碳素钢的焊接.ppt

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1、钢的焊接性碳素钢的焊接碳钢的分类：按含碳量分：低碳钢(wc≤0.25%)、中碳钢（wc=0.25~0.6%）、高碳钢（wc≥0.6）按用途分：结构钢、工具钢低碳钢的焊接特点：良好的焊接性(含碳量低，合金元素含量少)，焊前无需预热常用焊接方法：气焊、焊条电弧焊、埋弧自动焊、电渣焊及CO2气体保护焊中碳钢焊接中碳钢焊接特点：焊接性较低碳钢差，主要焊接缺陷有热裂纹、冷裂纹、气孔、接头脆性等焊接工艺：采用焊条电弧焊方法；坡口制备采用U型orV型坡口(减少熔合比)；焊前预热；焊后热处理。合金结构钢的焊接结构钢：用于制造工程结构和机器零件

2、的钢统称为结构钢分类：高强度钢(σs≥295MPa，σb≥390MPa)、专业用钢高强度钢：按供货状态可分为热轧、正火钢、低碳调质钢和中碳调质钢(1)热轧及正火钢：σs为294~490MPa的低合金高强钢，以热轧及正火状态下供货，是一种非热处理强化钢。(2)低碳调质钢：σs为441~980MPa，是一种热处理强化钢，具有高强度和良好的塑性、韧性。(3)中碳调质钢：σs为880~1176MPa，是热处理强化钢，强度高但韧性低，一般在退火状态下焊接，焊后通过热处理达到所需的强度和硬度。专业用钢：①珠光体耐热钢：具有较好的高温强度和

3、高温抗氧化性。主要用于工作温度为500～600℃的高温设备。②低温钢：具有良好的低温韧性，用于低温装置(-40～-196℃)③低合金耐蚀钢：具有耐腐蚀性，用于腐蚀介质中的设备。热轧及正火钢的焊接热轧钢成分及性能：σs294～343MPa的热轧钢基本上都是属于C－Mn和Mn－Si系的钢种，有时也用V、Nb代替Mn以达到细化晶粒和沉淀强化的作用，具有良好的综合机械性能和工艺性能。正火钢成分及性能：在固溶强化的基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来进一步提高强度和保证韧性的一类低合金高强钢。σs343～490MPa，在C－Mn和Mn－Si

4、系的基础上加热碳化物和氮化物生成元素，正火目的为了使合金元素以细小的化合物质点从固溶体中沉淀析出，细化晶粒提高强度改善塑、韧性。微合金化控轧钢：采用微合金化(加入微量Nb、V、Ti)和控制轧制达到细化晶粒和沉淀强化相结合的效果，冶炼上采取了降C、降S，提高纯净度，钢材具有均匀细晶粒F基体，在轧制状态下具有正火钢的质量，具有高强度、高韧性和良好的焊接性。热轧及正火钢的焊接随着钢材强度级别的提高，钢中合金元素的增加，焊接性也会随着发生变化，一是裂纹问题，二是脆化问题。冷裂纹：热轧钢冷裂纹倾向小，正火钢冷裂倾向随着强度的提高而增大。

5、热裂纹：热轧钢和正火钢含Mn量高，具有良好的抗热裂性。再热裂纹：热轧钢中由于不含强碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感；正火钢对再热裂纹的敏感性与合金系有很大关系，18MnMoNb有轻微再热裂纹敏感性，可通过提高预热温度及后热等措施防止。层状撕裂：板厚<16mm不易产生层状撕裂，如果Z向拘束力大则易产生层状撕裂。粗晶区脆化：粗晶区加热温度高，奥氏体晶粒显著长大，冷却过程中来不及析出的难溶质点导致材料变脆，且冷却后组织粗大。采用小线能量马氏体比例下降，韧性下降，采用大线能量奥氏体晶粒严重长大，韧性下降，不同钢种合金化方式不同，线能量

6、选择也不同。热轧及正火钢的焊接焊接方法的选择无特殊要求，手弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电渣焊等方法均可。焊接材料的选择原则：①焊缝没有缺陷；焊缝中的主要缺陷是裂纹，这类钢热裂及冷裂倾向小。②满足使用性能要求，保证焊缝金属的强度、塑性和韧性选择与母材相应强度级别的焊接材料；考虑熔合比和冷却速度；焊后热处理（一般消除应力退火），正火处理时应选择强度更高一些的焊接材料。焊接工艺参数①焊接线能量：线能量确定取决于过热区的脆化和冷裂两个因素。焊接含碳量低的热轧钢对线能量没有严格限制，焊接含碳量高的热轧钢时应选择便大线能量防冷裂及脆化；焊接

7、正火钢时为防止沉淀相溶入引起脆化选择小线能量，但含碳量和合金元素含量高时，可采用预热。②预热：防止冷裂纹，改善性能③焊后热处理：一般回火温度选择不超过母材原来的回火温度；避开脆性温度区间低碳调质钢的焊接成分和性能：C≤0.18％，具有良好的综合性能和焊接性，σs为441~490MPa的低合金高强钢有调质和正火两类。焊接性：①焊缝中的热裂纹：含碳量低，含Mn低，且S、P控制严格，热裂倾向小。②液化裂纹：发生在高Ni低Mn低合金高强钢中，Mn/S比越高，液化裂纹的敏感性越低。③冷裂纹：与M转变时冷却速度有关；如果工艺上提供一个”自

8、回火”，保证M转变时冷却速度较慢，冷裂纹可避免，如果冷却速度很快，冷裂纹倾向增大。④再热裂纹：V、Mo等元素可引起再热裂纹，Mo-V钢，尤其Cr-Mo-V钢再热裂纹敏感。⑤层状撕裂：敏感性低。⑥热影响区性能变化：a.HAZ脆化：合金化程度增加，易在B组织中的铁素体之间形成M-