焊接冶金学及金属材料焊接 电子课件模块七.ppt

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1、模块七常用钢材的焊接任务1碳素钢的焊接任务2热轧及正火钢的焊接任务3低碳调质钢的焊接任务4中碳调质钢的焊接任务5耐热钢的焊接任务6低温钢的焊接任务一碳素钢的焊接根据GB/T221-2000《钢铁产品牌号表示方法》，碳素结构钢的具体牌号有31个。一、低碳钢的焊接低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接。二、中碳钢的焊接1、中碳钢的焊接性中碳钢焊条电弧焊及其铸件焊补的主要特点如下：（1）热影响区容易产生淬硬组织。含碳量越高，板厚越大，这种倾向也越大。如果焊接材料和工艺规范选用不当，容易产生冷裂纹。（２）由于基体金属含碳量较高，所以焊缝的含碳量也

2、较高，容易产生热裂纹。（３）由于含碳量的增高，对气孔的敏感性增加。因此对焊接材料的脱氧性，基本金属的除油除锈，焊接材料的烘干等，要求更加严格。2、中碳钢的焊接工艺要点（1）在大多数情况下，中碳钢的焊接需要预热。（2）多层焊时要控制层间温度，以降低冷却速度，控制马氏体的形成和焊接应力。（3）焊条条件许可时优先选用碱性焊条。（4）坡口形式将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。（5）焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理。三、高碳钢的焊接1、高碳钢的焊接性高碳钢焊接的主要问题是，焊缝区容易产生热裂纹，近缝区极易形成冷裂纹。因此焊接性极差，不能用于制造焊接结构。常用于制造需要更高硬度或耐磨

3、的部件和零件，其焊接工作主要是焊补修复。2、高碳钢的焊接工艺特点（１）高碳钢零件为了获得高硬度和耐磨性，焊前应先进行退火，才能进行焊接。（２）焊件焊前应进行预热，预热温度一般为250～350℃以上。（３）焊后焊件必需保温缓冷，并立即送入炉中在650℃进行消除应力热处理。（４）尽量减小熔合比、小电流、低焊速，焊接过程中应尽量连续施焊，中间不停止。（５）焊后工件保温，并应立即将工件送入炉中进行消除应力高温回火，随后再根据需要进行相应的热处理。（６）焊条选用由于高碳钢的抗拉强度大都在675MPa以上，所以常用的焊条型号为E7015、E6015，对构件结构要求不高时可选用E5016、

4、E5015焊条。任务二热轧及正火钢的焊接一、热轧及正火钢的性能特点1、热轧钢热轧钢的组织为铁素体+珠光体，当板厚较大时，可以要求在正火条件下供货，经正火处理可使钢的化学成分均匀化，塑性，韧性提高，但强度略有下降。2、正火状态下使用的钢属于这类钢的钢种有Q420、Q460和近年来一些钢铁公司研制的新钢材，如武汉钢铁公司最近研制的HW530和WH590等。为了保证碳化物充分析出，需要进行正火处理。3、正火+回火状态使用的含Mo钢这类钢中一般加入了wMo≈0.5%，Mo可以提高强度，细化组织，并提高钢的中温耐热性能。二、热轧及正火钢的焊接性分析1、焊接裂缝（1）焊缝中的结晶裂纹热轧

5、及正火钢的含碳量较低，并含有一定的锰，Mn/S比值一般可以达到防止结晶裂纹的要求，在母材化学成分正常，焊接材料以及焊接参数选择正确的情况下，一般不会产生结晶裂纹。但母材成分反常，如碳与硫同时含量较高或存在严重偏析，则有产生结晶裂纹的可能。（2）冷裂纹热轧及正火钢中由于加入了一定的合金元素，淬硬倾向比低碳钢要大些。说明冷速较高时，热轧钢的冷裂纹敏感性高于低碳钢。（3）消除应力裂纹在热轧及正火钢中，18MnMoNb钢对消除应力裂纹比较敏感。通过提高预热温度（如将预热温度由180℃提高到230℃）或焊后及时进行后热（180℃预热，焊后立即进行180℃×2h后热），可有效地消除应力裂

6、纹。（4）层状撕裂层状撕裂主要与钢的冶炼质量，板厚，接头形式和Z向应力有关，与钢材强度并无直接关系。一般认为，钢中的含硫量与ψz>20%时，即使Z向约束应力较大，也不会产生层状撕裂。2、热影响区性能的变化（1）过热区脆化由于过热区的加热温度很高，在1200℃～固相温度范围内，接近于材料熔点。高的加热温度造成奥氏体晶粒严重粗化及难熔质点（氮化物，碳化物）溶入固溶体，这些都将明显影响过热区的性能。难熔质点熔入后往往在冷却过程中来不及析出而使材料变脆；过热的粗大奥氏体晶粒增加了奥氏体本身稳定性，随着钢材成分以及所采用的焊接线能量不同，在冷却过程中会产生一系列有害组织变化，如产生粗大

7、魏氏体、粗大马氏体以及塑性很低的混合组织和M-A组元等。正火钢过热区的脆化，实质上是由于焊接热源的高温作用，使母材焊前的正火效果消失的结果。当然，在钢中若含有较多的碳和合金元素时（如18MnMoNb钢），也应注意快冷时发生马氏体转化而造成的脆化。（2）热应变脆化热应变脆化是焊接过程中在热和应变同时作用下产生的一种应变时效，它是由固溶的氮引起的。三、热轧及正火钢的焊接工艺1、焊接材料的选用选择焊接材料最重要的原则就是确保焊缝金属的性能，使之满足产品的技术要求，从而保证产品在服役中正常运行。一般来说，焊接金