中碳调质钢的焊接

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1、中碳调质钢的焊接中碳调质钢中的碳和其他合金元素含量较高，通过调质处理（悴火+回火）可获得较高的强度性能。中碳调质钢合金元素的加人主要是起保证淬透性和提高抗回火性能的作用，而其强度性能主要还是取决于含碳量。但随着碳含童的提高，钢的焊接性明显变差，焊接难度增大。中碳调质钢的屈服强度达880~1176MPa以上。钢中的含碳量较高，并加人合金元素〔如MN、Si、Cr、V、B及Mo、W、V、Ti等），以保证钢的淬透性，消除回火脆性，再通过调质处理获得综合性能较好的高强钢。中碳调质钢的主要特点是高的比蹋度和高硬度（例如

2、可用作火箭外壳和装甲锅等），中碳调质钢的淬硬性比低碳调质钢高很多，热处理后达到很高的强度和硬度，但韧性相对较低，给焊接带来了很大的困难。中碳调质钢的合金系统可以归纳为以下几种类型：（1）40Cr是一种广泛应用的含Cr中碳调质钢，钢中加人Cr＜1.5%时能有效地提高钢的淬透性，继续增加Cr含量无实际意义。1%时对钢的塑性、韧性略有提高，超过2%时对塑性影响不大，但略使冲击韧性下降。Cr能增加低温或高温的回火稳定性，但有回火脆性。40Cr钢具有良好的综合力学性能、较高的淬透性和较高的疲劳强度，可用于制造较重要的

3、在交变载荷下工作的机器零件。如用于制造齿轮和轴类等。（2）35CrMoA和35CrMoVA属于Cr-Mo系统，是在Cr钢基础上发展起来的中碳调质钢。加人少量Mn可以消除Cr钢的回火脆性，提高淬透性并使钢具有较好的强度与韧性匹配，同时Mo还能提高钢的高温强度。V可以细化晶粒，提高强度、塑性和韧性，增加高温回火稳定性。这类钢一般在动力设备中用于制造一些承受较高负荷、截面较大的重要零部件，如汽轮机叶轮、主轴和发电机转子等。这类钢的含碳量较高，淬透性较大，因此焊接性较差，一般要求焊前预热、焊后热处理等。（3）30C

4、rMnSiA、30CrMnSiNi2A和40CrMnSiMoVA属于Cr-Mn-Si系统，以及在该基础上发展起来的含Ni钢。30CrMnSiA是一种典型的Cr-Mn-Si系的中碳调质钢，不含Ni元素。这种钢退火状态下的组织是铁素体和珠光体，调质状态下的组织为回火索氏体。Cr-Mn-Si钢具有回火脆性的缺点，在300~450℃出现第一类回火脆性，因此回火时必须避开该温度范围。这类钢还具有第二类回火脆性，因此高温回火时必须采取快冷的办法.否则韧性会显著降低。这类钢除了在调质状态卜应用外，有时在损失一定韧性的情况

5、下，为了提高钢的强度，减轻结构重量，采用200~250℃的低温回火，以便得到具有很高强度的低温回火马氏体组织。当工件厚度小于25mm时，可采用等温淬火。得到下贝氏体组织，此时强度与塑性、韧性得到良好的配合。这种钢在飞机制造中用得较为普遍。30CrMnSiNi2A钢是在Cr-Mn-Si系基础上发展起来的。其特点主要是增加Ni。大大提高了钢的淬透性。与30CrMnSiA相比，调质后的强度有较大提高，并保持了良好的韧性，但它的焊接性较差，具有较大的冷裂倾向。40CrMrrSiMoVA属于低Cr无Ni中碳调质高强钢

6、，其中加人了淬透性强的Mo元素，与30CrMnSiNi2A相比，因含碳量高且不含Ni，焊接性要差一些，可用来代替30CrMnSiNi2A制造飞机上的一些构样。（4）40CrNiMoA和34CrNi3MoA属于Cr-Ni-Mo系的调质钢，由于加人了质量分数为3%的Ni和Mo，显著地提高了淬透性和抗回火软化的能力，对改善钢的韧性也有好处，具有良好的综合性能，如强度高、韧性好、淬透性大等优点。主要用于高负荷、大截面的轴类以及承受冲击载荷的构件，如汽轮机、喷气涡轮机轴以及喷气式客机的起落架和火箭发动机外壳等。中碳调

7、质钢的挥接性分析1.焊缝中的热裂纹中碳调质钢含碳量及合金元素含量较高，焊缝凝固结晶时，固一液相温度区间大，结晶偏析倾向严重，焊接时易产生结品裂纹，具有较大的热裂纹敏感性。例如30CrMnSi由于C、Si含量较高，因此热裂倾向较大。为了防止产生热裂纹，要求采用低碳低硅焊丝（焊丝中碳的质量分数限制在0.15%以下，最高不超过0.25%），严格限制母材及焊丝中的S、P含量，对于重要产品的钢材和焊丝，要求采用真空熔炼或电渣精炼，将S和P总的质量分数限制在0.025%以下。焊接中碳调质钢时，应考虑到可能出现热裂纹问题

8、，尽可能选用碳含量低以及含S、P杂质少的焊接材料。在焊接工艺上应注意填满弧坑和保证良好的焊缝成形。因为热裂纹容易出现在未填满的弧坑处，特别是在多层焊时第一层焊道的弧坑中以及焊缝的凹陷部位。2.淬硬性和冷裂纹中碳调质钢的淬硬倾向十分明显，焊接热影响区容易出现硬脆的马氏体组织，增大了焊接接头区的冷裂纹倾向。母材含碳量越高，淬硬性越大，焊接冷裂纹倾向也越大。中碳调质钢对冷裂纹的敏感性之所以比低碳调质钢大，除了淬硬倾向大