的焊缝硫、磷等杂质的含量一，对于焊后热处理的焊接方法和小的焊接线能量，并注意避免焊件表构件，焊缝金属中的合金成分应与基体金属相面的焊接缺陷和划伤。近。还应用根据焊缝受力情况，对焊缝性能的要求及焊后的处理等情况，选择合适的焊接材料。345钢与40Cr钢焊接工艺的选择3．4工艺参数的确定为降低熔合比，焊接时采用小直径焊条。在3．1试验件的选择可能的情况下，应尽量使用低电流、高电压并快本文作者结合公司的实际情况和材料库存，速焊接。采用了5X8的40Cr管与5×8的45钢管进行焊接。4试验

5、条件及焊接工艺3．2焊接方法和线能量的选择大部分焊接方法都可以用于异种钢的焊接，4．1试验条件在选择焊接方法时既要考虑满足异种钢焊接的焊机：ZX．5直流焊机。质量要求，又要尽可能考虑效率和经济效益。在焊接材料：3．2J507(又称E5015)焊条，焊一般生产条件下，手工电弧焊使用最方便，由为前烘干350—400oC。焊条和种类便于选择，适应性强，可以根据不同焊件材料：45钢与40Cr钢。的异种钢组合，确定适用的焊条。采用小的线能焊件尺寸及坡口型式：645×8，坡1：3角度7O量焊接有利于减少晶粒淬火区的高温停留时间，度，钝边1mm，间隙2mm，详见图1。降低奥氏体的过热长晶和稳定性，从而降

6、低淬火45放大40Cr放大区的脆化程度，采用小线能量还有利于缩小软化区，降低软化程度。在焊接的同时采用焊前预热和焊后热处理还能提高焊接接头的抗冷裂性能J，改善淬火区的组织性能。，，，^，，，■，，，，，，，3．3焊接材料的选择图1焊件尺寸及坡口型式正确选择焊接材料是异种钢焊接的关键，接头质量和性能与焊接材料关系十分密切，异种钢4．2焊接工艺焊接时焊缝和熔合区因合金材料被稀释和碳迁采用大坡口，细焊丝，小电流、快速度、多层移等因素的影响存在着一个过渡区段，此区段不焊工艺。采用手工电弧焊；焊接材料：E5015但化学成分和金相组织不均匀，而且物理性能也(J507)；不预热，焊接后不回火。具体见焊接

7、工发生了变化，为确保焊缝金属的韧性、塑性和强艺参数表3。度，提高焊缝的抗裂性，应采用低氢低碳合金焊表3焊接工艺参数第25卷第5期王晓贞等：45钢与40Cr钢：晖接工艺研究·7l·用x射线进行探伤，确定焊缝为I级。5焊后试件试验结果5．2．2机械性能对于异种钢焊接，要求焊接接头的抗拉强度5．1焊后试件不低于两种母材中抗拉强度较低材料的最低值焊后试件见图2。允许值；背弯、面弯弯头直径为4倍板厚，弯曲180度，应无裂纹或小于长