金属材料焊接 教学课件 作者 张连生 主编 第三章　低合金钢的焊接.ppt

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1、金属材料焊接第三章　低合金钢的焊接第三章　低合金钢的焊接第一节　低合金钢概述第二节　热轧及正火钢的焊接第三节　低碳低合金调质钢的焊接第四节　中碳调质钢的焊接第五节　低温用钢的焊接第六节　低合金耐蚀钢的焊接复习思考题第一节　低合金钢概述一、高强度钢这类钢材即通常所说的高强度钢，它包括的范围很广，凡是屈服点σs≥295MPa、抗拉强度σb≥390MPa的钢，均称为高强度钢。它大量应用于常温(附近条件)下工作的一些受力结构，如压力容器、动力设备、工程机械、交通运输机械、桥梁、建筑结构和管道等。这类钢中根据屈服点级别及热处理状态，一般又可分为

2、三种类型：热轧及正火钢、低碳低合金调质钢和中碳调质钢。(一)热轧及正火钢(二)低碳低合金调质钢(三)中碳调质钢第一节　低合金钢概述二、专业用钢专业用钢是专用于某些特殊工作条件钢种的总称，按用途不同分类品种很多，常用于焊接结构制造的专业用钢有以下几类：(一)珠光体耐热钢(二)低温用钢(三)低合金耐蚀钢第二节　热轧及正火钢的焊接一、热轧及正火钢的成分与性能几种典型热轧及正火钢的化学成分及牌号见表3⁃1，力学性能见表3⁃2。(一)热轧钢第二节　热轧及正火钢的焊接表3-1　几种典型热轧及正火钢的化学成分第二节　热轧及正火钢的焊接表3-2　几种

3、典型热轧及正火钢的力学性能第二节　热轧及正火钢的焊接(二)正火状态下使用的钢(三)正火+回火状态使用的含Mo钢二、热轧及正火钢的焊接性分析钢的焊接性主要取决于化学成分，钢中元素对焊接性影响最大的是碳。热轧及正火钢属于非热处理强化钢，碳及合金元素的含量都比较低，总体来看焊接性较好。但随着合金元素的增加和强度的提高，焊接性也变差。焊接的问题主要来自两方面：焊接裂纹与焊接热影响区性能下降。(一)焊接裂纹1.焊缝中的结晶裂纹2.冷裂纹第二节　热轧及正火钢的焊接表3-3　几种焊接结构用高强度钢的热影区最高硬度允许值第二节　热轧及正火钢的焊接3.

4、消除应力裂纹4.层状撕裂(二)热影响区的性能变化1.过热区脆化图3-1　Mn-Si钢含碳量不同时，冷却速度对过热区(=1300℃)V形缺口冲击韧度值的影第二节　热轧及正火钢的焊接图3-2　Q390(15MnTi)钢过热区的冲击韧度(-40℃)、铁素体显微硬度与w(Ti)的关第二节　热轧及正火钢的焊接图3-3　焊接热输入对Q390(15MnTi)钢过热区(-40℃)冲击韧度和铁素体显微硬度的影第二节　热轧及正火钢的焊接2.热应变脆化三、热轧及正火钢的焊接工艺(一)焊接方法的选择(二)焊接材料的选择1.选择相应强度级别的焊接材料

5、2.必须同时考虑到熔合比和冷却速度的影响3.必须考虑到热处理对焊缝力学性能的影响表3-4　热轧及正火钢常用焊接材料选择示例第二节　热轧及正火钢的焊接表3-4　热轧及正火钢常用焊接材料选择示例第二节　热轧及正火钢的焊接(三)焊接参数的确定1.焊接热输入的确定2.预热温度的确定表3-5　几种常用热轧及正火钢的预热温度和焊后热处理参数第二节　热轧及正火钢的焊接3.焊后热处理1)不要超过母材原来的回火温度，以免影响母材本身的性能。2)对于一些有回火脆性的材料，要避开出现脆性的温度区间。四、典型钢种的焊接实例(一)Q345钢的焊接(二)13Mn

6、NiMoNb(BHW35)钢厚板压力容器焊接实例1.焊前准备2.焊条电弧焊工艺3.埋弧焊工艺第三节　低碳低合金调质钢的焊接一、低碳低合金调质钢的成分与性能低碳低合金调质钢的σs一般为440～980MPa，这类钢为了保证良好的综合性能和焊接性，要求w(C)≤0．21%，实际上w(C)都在0．18%以下。σs为440～490MPa的低合金高强度钢中有调质和正火(或正火+回火)两类。调质钢中最简单的一类，就是将σs≥343MPa的Mn⁃Si钢进行调质处理后达到440～490MPa。但当板厚加大或强度级别要求更高时，就需添加一些其他的合金元素

7、，如Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Ti、Zr和Cu等元素，来保证达到足够的淬透性和抗回火性。日本的K⁃TEN62M钢就是调质的Mn⁃V钢；美国A33标准中的几个压力容器用高强度调质钢，实际上就是A302标准中的几个正火+回火的Mn⁃Mo和Mn⁃Ni⁃Mo系钢，通过调质处理后，将原来的σs343MPa提高到490MPa的水平。第三节　低碳低合金调质钢的焊接表3-6　几种低碳低合金调质钢的化学成分第三节　低碳低合金调质钢的焊接二、低碳低合金调质钢的焊接性分析这类钢主要是作为高强度的焊接结构用钢，因此含碳量限制得较低，在合金成分的设计上也

8、都考虑到了焊接性的要求。所以焊接这类钢时的主要问题和工艺要求基本上与正火钢类似，差别只在于这类钢是通过调质获得强化效果的，因此在热影响区内，除了脆化外还有软化问题。(一)焊接裂纹第三节　低碳低合金调质钢的焊接表3-7　几