焊接冶金学课程设计

《焊接冶金学课程设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、焊接冶金学课程设计任务书1、17CrMn2SiVN化学成分17CrMn2SiVN属于中碳调质钢，屈服强度389MPa。钢中的含碳量较低，并加入合金元素，以保证钢的淬透性，消除回火脆性。表一：17CrMn2SiVN化学成分化学成分（%）CSiMnSPCrVN20.180.541.570.0250.0190.850.180.016硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，如果钢中含硅量超过0.50-0.60%，硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗

2、腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。硅量增加，会降低钢的焊接性能。锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。钼（Mu）：形成硬度很高的碳化物，在回火时弥散析出，产生二次硬化，同时也能提高红硬性，硬度和耐磨性，提高钢的淬透性。可以阻碍马氏体分解，提高

3、钢的挥霍稳定性。钒（V）：强碳化物形成元素，阻碍奥氏体的长大，细化晶粒，提高钢的韧性，形成硬度很高的碳化物，产生二次硬化。显著提高钢的红硬性和耐磨性，抑制马氏体分解，提高回火稳定性。氮（N）：氮能部分溶于铁中起到固溶强化和提高淬透性的作用，但是不明显。钢中其他元素化合能形成氮化物，有沉淀硬化的作用。由于氮化物在晶界的析出，能提高晶界高温强度。2、力学性能表二:17CrMn2SiVN的力学性能机械强度（N/mm²）783389测定条件：=1330℃~1350℃原始状态：3、SHCCT图分析图一：17CrMn2SiVN的焊接热影响区SHCCT图从图中可以看出，由上至下依次是F：铁素体转变

4、区域，P：珠光体转变区域，B：贝氏体转变区域以及M：马氏体区域。不同的冷却曲线经过了不同的区域就会得到不相同的室温组织，图中所标注的C1C2,C3C4分别对应了只有马氏体；出现珠光体+贝氏体；出现铁素体+珠光体+贝氏体；只出现铁素体这四种不同的临界冷却时间（他们所对应的横坐标就是临界时间）。通过分析这些曲线可以控制冷却速度从而达到改变焊接组织的目的。例如，当我们不想存在奥氏体向铁素体转变的过程，就可以通过调节冷却速度使得临界冷却时间小于C2就可以达到目的。由计算可得，当临界冷却速度大于133摄氏度根据上图可知，焊后室温组织是单向马氏体。临界冷却速度大于40℃/s时，能够避免奥氏体向铁

5、素体转变，得到珠光体加贝氏体的组织。4、母材17CrMn2SiVN的焊接性分析根据合金钢强度的分类可知，17CrMn2SiVN是属于热轧及正火钢。热轧及正火钢的焊接性：4.1.裂纹及影响因素（1）冷裂纹：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量比较低，一般情况下冷裂倾向不大。正火刚随着碳当量及板厚的增加，淬硬性及冷裂倾向增大。碳当量：通常，碳当量越高，冷裂倾向越大，计算公式为C当量=[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100%计算可知17CrMn2SiVN的C当量为0.64%。碳当量大于0.5%时，冷裂敏感性较大，需要采取严格的工艺措施。（2）热裂纹：热裂纹敏感指

6、数的计算公式为HCS=C(S+P+Si/25+Ni/100)/(3Mn+Cr+Mo+V)*100%经过计算可知，17CrMn2SiVN的HCS=2.05；当HCS小于4的时候一般不会产生热裂纹。（3）再热裂纹：17CrMn2SiVN含有强碳化物形成元素，所以有轻微的再热裂纹敏感性。公式：△G%＝Cr+3.3Mo+8.1V+10C-2;＞2时，对再热裂纹敏感；1.5＜△G%＜2时，一般；△G%＜1.5时，对再热裂纹不敏感。经过计算，可知，17CrMn2SiVN的△G%=1.438＜1.5，对再热裂纹不敏感。（4）层状撕裂：只有经过精炼，含S量在0.005%以下的钢才具有良好的抗层状撕裂

7、性能。17CrMn2SiVN含S量大于0.005%，要采取预热和降低氢含量的措施。4.2热影响区的脆化：（1）过热区脆化：过热区是指热影响区中熔合线附近母材被加热到1100摄氏度以上的区域。由于该区温度高，奥氏体晶粒显著长大和一些难熔化质点而导致了性能的改变。a.热轧钢过热区的脆化问题热轧钢焊接时，淬硬脆化倾向很小。能导致热轧钢过热区脆化的原因是：焊接热输入过高，使该区的奥氏体晶粒严重长大，冷却后形成魏氏体组织及提起塑性低的混合组织，从而使过热区脆化。因此